第五數(shù)控機床結(jié)構(gòu)PPT課件

1、三、減少運動間的摩擦和消除傳動間隙 數(shù)控機床工作臺（或拖板）的位移量是以脈沖當(dāng)量為最小單位的，通常又要求能以極低的速度運動。為了使工作臺能對數(shù)控裝置的指令作出準確響應(yīng)，就必須采取相應(yīng)的措施。目前常用的滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌在摩擦阻尼特性方面存在著明顯的差別。在進給系統(tǒng)中用滾珠絲杠代替滑動絲杠也可以收到同樣的效果。目前，數(shù)控機床幾乎無一例外地采用滾珠絲杠傳動。第1頁/共22頁四、提高機床的壽命和精度保持性 為了提高機床的壽命和精度保持性，在設(shè)計時應(yīng)充分考慮數(shù)控機場零部件的耐磨性，尤其是機床導(dǎo)軌、進給伺港機主軸部件等影響進度的主要零件的耐磨性。在使用過程中，應(yīng)保證數(shù)控機床各部件潤滑良好。 第

2、2頁/共22頁五、減少輔助時間和改善操作性能 在數(shù)控機床的單件加工中，輔助時間（非切屑時間）占有較大的比重。要進一步提高機床的生產(chǎn)率，就必須采取促使最大限度地壓縮 輔助時間。目前已經(jīng)有很多數(shù)控機床采用了多主軸、多刀架、以及帶刀庫的自動換刀裝置等，以減少換刀時間。對于切屑用量加大的數(shù)控機床，床身機構(gòu)必須有利于排屑。 第3頁/共22頁5.2 主運動機械部件 1、帶有變速齒輪的主傳動3、由調(diào)速電機直接驅(qū)動的主傳動2、通過皮帶傳動的主傳動這是大、中型數(shù)控機床采用較多的一種方式。這種主傳動方式大大簡化了主軸箱體結(jié)構(gòu)，提高了主軸部件的剛度。這主要應(yīng)用在小型數(shù)控機床上。一、主傳動運動的變速系統(tǒng)一、主傳動運動

3、的變速系統(tǒng)第4頁/共22頁1、前后支撐采用不同軸承 此配置形式使主軸的綜合剛度大幅度提高，可以滿足強力切屑的要求，因此普遍應(yīng)用于各類數(shù)控機床。2、前軸承采用高精度雙列向心推力球軸承向心推力球軸承高速時性能良好。但是，它的承載能力小，因而適用于高速、輕載和緊密的數(shù)控車床。3、雙列和單列圓錐滾子軸承這種軸承徑向和軸向剛度高，能承受重載荷，尤其能承受較強的動載荷，安裝與調(diào)整性能也好。但是，這種軸承限制了主軸的最高轉(zhuǎn) 速和精度，因此使用中等精度、低速與重載的數(shù)控機床。二、數(shù)控機床主軸部件二、數(shù)控機床主軸部件 第5頁/共22頁一、進給傳動系統(tǒng)作用 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)負責(zé)接受數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的脈沖指令，并

4、經(jīng)放大和轉(zhuǎn)換后驅(qū)動機床運動執(zhí)行件實現(xiàn)預(yù)期的運動。 二、對進給傳動系統(tǒng)的要求 為保證數(shù)控機床高的加工精度，要求其進給傳動系統(tǒng)有高的傳動精度、高的靈敏度（響應(yīng)速度快）、工作穩(wěn)定、有高的構(gòu)件剛度及使用壽命、小的摩擦及運動慣量，并能清除傳動間隙。 5.3 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)第6頁/共22頁 1、步進伺服電機伺服進給系統(tǒng) 一般用于經(jīng)濟型數(shù)控機床。一般用于經(jīng)濟型數(shù)控機床。 2、直流伺服電機伺服進給系統(tǒng)功率穩(wěn)定，但因采用電刷，其磨損導(dǎo)致在使用中需功率穩(wěn)定，但因采用電刷，其磨損導(dǎo)致在使用中需進行進行 更換。一般用于中檔數(shù)控機床。更換。一般用于中檔數(shù)控機床。 3、交流伺服電機伺服進給系統(tǒng) 應(yīng)用極為普遍，主要

