第3章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)

1、第第3章章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)本章概述本章概述 本章首先簡單介紹了數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，第二節(jié)重點(diǎn)本章首先簡單介紹了數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，第二節(jié)重點(diǎn)講解了數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)，第三節(jié)對數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)講解了數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)，第三節(jié)對數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行了簡單介紹，最后兩節(jié)分別對自動換刀裝置和回轉(zhuǎn)工作臺行了簡單介紹，最后兩節(jié)分別對自動換刀裝置和回轉(zhuǎn)工作臺兩部件詳細(xì)介紹。兩部件詳細(xì)介紹。教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)1.1.掌握數(shù)控機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。掌握數(shù)控機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。2.2.掌握機(jī)床主傳動系統(tǒng)的功能，理解主軸的調(diào)速方法。掌握機(jī)床主傳動系統(tǒng)的功能，理解主軸的調(diào)速方法。3.3.掌

2、握數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的特點(diǎn)，理解滾珠絲杠螺母副工作掌握數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的特點(diǎn)，理解滾珠絲杠螺母副工作原理并明確其分類，了解齒輪傳動副實(shí)現(xiàn)消隙的方法，知道原理并明確其分類，了解齒輪傳動副實(shí)現(xiàn)消隙的方法，知道數(shù)控機(jī)床常用導(dǎo)軌分類。數(shù)控機(jī)床常用導(dǎo)軌分類。4.4.了解數(shù)控車床刀架，熟悉回轉(zhuǎn)刀架換刀過程，掌握刀具的了解數(shù)控車床刀架，熟悉回轉(zhuǎn)刀架換刀過程，掌握刀具的交換方式及應(yīng)用場合。交換方式及應(yīng)用場合。 5.5.了解數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的工作原理。了解數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的工作原理。下一頁第第3章章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)3.1 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3.2 數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)數(shù)控

3、機(jī)床主傳動系統(tǒng)3.3數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)簡介數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)簡介3.4自動換刀裝置自動換刀裝置3.5回轉(zhuǎn)工作臺回轉(zhuǎn)工作臺3.6 小錦囊小錦囊3.1 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床是高精度和高生產(chǎn)率的自動化機(jī)床，其加工過程中數(shù)控機(jī)床是高精度和高生產(chǎn)率的自動化機(jī)床，其加工過程中的動作順序、運(yùn)動部件的坐標(biāo)位置及輔助功能，都是通過數(shù)的動作順序、運(yùn)動部件的坐標(biāo)位置及輔助功能，都是通過數(shù)字信息自動控制的，操作者在加工過程中無法干預(yù)，不能像字信息自動控制的，操作者在加工過程中無法干預(yù)，不能像在普通機(jī)床上加工零件那樣，對機(jī)床本身的結(jié)構(gòu)和裝配的薄在普通機(jī)床上加工零件那樣，對機(jī)床本身的結(jié)構(gòu)和裝配

4、的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行人為補(bǔ)償，所以數(shù)控機(jī)床幾乎在任何方面均要求弱環(huán)節(jié)進(jìn)行人為補(bǔ)償，所以數(shù)控機(jī)床幾乎在任何方面均要求比普通機(jī)床設(shè)計(jì)得更為完善，制造得更為精密。為滿足高精比普通機(jī)床設(shè)計(jì)得更為完善，制造得更為精密。為滿足高精度、高效率、高自動化程度的要求，數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已度、高效率、高自動化程度的要求，數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已形成自己的獨(dú)立體系，在這一結(jié)構(gòu)的完善過程中，數(shù)控機(jī)床形成自己的獨(dú)立體系，在這一結(jié)構(gòu)的完善過程中，數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)了不少完全新穎的結(jié)構(gòu)及元件。數(shù)控機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)特出現(xiàn)了不少完全新穎的結(jié)構(gòu)及元件。數(shù)控機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下點(diǎn)如下: :返回下一頁3.1 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)

