數(shù)控機(jī)床的典型部件課件

第三章數(shù)控機(jī)床的典型部件數(shù)控機(jī)床主軸部件數(shù)控機(jī)床進(jìn)給裝置數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌數(shù)控機(jī)床的位置檢測(cè)裝置數(shù)控機(jī)床輔助裝置數(shù)控機(jī)床刀具第三章數(shù)控機(jī)床的典型部件數(shù)控機(jī)床主軸部件學(xué)習(xí)導(dǎo)論通過(guò)本章內(nèi)容的學(xué)習(xí)，能夠使讀者掌握數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)方式及支承方式；常見(jiàn)機(jī)械傳動(dòng)副消除間隙措施；滾珠絲杠螺母副的支承方式；數(shù)控回轉(zhuǎn)、分度工作臺(tái)結(jié)構(gòu)及工作原理；了解數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)；位置檢測(cè)裝置類(lèi)型、結(jié)構(gòu)及工作原理；包括自動(dòng)排屑裝置、液壓裝置、氣動(dòng)裝置在內(nèi)的數(shù)控機(jī)床輔助裝置結(jié)構(gòu)；數(shù)控機(jī)床用刀具性能等。高速加工技術(shù)是近年來(lái)迅速崛起的一項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù)，本章特別增加了高速加工的內(nèi)容，以開(kāi)闊讀者眼界。學(xué)習(xí)導(dǎo)論通過(guò)本章內(nèi)容的學(xué)習(xí)，能夠使讀者掌握數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)方數(shù)控機(jī)床主軸部件數(shù)控機(jī)床主軸部件一、對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)的要求（1）

調(diào)速范圍足夠大

數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)要求有較大的調(diào)速范圍，以滿足各種工況的切削，獲得最合理的切削速度，從而保證加工精度、加工表面質(zhì)量及高的生產(chǎn)效率。特別是對(duì)于具有自動(dòng)換刀裝置的加工中心，為適應(yīng)各種刀具、各種材料的加工，對(duì)主軸的調(diào)速范圍要求更高。實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速

數(shù)控機(jī)床主軸的速度是由數(shù)控加工程序中的Ｓ指令控制的，要求能在較大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)進(jìn)行無(wú)級(jí)連續(xù)調(diào)速，減少中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化主軸的機(jī)械結(jié)構(gòu)，一般要求主軸具備1∶（100～1000）的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速范圍和1∶10的恒功率調(diào)速范圍。一、對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)的要求（1）調(diào)速范圍足夠大一、對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)的要求（2）數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)要求有四象限的驅(qū)動(dòng)能力

數(shù)控機(jī)床要求主軸在正、反轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)均可進(jìn)行加減速控制，即要求主軸有四象限驅(qū)動(dòng)能力，并盡可能縮短加減速時(shí)間。車(chē)削中心上，要求主軸具有C軸控制功能

在車(chē)削中心上，為了使之具有螺紋車(chē)削功能，要求主軸與進(jìn)給驅(qū)動(dòng)實(shí)行同步控制，即主軸具有旋轉(zhuǎn)進(jìn)給軸（C軸）的控制功能。一、對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)的要求（2）數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)要求有四象限的驅(qū)動(dòng)能一、對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)的要求（3）加工中心上，要求主軸具有高精度的準(zhǔn)停功能

在加工中心上自動(dòng)換刀時(shí)，主軸須停止在一個(gè)固定不變的方位上，以保證換刀位置的準(zhǔn)確以及某些加工工藝的需要，即要求主軸具有高精度的準(zhǔn)停功能。具有恒線速度切削控制功能

利用車(chē)床和磨床進(jìn)行工件端面加工時(shí)，為了保證端面加工時(shí)粗糙度的一致性，要求刀具切削的線速度為恒定值。一、對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)的要求（3）加工中心上，要求主軸具有高精度的準(zhǔn)二、主軸驅(qū)動(dòng)裝置和主軸部件功率特性的匹配數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和主軸部件功率特性的匹配

數(shù)控機(jī)床主軸運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)，電動(dòng)機(jī)和主軸的功率特性必須相匹配。由于主軸要求的恒功率變速范圍Rnp遠(yuǎn)大于電動(dòng)機(jī)的恒功率變速范圍Rdp，所以在電動(dòng)機(jī)和主軸之間要串聯(lián)一個(gè)分級(jí)變速箱，以擴(kuò)大其恒功率調(diào)速范圍，滿足低速大功率切削時(shí)對(duì)電動(dòng)機(jī)的輸出功率的要求。

二、主軸驅(qū)動(dòng)裝置和主軸部件功率特性的匹配數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)電動(dòng)三、數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)方式、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍（1）分段無(wú)級(jí)變速

數(shù)控機(jī)床在實(shí)際生產(chǎn)中，并不需要在整個(gè)變速范圍內(nèi)均為恒功率?！阋笤谥?、高速段為恒功率傳動(dòng)，在低速段為恒轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)。為了確保數(shù)控機(jī)床主軸低速時(shí)有較大的轉(zhuǎn)矩和主軸的變速范圍盡可能大，有的數(shù)控機(jī)床在交流或直流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)變速的基礎(chǔ)上配以齒輪變速，即解決電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和主軸傳動(dòng)功率的匹配問(wèn)題，使之成為分段無(wú)級(jí)變速。三、數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)方式、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍（1）分段無(wú)級(jí)變速數(shù)控機(jī)床主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)方式圖例數(shù)控機(jī)床主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)方式圖例三、數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)方式、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍（2）數(shù)控機(jī)床主軸帶傳動(dòng)變速