5、用于中高檔數(shù)控機床。應(yīng)用極為普遍，主要用于中高檔數(shù)控機床。 4、直線電機伺服進給系統(tǒng) 無中間傳動鏈，精度高，進給快，無長度限制；但無中間傳動鏈，精度高，進給快，無長度限制；但散熱散熱 差，防護要求特別高，主要用于高速機床。差，防護要求特別高，主要用于高速機床。 三、進給傳動系統(tǒng)種類三、進給傳動系統(tǒng)種類 第7頁/共22頁、聯(lián)軸器 聯(lián)軸器是用來連接寄給機構(gòu)的兩根軸使之一起回聯(lián)軸器是用來連接寄給機構(gòu)的兩根軸使之一起回轉(zhuǎn)移傳遞扭矩和運動的一種裝置。目前聯(lián)軸器的類型轉(zhuǎn)移傳遞扭矩和運動的一種裝置。目前聯(lián)軸器的類型繁多，有液力式、電磁式和機械式。繁多，有液力式、電磁式和機械式。 套筒聯(lián)軸器構(gòu)造簡單，徑向尺寸

6、小，但裝卸困難套筒聯(lián)軸器構(gòu)造簡單，徑向尺寸小，但裝卸困難（軸需作軸向移動）。（軸需作軸向移動）。 繞行聯(lián)軸器采用錐形夾緊環(huán)傳遞載荷，可使動力繞行聯(lián)軸器采用錐形夾緊環(huán)傳遞載荷，可使動力傳遞沒有方向間隙。傳遞沒有方向間隙。 凸緣式聯(lián)軸器構(gòu)造簡單、成本低凸緣式聯(lián)軸器構(gòu)造簡單、成本低、可傳遞較大扭、可傳遞較大扭矩，常用于轉(zhuǎn)速低、五種及、軸的剛性大及對中性好矩，常用于轉(zhuǎn)速低、五種及、軸的剛性大及對中性好的場合。他的主要缺點是對兩軸的對中性要求很高。的場合。他的主要缺點是對兩軸的對中性要求很高。四、進給傳動機械部件四、進給傳動機械部件第8頁/共22頁、減速機構(gòu) (1)、齒輪傳動裝置 齒輪傳動是應(yīng)用非常廣泛

7、的一種機械傳動，各種機床的齒輪傳動是應(yīng)用非常廣泛的一種機械傳動，各種機床的傳動裝置中幾乎都有齒輪傳動。傳動裝置中幾乎都有齒輪傳動。 為了盡量減小齒側(cè)間隙對數(shù)控機床加工精度的影響，經(jīng)為了盡量減小齒側(cè)間隙對數(shù)控機床加工精度的影響，經(jīng)常在結(jié)構(gòu)上采取措施，以減小或消除齒輪副的空程誤差。如采常在結(jié)構(gòu)上采取措施，以減小或消除齒輪副的空程誤差。如采用雙片齒輪錯齒法、利用偏心套調(diào)整齒輪副中心距或采用軸向用雙片齒輪錯齒法、利用偏心套調(diào)整齒輪副中心距或采用軸向墊片調(diào)整法消除齒輪側(cè)隙。墊片調(diào)整法消除齒輪側(cè)隙。 (2)、同步齒形帶 同步齒形帶傳動是一種新型的帶傳動。他利用齒形帶的同步齒形帶傳動是一種新型的帶傳動。他利

8、用齒形帶的齒形與帶輪的輪齒依次嚙合傳遞運動和動力，因而兼有帶傳動、齒形與帶輪的輪齒依次嚙合傳遞運動和動力，因而兼有帶傳動、齒輪傳動及鏈齒輪傳動及鏈 傳動的優(yōu)點，且無相對滑動，平均傳動比較準傳動的優(yōu)點，且無相對滑動，平均傳動比較準確，傳動精度高，而且齒形帶的強度高、厚度小、重量輕、故確，傳動精度高，而且齒形帶的強度高、厚度小、重量輕、故可用于高速傳動?？捎糜诟咚賯鲃印５?頁/共22頁3、滾珠絲杠螺母副 為了提高進給系統(tǒng)的靈敏度、定位精度和為了提高進給系統(tǒng)的靈敏度、定位精度和防止爬行，必須要降低數(shù)控機床進給系統(tǒng)的摩擦防止爬行，必須要降低數(shù)控機床進給系統(tǒng)的摩擦并減少靜、動摩擦系數(shù)之差。因此，行程不太