5、特點(diǎn)1.1.高靈敏度高靈敏度數(shù)控機(jī)床通過數(shù)字信息來控制刀具與工件的相對運(yùn)動，它要數(shù)控機(jī)床通過數(shù)字信息來控制刀具與工件的相對運(yùn)動，它要求在相當(dāng)大的進(jìn)給速度范圍內(nèi)都能達(dá)到較高的精度，因而運(yùn)求在相當(dāng)大的進(jìn)給速度范圍內(nèi)都能達(dá)到較高的精度，因而運(yùn)動部件應(yīng)具有較高的靈敏度。導(dǎo)軌部件通常用滾動導(dǎo)軌、塑動部件應(yīng)具有較高的靈敏度。導(dǎo)軌部件通常用滾動導(dǎo)軌、塑料導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌等，以減少摩擦力，使其在低速運(yùn)動時無料導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌等，以減少摩擦力，使其在低速運(yùn)動時無爬行現(xiàn)象。工作臺、刀架等部件的移動，由交流或直流伺服爬行現(xiàn)象。工作臺、刀架等部件的移動，由交流或直流伺服電機(jī)馭動，經(jīng)滾珠絲杠傳動，減少了進(jìn)給系統(tǒng)所需要的馭動

6、電機(jī)馭動，經(jīng)滾珠絲杠傳動，減少了進(jìn)給系統(tǒng)所需要的馭動扭矩，提高了定位精度和運(yùn)動平穩(wěn)性。扭矩，提高了定位精度和運(yùn)動平穩(wěn)性。2.2.高抗振性高抗振性數(shù)控機(jī)床的一些運(yùn)動部件，除應(yīng)具有高剛度、高靈敏度外，數(shù)控機(jī)床的一些運(yùn)動部件，除應(yīng)具有高剛度、高靈敏度外，還應(yīng)具有高抗振性，即在高速重切削情況下應(yīng)無振動，以保還應(yīng)具有高抗振性，即在高速重切削情況下應(yīng)無振動，以保證加工工件的高精度和高的表面質(zhì)量。特別要注意的是避免證加工工件的高精度和高的表面質(zhì)量。特別要注意的是避免切削時的諧振，因此對數(shù)控機(jī)床的動態(tài)特性提出更高的要求。切削時的諧振，因此對數(shù)控機(jī)床的動態(tài)特性提出更高的要求。改善動態(tài)特性的方法是改善動態(tài)特性的方

7、法是: :提高系統(tǒng)的靜剛度，增加阻尼提高系統(tǒng)的靜剛度，增加阻尼( (例如，例如，采用三支承主軸，后支承就有利于消振采用三支承主軸，后支承就有利于消振) )以及調(diào)整構(gòu)件的質(zhì)量以及調(diào)整構(gòu)件的質(zhì)量和自振頻率，通過高速回轉(zhuǎn)部分的動平衡降低擾動作用程度，和自振頻率，通過高速回轉(zhuǎn)部分的動平衡降低擾動作用程度，等等。等等。上一頁返回下一頁3.1 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3.3.高精度保持性高精度保持性為了加快數(shù)控機(jī)床投資的回收，務(wù)必經(jīng)常使機(jī)床保持很高的為了加快數(shù)控機(jī)床投資的回收，務(wù)必經(jīng)常使機(jī)床保持很高的開動比開動比( (比普通機(jī)床高比普通機(jī)床高2-32-3倍倍) )，因此必須提高機(jī)床的壽

8、命和精，因此必須提高機(jī)床的壽命和精度保持性，在保證盡可能地減少電氣和機(jī)械故障的同時，要度保持性，在保證盡可能地減少電氣和機(jī)械故障的同時，要求數(shù)控機(jī)床在長期使用過程中不喪失精度。除各有關(guān)零件應(yīng)求數(shù)控機(jī)床在長期使用過程中不喪失精度。除各有關(guān)零件應(yīng)正確選擇材料，以防使用中的變形和快速磨損外，還要求采正確選擇材料，以防使用中的變形和快速磨損外，還要求采取一些工藝措施，如淬火和磨削導(dǎo)軌、粘貼抗磨塑料導(dǎo)軌等，取一些工藝措施，如淬火和磨削導(dǎo)軌、粘貼抗磨塑料導(dǎo)軌等，以提高運(yùn)動部件的耐磨性。以提高運(yùn)動部件的耐磨性。4.4.刀具先進(jìn)刀具先進(jìn)一般的數(shù)控機(jī)床，其主軸轉(zhuǎn)速要比普通機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速高一般的數(shù)控機(jī)床，其主軸轉(zhuǎn)速