主軸帶傳動(dòng)變速主要是將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)帶傳動(dòng)傳遞給主軸。這種傳動(dòng)方式多見(jiàn)于數(shù)控車(chē)床和中、小型加工中心，它可避免齒輪傳動(dòng)時(shí)引起的振動(dòng)與噪聲，三、數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)方式、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍（2）數(shù)控機(jī)床主軸帶三、數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)方式、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍（3）調(diào)速電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主軸傳動(dòng)

數(shù)控機(jī)床—般采用直流或交流主軸伺服電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主軸實(shí)現(xiàn)主軸無(wú)級(jí)變速，三、數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)方式、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍（3）調(diào)速電動(dòng)機(jī)直接三、數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)方式、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍（4）主軸傳遞的功率或轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系

如圖所示，當(dāng)機(jī)床處在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，主軸的轉(zhuǎn)速在437～3500r／min范圍內(nèi)，主軸傳遞電動(dòng)機(jī)的全部功率為llkW，為主軸的恒功率區(qū)域Ⅱ(圖中實(shí)線部分)。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，主軸的最大輸出扭矩(245N·m)隨著主軸轉(zhuǎn)速的增高而變小。主軸轉(zhuǎn)速在35～437r／min范圍內(nèi)，主軸的輸出轉(zhuǎn)矩不變，稱(chēng)為主軸的恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域Ⅰ(圖中實(shí)線部分)。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，主軸所能傳遞的功率隨著主軸轉(zhuǎn)速的降低而減小。三、數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)方式、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍（4）主軸傳遞的功率主軸功率轉(zhuǎn)矩特性圖例主軸功率轉(zhuǎn)矩特性圖例三、數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)方式、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍（5）主軸直接驅(qū)動(dòng)還有一種方式是內(nèi)置電動(dòng)機(jī)主軸變速。將調(diào)速電動(dòng)機(jī)與主軸合成一體（電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸即為機(jī)床主軸），這是近年來(lái)新出現(xiàn)的一種結(jié)構(gòu)。這種變速方式大大簡(jiǎn)化了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度，但主軸的輸出轉(zhuǎn)矩較小，電動(dòng)機(jī)發(fā)熱對(duì)主軸精度影響較大。三、數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)方式、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍（5）主軸直接驅(qū)動(dòng)還四、主軸的支承方式(1)數(shù)控機(jī)床主軸部件常用軸承類(lèi)型(1)錐孔雙列圓柱滾子軸承，內(nèi)圈為l∶12的錐孔，當(dāng)內(nèi)圈沿錐形軸頸軸向移動(dòng)時(shí)，內(nèi)圈脹大以調(diào)整滾道的間隙。滾子數(shù)目多，兩列滾子交錯(cuò)排列，因而承載能力大，剛性好，允許轉(zhuǎn)速高。它的內(nèi)、外圈均較薄，因此，要求主軸頸與箱體孔均有較高的制造精度，以免軸頸

與箱體孔的形狀誤差使軸承滾道發(fā)生畸變而影響主軸的旋轉(zhuǎn)精度。該軸承只能承受徑向載荷。錐孔雙列圓柱滾子軸承徑向間隙調(diào)整幾種常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)如圖所示。四、主軸的支承方式(1)數(shù)控機(jī)床主軸部件常用軸承類(lèi)型(1)主軸常用滾動(dòng)軸承圖例主軸常用滾動(dòng)軸承圖例四、主軸的支承方式(2)數(shù)控機(jī)床主軸部件常用軸承類(lèi)型(2)雙列推力向心球軸承，接觸角60°，球徑小，數(shù)目多，能承受雙向軸向載荷。磨薄中間隔套，可以凋整間隙或預(yù)緊，軸向剛度較高，允許轉(zhuǎn)速高。該軸承一般與雙列圓柱滾子軸承配套用作主軸的前支承，并將其外圈外徑作成負(fù)公差，保證只承受軸向載荷。四、主軸的支承方式(2)數(shù)控機(jī)床主軸部件常用軸承類(lèi)型(2)四、主軸的支承方式(3)數(shù)控機(jī)床主軸部件常用軸承類(lèi)型(3)雙列圓錐滾子軸承，它有—個(gè)公用外圈和兩個(gè)內(nèi)圈，由外圈的凸肩在箱體上進(jìn)行軸向定位，箱體孔可以鏜成通孔。磨薄中間隔套可以調(diào)整間隙或預(yù)緊，兩列滾子的數(shù)目相差—個(gè)，能使振動(dòng)頻率不—致，明顯改善了軸承的動(dòng)態(tài)特性。這種軸承能同時(shí)承受徑向和軸向載荷，通常用作主軸的前支承。四、主軸的支承方式(3)數(shù)控機(jī)床主軸部件常用軸承類(lèi)型(3)四、主軸的支承方式(4)數(shù)控機(jī)床主軸部件常用軸承類(lèi)型(4)帶凸肩的雙列空心圓柱滾子軸承，結(jié)構(gòu)上與圖c相似，可用作主軸前支承。滾子作成空心的，保持架為整體結(jié)構(gòu)，充滿滾子之間的間隙，潤(rùn)滑油由空心滾子端面流向擋邊摩擦處，可有效地進(jìn)行潤(rùn)滑和冷卻。空心滾子承受沖擊載荷時(shí)可產(chǎn)生微小變形，能增