9、長并減少靜、動摩擦系數(shù)之差。因此，行程不太長的直線運動機構(gòu)常用滾珠絲杠副。的直線運動機構(gòu)常用滾珠絲杠副。 第10頁/共22頁 滾珠絲杠副的特點 1傳動效率高，摩擦損失小2給予適當(dāng)?shù)念A(yù)緊，可消除絲杠和螺母螺紋間隙3運動平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象，傳動精度高4 有可逆性5磨損小，使用壽命長6制造工藝復(fù)雜7不能自鎖 第11頁/共22頁 滾珠絲杠副的參數(shù) 螺距t， 名義直徑(即滾珠中心圓直徑），滾珠直徑 。0D第12頁/共22頁4.導(dǎo)軌 導(dǎo)軌是數(shù)控機床的重要結(jié)構(gòu)元件之一，它在很大程度上決定數(shù)控機床的剛度、精度與精度保持性。目前數(shù)控機床采用導(dǎo)軌形式的主要有滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌三類。 第13頁/共22頁導(dǎo)軌

10、種類滑動導(dǎo)軌滾動導(dǎo)軌靜壓導(dǎo)軌金屬對金屬金屬對塑料裝入滾動體裝入直線滾動式液體靜壓氣體靜壓特點油潤條件決定，為液體接觸或非液體接觸一滑動面貼有塑料板，另一滑動面為淬火磨削面，快速可達30m / min導(dǎo)軌面間裝有標準的滾動塊標準型直線滾動導(dǎo)軌裝在兩導(dǎo)軌平面之間壓力油通過節(jié)油器進入導(dǎo)軌面壓縮空氣經(jīng)小孔節(jié)流（d=0.30.5 mm ）進入導(dǎo)軌面形成氣墊摩擦特性摩擦系數(shù)較大，變化范圍也大聚四氟乙烯擦系數(shù)為0.040.06摩擦系數(shù)小，且與速度呈線性關(guān)系摩擦系數(shù)小，且與速度呈線性關(guān)系起動摩擦系數(shù)很小 (0.0005 ) ，并與速度呈線性關(guān)系摩擦系數(shù)小于液體靜壓導(dǎo)軌剛度接觸剛度高剛度較高無預(yù)加載荷的 V -

11、平滾柱導(dǎo)軌比同尺寸滑動導(dǎo)軌低 25 % ；有預(yù)加載荷的滾動導(dǎo)軌可略高于滑動導(dǎo)軌間隙小時剛度高，但不及滑動導(dǎo)軌剛度低第14頁/共22頁運動平穩(wěn)性速度在 1 60 mm/ min 時，容易出現(xiàn)爬行無爬行現(xiàn)象僅在預(yù)加載荷過大和制造質(zhì)量過低時出現(xiàn)爬行運動平穩(wěn)，低速無爬行抗振性激振力小于摩擦力時起阻尼作用，激振力大于摩擦力時振幅增加，工作臺速度小于振動速度宜采用減振器吸振激振方向垂直于振動方向時，有預(yù)加載荷的滾動導(dǎo)軌的抗振性接近或略高于滑動導(dǎo)軌。激振方向沿運動方向時，工作臺速度等于零，振幅比滑動導(dǎo)軌大許多倍。工作臺速度大于振動速度，振幅與滑動導(dǎo)軌相同吸振性好壽命非淬火鑄鐵低，淬火或耐磨鑄鐵中等，淬火鋼高

12、不同程度的提高防護很好時高很高速度中、高等中等任意低、中等應(yīng)用僅用于普通精度的機床，數(shù)控機床已不采用現(xiàn)代數(shù)控機床及重型機床大多采用用于要求定位精度高、移動均勻、靈，敏的數(shù)控機床用于數(shù)控重型機床用于數(shù)控坐標磨床和三坐標測量機第15頁/共22頁(1)滑動導(dǎo)軌 (2)滾動導(dǎo)軌 滾動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式 第16頁/共22頁滾動體尺寸和數(shù)目的選擇 從強度觀點出發(fā)，對于滾珠導(dǎo)軌增加滾珠的直徑d 比增加滾珠數(shù)目Z 有利，因為滾珠的承載能力與滾珠數(shù)目Z 成正比，而與滾珠直徑的平方（）成正比。至于滾柱導(dǎo)軌增加滾柱的直徑 d 與增加滾柱數(shù)目 Z 效果相同，因為滾柱的受載能力與直徑 d 及滾柱數(shù)目 Z 都成正比。 從剛度