9、要比普通機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速高1 1一一2 2倍，某些特殊用途的數(shù)控機(jī)床，其主軸轉(zhuǎn)速高達(dá)數(shù)萬轉(zhuǎn)。因倍，某些特殊用途的數(shù)控機(jī)床，其主軸轉(zhuǎn)速高達(dá)數(shù)萬轉(zhuǎn)。因此，數(shù)控機(jī)床使用的刀具較普通機(jī)床用的刀具嚴(yán)格得多，刀此，數(shù)控機(jī)床使用的刀具較普通機(jī)床用的刀具嚴(yán)格得多，刀具應(yīng)有高強(qiáng)度和高耐用度，其結(jié)構(gòu)也要合理。這就需要采用具應(yīng)有高強(qiáng)度和高耐用度，其結(jié)構(gòu)也要合理。這就需要采用新型高速鋼和超細(xì)粒度硬質(zhì)合金、立方氮化硼等優(yōu)質(zhì)材料制新型高速鋼和超細(xì)粒度硬質(zhì)合金、立方氮化硼等優(yōu)質(zhì)材料制造數(shù)控加工刀具，刀具表面進(jìn)行涂鍍處理，以提高刀具壽命，造數(shù)控加工刀具，刀具表面進(jìn)行涂鍍處理，以提高刀具壽命，下一頁上一頁返回3.1 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械

10、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并且優(yōu)選刀具參數(shù)。就目前我國數(shù)控加工刀具的使用來看，并且優(yōu)選刀具參數(shù)。就目前我國數(shù)控加工刀具的使用來看，還應(yīng)通過提高刀具材質(zhì)、加強(qiáng)刀具幾何參數(shù)和切削用量的研還應(yīng)通過提高刀具材質(zhì)、加強(qiáng)刀具幾何參數(shù)和切削用量的研究，開展表面處理技術(shù)、刃磨技術(shù)以及刀具在線檢測技術(shù)的究，開展表面處理技術(shù)、刃磨技術(shù)以及刀具在線檢測技術(shù)的研究，來提高刀具質(zhì)量并為刀具選擇及使用提供依據(jù)。研究，來提高刀具質(zhì)量并為刀具選擇及使用提供依據(jù)。5.5.高剛度高剛度數(shù)控機(jī)床要在高速和重負(fù)荷條件下工作，因此，機(jī)床的床身、數(shù)控機(jī)床要在高速和重負(fù)荷條件下工作，因此，機(jī)床的床身、立柱、主軸、工作臺、刀架等主要部件

11、，均需具有很高的剛立柱、主軸、工作臺、刀架等主要部件，均需具有很高的剛度，工作中應(yīng)無變形或振動。例如度，工作中應(yīng)無變形或振動。例如: :有的床身采用雙壁結(jié)構(gòu)，有的床身采用雙壁結(jié)構(gòu)，并配置有斜肋板及加強(qiáng)肋，使其具有較高的抗彎剛度和抗扭并配置有斜肋板及加強(qiáng)肋，使其具有較高的抗彎剛度和抗扭剛度剛度; ;為提高主軸部件的剛度，除主軸部件在結(jié)構(gòu)上采取必要為提高主軸部件的剛度，除主軸部件在結(jié)構(gòu)上采取必要的措施以外，還要采用高剛度的軸承，并適當(dāng)預(yù)緊的措施以外，還要采用高剛度的軸承，并適當(dāng)預(yù)緊; ;增加刀架增加刀架底座尺寸，減少刀具的懸伸，以適應(yīng)穩(wěn)定的重切削，等等。底座尺寸，減少刀具的懸伸，以適應(yīng)穩(wěn)定的重切削

12、，等等。上一頁 下一頁返回3.1 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)6.6.熱變形小熱變形小機(jī)床的主軸、工作臺、刀架等運(yùn)動部件，在運(yùn)動中常易產(chǎn)生機(jī)床的主軸、工作臺、刀架等運(yùn)動部件，在運(yùn)動中常易產(chǎn)生熱量，而工藝過程的自動化和精密加工的發(fā)展，對機(jī)床的加熱量，而工藝過程的自動化和精密加工的發(fā)展，對機(jī)床的加工精度和精度穩(wěn)定性提出了越來越高的要求。為保證部件的工精度和精度穩(wěn)定性提出了越來越高的要求。為保證部件的運(yùn)動精度，要求各運(yùn)動部件的發(fā)熱量最少，以防產(chǎn)生熱變形。運(yùn)動精度，要求各運(yùn)動部件的發(fā)熱量最少，以防產(chǎn)生熱變形。為此，機(jī)床結(jié)構(gòu)根據(jù)熱對稱的原則設(shè)計(jì)，并改善主軸軸承、為此，機(jī)床結(jié)構(gòu)根據(jù)熱對稱的

13、原則設(shè)計(jì)，并改善主軸軸承、絲杠螺母副、高速運(yùn)動導(dǎo)軌副的摩擦特性。如絲杠螺母副、高速運(yùn)動導(dǎo)軌副的摩擦特性。如MJ -SOCNCMJ -SOCNC數(shù)控?cái)?shù)控車床主軸箱殼體即按熱對稱原則設(shè)計(jì)，并在殼體外緣上鑄有車床主軸箱殼體即按熱對稱原則設(shè)計(jì)，并在殼體外緣上鑄有密集的散熱片結(jié)構(gòu)，主軸軸承采用高性能油脂潤滑，并嚴(yán)格密集的散熱片結(jié)構(gòu)，主軸軸承采用高性能油脂潤滑，并嚴(yán)格控制注入量，使主軸溫升很低。對于產(chǎn)生大量切屑的數(shù)控機(jī)控制注入量，使主軸溫升很低。對于產(chǎn)生大量切屑的數(shù)控機(jī)床，一般都帶有良好的自動排屑裝置，等等。床，一般都帶有良好的自動排屑裝置，等等。7.7.高可靠性高可靠性數(shù)控機(jī)床在自動或半自動條件下工作，

14、尤其在柔性制造系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床在自動或半自動條件下工作，尤其在柔性制造系統(tǒng)中的數(shù)控機(jī)床，可在中的數(shù)控機(jī)床，可在24 h24 h運(yùn)轉(zhuǎn)中實(shí)現(xiàn)無人管理，這就要求機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中實(shí)現(xiàn)無人管理，這就要求機(jī)床具有高的可靠性。為此，要提高數(shù)控裝置及機(jī)床結(jié)構(gòu)的可床具有高的可靠性。為此，要提高數(shù)控裝置及機(jī)床結(jié)構(gòu)的可靠性，像在工作中動作頻繁的刀庫、換刀機(jī)構(gòu)、托盤、工件靠性，像在工作中動作頻繁的刀庫、換刀機(jī)構(gòu)、托盤、工件交換裝置等部件，必須保證在長期工作中十分可靠。交換裝置等部件，必須保證在長期工作中十分可靠。上一頁返回3.2 數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)機(jī)床的主傳動系統(tǒng)將電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩和功率傳遞給主軸部件，機(jī)床的主傳動

15、系統(tǒng)將電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩和功率傳遞給主軸部件，使安裝在主軸內(nèi)的工件或刀具實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動。使安裝在主軸內(nèi)的工件或刀具實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動。3.2.13.2.1主傳動系統(tǒng)的特點(diǎn)主傳動系統(tǒng)的特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相比具有以下特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相比具有以下特點(diǎn): :主軸轉(zhuǎn)速范圍寬，且能實(shí)現(xiàn)自動無級變速，可適應(yīng)各種加工主軸轉(zhuǎn)速范圍寬，且能實(shí)現(xiàn)自動無級變速，可適應(yīng)各種加工的需要的需要; ;傳動鏈短，以保證機(jī)床主傳動的精度傳動鏈短，以保證機(jī)床主傳動的精度; ;為了實(shí)現(xiàn)刀具的快換或自動裝卻，主軸上還必須裝有刀具自為了實(shí)現(xiàn)刀具的快換或自動裝卻，主軸上還必須裝有刀具自動夾緊、主軸準(zhǔn)停和主軸孔內(nèi)切屑清除裝置。動夾緊、主軸準(zhǔn)停和主軸