13、觀點出發(fā)，在滾珠導(dǎo)軌中如果滾珠直徑增大，則剛度也增高，而滾柱導(dǎo)軌的剛度實際上與滾柱直徑大小無關(guān)（當(dāng)其它條件都相同時）。因此，對滾珠導(dǎo)軌而言，增大滾珠直徑要比增加滾珠數(shù)目有利；對滾柱導(dǎo)軌而言，增大滾柱直徑和增加滾柱數(shù)目，其效果是相同的。 從導(dǎo)軌的摩擦阻力來看，增大滾動體的直徑，可以減少導(dǎo)軌的摩擦力。在一定的負載下，滾動摩擦阻力大致與滾動體的直徑成反比。猶如大直徑的車輪比小直徑的車輪跑起來輕快。建議滾柱導(dǎo)軌的滾柱直徑d 最好不要小于6 mm 。 在滾針導(dǎo)軌中，因為它產(chǎn)生的摩擦阻力比較大，而且滾針還可能產(chǎn)生滑動，所以，除非在尺寸的限制下，盡可能不采用滾針導(dǎo)軌。如需采用時，滾針的直徑 d 應(yīng)不小于 4

14、mm 。第17頁/共22頁 由此可見，在選擇滾動體的尺寸時，如果不受結(jié)構(gòu)的限制，應(yīng)優(yōu)先選用尺寸較大的滾動體。在強度驗算時，如果不能滿足要求，寧可增大滾動體的直徑 d 而不增加其滾動體數(shù)目 Z 。 至于滾動體的數(shù)目Z亦不宜過少。如果滾動體的數(shù)目太少，則制造誤差顯著地影響運動部件的位置精度。一般而言，在一個滾動導(dǎo)軌上，滾動體的數(shù)目Z最小為15個。 滾動體的數(shù)目Z也不宜太多，因為增加滾動體的數(shù)目Z后，雖然可以減少接觸壓力，但隨之而增加了負載在滾動體上分布的不均勻性，所以剛度反而下降。 至于滾動體的分布：如果主要負載作用在導(dǎo)軌長度范圍內(nèi)，而顛覆力矩很小時，移動部件的剛度也不高（例如工作臺和滑鞍的導(dǎo)軌）

15、，滾動體最好在導(dǎo)軌的全部長度上均勻分布。如果顛覆力矩較大時，滾動體最好配置在導(dǎo)軌的兩端（兩端各約占導(dǎo)軌工作長度的）。第18頁/共22頁 滾柱長度問題。在滾柱導(dǎo)軌中，如果增加滾柱長度l ，雖然可以減少接觸表面上的壓力和增加剛度，但滾柱長度l 增加到一定程度后，剛度就增加不多。這是因為隨滾柱長度l 的增加，滾柱的圓錐度也可能增加，而使導(dǎo)軌面在橫向的不平度誤差增加，因此又增加了負載沿長度方向分布的不均勻性。對于鋼制磨削而成的導(dǎo)軌，這個誤差的影響較顯著，故建議當(dāng)滾柱長度與直徑比1.52時，滾柱長度可取l 2530 mm 。如果驗算強度不夠，可增加滾柱直徑 d 和增加滾柱數(shù)目Z來增加強度。至于鑄鐵導(dǎo)軌，因為可以刮研，加工誤差較小，故滾柱的長度與直徑比可以增大些。第19頁/共22頁(3)靜壓導(dǎo)軌 靜壓導(dǎo)軌是近年來用于機床制造業(yè)中的一種先進技術(shù)，特別是在重型機床、精密機床及數(shù)控機床中已逐漸獲得廣泛應(yīng)用。 第20頁/共22頁靜壓導(dǎo)軌的特點: 由于導(dǎo)軌的工作表面完全處于純液體摩擦狀態(tài)下工作，它的摩擦系數(shù)極低( 0.0005 ，約