16、孔內(nèi)切屑清除裝置。下一頁返回3.2 數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)二、數(shù)控機(jī)床主軸的調(diào)速方法二、數(shù)控機(jī)床主軸的調(diào)速方法數(shù)控機(jī)床的調(diào)速是按照控制指令自動執(zhí)行的，因此變速機(jī)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的調(diào)速是按照控制指令自動執(zhí)行的，因此變速機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動操作的要求。在主傳動系統(tǒng)中，目前多采用變必須適應(yīng)自動操作的要求。在主傳動系統(tǒng)中，目前多采用變頻交流電動機(jī)和交流調(diào)速電動機(jī)無級調(diào)速系統(tǒng)。在實(shí)際生產(chǎn)頻交流電動機(jī)和交流調(diào)速電動機(jī)無級調(diào)速系統(tǒng)。在實(shí)際生產(chǎn)中，一般要求數(shù)控機(jī)床在中、高速段為恒功率輸出，在低速中，一般要求數(shù)控機(jī)床在中、高速段為恒功率輸出，在低速段為恒轉(zhuǎn)矩輸出。為了保證數(shù)控機(jī)床低速時的扭矩和主軸的段為恒轉(zhuǎn)

17、矩輸出。為了保證數(shù)控機(jī)床低速時的扭矩和主軸的變速范圍盡可能大，大中型數(shù)控機(jī)床多采用無級變速與分級變速范圍盡可能大，大中型數(shù)控機(jī)床多采用無級變速與分級變速串聯(lián)，即在交流電動機(jī)無級變速的基礎(chǔ)上配以齒輪變速，變速串聯(lián)，即在交流電動機(jī)無級變速的基礎(chǔ)上配以齒輪變速，使之成為分段無級調(diào)速。使之成為分段無級調(diào)速。數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)主要有四種配置方式，如圖數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)主要有四種配置方式，如圖3 -13 -1所示。所示。上一頁 下一頁返回3.2 數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)1.1.通過帶傳動的主傳動通過帶傳動的主傳動如圖如圖3-1 ( a)3-1 ( a)所示，這種傳動主要應(yīng)用在轉(zhuǎn)速較高、變速范所

18、示，這種傳動主要應(yīng)用在轉(zhuǎn)速較高、變速范圍不大的機(jī)床上。電動機(jī)本身的調(diào)速就能夠滿足要求，不用圍不大的機(jī)床上。電動機(jī)本身的調(diào)速就能夠滿足要求，不用齒輪變速，可以避免齒輪傳動引起的振動與噪聲。它適用于齒輪變速，可以避免齒輪傳動引起的振動與噪聲。它適用于高速、低扭矩特性要求的主軸。常用的帶傳動有高速、低扭矩特性要求的主軸。常用的帶傳動有V V帶傳動和同帶傳動和同步齒形帶傳動。步齒形帶傳動。2.2.帶有變速齒輪的主傳動帶有變速齒輪的主傳動這是大、中型數(shù)控機(jī)床采用的一種配置方式。如圖這是大、中型數(shù)控機(jī)床采用的一種配置方式。如圖3-1 ( b)3-1 ( b)所示，通過少數(shù)幾對齒輪降速，擴(kuò)大輸出扭矩，以滿足

19、主軸所示，通過少數(shù)幾對齒輪降速，擴(kuò)大輸出扭矩，以滿足主軸低速時對輸出扭矩特性的要求。一部分小型數(shù)控機(jī)床也采用低速時對輸出扭矩特性的要求。一部分小型數(shù)控機(jī)床也采用此種傳動方式，以獲得強(qiáng)力切削時所需要的扭矩?；讫X輪此種傳動方式，以獲得強(qiáng)力切削時所需要的扭矩?；讫X輪的移位大都采用液壓撥叉或直接由液壓缸帶動齒輪來實(shí)現(xiàn)。的移位大都采用液壓撥叉或直接由液壓缸帶動齒輪來實(shí)現(xiàn)。 上一頁 下一頁返回3.2 數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)3.3.內(nèi)裝電動機(jī)主軸傳動結(jié)構(gòu)內(nèi)裝電動機(jī)主軸傳動結(jié)構(gòu)如圖如圖3-1( c)3-1( c)所示，這種主傳動方式大大簡化了主軸箱體與主所示，這種主傳動方式大大簡化了主軸箱體

20、與主軸的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度，但主軸輸出扭矩軸的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度，但主軸輸出扭矩小，電動機(jī)發(fā)熱對主軸精度影響較大。小，電動機(jī)發(fā)熱對主軸精度影響較大。4.4.用兩個電動機(jī)分別驅(qū)動主軸用兩個電動機(jī)分別驅(qū)動主軸如圖如圖3-1( d)3-1( d)所示，這是上述兩種方式的混合傳動，具有上述所示，這是上述兩種方式的混合傳動，具有上述兩種性能。高速時電動機(jī)通過帶輪直接馭動主軸旋轉(zhuǎn)兩種性能。高速時電動機(jī)通過帶輪直接馭動主軸旋轉(zhuǎn); ;低速時，低速時，另一個電動機(jī)通過兩級齒輪傳動馭動主軸旋轉(zhuǎn)，齒輪起到降另一個電動機(jī)通過兩級齒輪傳動馭動主軸旋轉(zhuǎn)，齒輪起到降速和擴(kuò)大變速范圍的作用。這樣就

21、使恒功率區(qū)增大，擴(kuò)大了速和擴(kuò)大變速范圍的作用。這樣就使恒功率區(qū)增大，擴(kuò)大了變速范圍，克服了低速時轉(zhuǎn)矩不夠且電動機(jī)功率不能充分利變速范圍，克服了低速時轉(zhuǎn)矩不夠且電動機(jī)功率不能充分利用的缺陷。用的缺陷。上一頁 下一頁返回3.2 數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)3.2.33.2.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件數(shù)控機(jī)床的主軸部件數(shù)控機(jī)床的主軸部件，既要滿足精加工時精度較高的要求，數(shù)控機(jī)床的主軸部件，既要滿足精加工時精度較高的要求，又要具備粗加工時高效切削的能力。因此，在旋轉(zhuǎn)精度、剛又要具備粗加工時高效切削的能力。因此，在旋轉(zhuǎn)精度、剛度、抗振性和熱變形等方面，都有很高的要求。在局部結(jié)構(gòu)度、抗振性和熱變形等方面

22、，都有很高的要求。在局部結(jié)構(gòu)上，一般數(shù)控機(jī)床的主軸部件與其他高效、精密自動化機(jī)床上，一般數(shù)控機(jī)床的主軸部件與其他高效、精密自動化機(jī)床沒有多大區(qū)別。但對于具有自動換刀功能的數(shù)控機(jī)床，其主沒有多大區(qū)別。但對于具有自動換刀功能的數(shù)控機(jī)床，其主軸部件除主軸、主軸軸承和傳動件等一般組成部分外，還有軸部件除主軸、主軸軸承和傳動件等一般組成部分外，還有刀具自動裝卸及吹屑裝置、主軸準(zhǔn)停裝置等。刀具自動裝卸及吹屑裝置、主軸準(zhǔn)停裝置等。1.1.主軸的支承與潤滑主軸的支承與潤滑數(shù)控機(jī)床主軸的支承可以有多種配置形式。圖數(shù)控機(jī)床主軸的支承可以有多種配置形式。圖3 -23 -2所示為所示為TND360TND360型數(shù)控車

23、床主軸部件結(jié)構(gòu)。因?yàn)橹鬏S在切削時承受較型數(shù)控車床主軸部件結(jié)構(gòu)。因?yàn)橹鬏S在切削時承受較大的切削力，所以軸徑設(shè)計(jì)得比較大。前軸承為三個角接觸大的切削力，所以軸徑設(shè)計(jì)得比較大。前軸承為三個角接觸球軸承，前面兩個軸承開口朝向主軸前端，接觸角為球軸承，前面兩個軸承開口朝向主軸前端，接觸角為250250，用，用以承受軸向切削力以承受軸向切削力; ;第三個軸承開口朝里，接觸角為第三個軸承開口朝里，接觸角為140140。三。三個軸承的內(nèi)外圈軸向由軸肩和箱體孔的臺階固定，以承受軸個軸承的內(nèi)外圈軸向由軸肩和箱體孔的臺階固定，以承受軸上一頁 下一頁返回3.2 數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)向負(fù)荷。后支承由一對

24、背對背的角接觸球軸承組成，只承受向負(fù)荷。后支承由一對背對背的角接觸球軸承組成，只承受徑向載荷，并由后壓套進(jìn)行預(yù)緊。軸承預(yù)緊量預(yù)先配好，直徑向載荷，并由后壓套進(jìn)行預(yù)緊。軸承預(yù)緊量預(yù)先配好，直接裝配即可，無須修磨。主軸為空心，通過棒料的直徑可達(dá)接裝配即可，無須修磨。主軸為空心，通過棒料的直徑可達(dá)60mm60mm。數(shù)控車床主軸有的采用油脂潤滑，迷宮式密封數(shù)控車床主軸有的采用油脂潤滑，迷宮式密封; ;有的采用集中有的采用集中強(qiáng)制潤滑。為了保證潤滑的可靠性，常以壓力繼電器作為失強(qiáng)制潤滑。為了保證潤滑的可靠性，常以壓力繼電器作為失壓報警裝置。壓報警裝置。2.2.卡盤卡盤為了減少輔助時間、降低勞動強(qiáng)度，并適

25、應(yīng)自動化和半自動為了減少輔助時間、降低勞動強(qiáng)度，并適應(yīng)自動化和半自動化加工的需要，數(shù)控車床多采用動力卡盤裝夾工件。目前使化加工的需要，數(shù)控車床多采用動力卡盤裝夾工件。目前使用較多的是自動定心液壓動力卡盤，該卡盤主要由引油導(dǎo)套、用較多的是自動定心液壓動力卡盤，該卡盤主要由引油導(dǎo)套、液壓缸和卡盤三部分組成。液壓缸和卡盤三部分組成。上一頁 下一頁返回3.2 數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)圖圖3 -33 -3所示為數(shù)控車床上采用的一種液壓動力自定心卡盤，所示為數(shù)控車床上采用的一種液壓動力自定心卡盤，卡盤卡盤3 3用螺釘固定在主軸用螺釘固定在主軸( (短錐定位短錐定位) )上，液壓缸上，液壓缸5

26、5固定在主軸固定在主軸后端。改變液壓缸左、右腔的通油狀態(tài)，活塞桿后端。改變液壓缸左、右腔的通油狀態(tài)，活塞桿4 4帶動卡盤內(nèi)帶動卡盤內(nèi)的驅(qū)動爪的驅(qū)動爪1 1和卡爪和卡爪2 2，夾緊或放松工件，并通過行程開關(guān)，夾緊或放松工件，并通過行程開關(guān)6 6和和7 7發(fā)出相應(yīng)信號。發(fā)出相應(yīng)信號。3.3.刀具自動裝卸及切屑清除裝置刀具自動裝卸及切屑清除裝置在某些帶有刀庫的數(shù)控機(jī)床中，主軸部件除具有較高的精度在某些帶有刀庫的數(shù)控機(jī)床中，主軸部件除具有較高的精度和剛度外，還帶有刀具自動裝卸裝置和主軸孔內(nèi)切屑清除裝和剛度外，還帶有刀具自動裝卸裝置和主軸孔內(nèi)切屑清除裝置。如圖置。如圖3- 43- 4所示，主軸前端有所示

27、，主軸前端有7: 247: 24的錐孔，用于裝夾錐柄的錐孔，用于裝夾錐柄刀具。端面鍵刀具。端面鍵1313既作刀具定位用又可傳遞轉(zhuǎn)矩。為了實(shí)現(xiàn)刀既作刀具定位用又可傳遞轉(zhuǎn)矩。為了實(shí)現(xiàn)刀具的自動裝卸，主軸內(nèi)設(shè)有刀具自動夾緊裝置。從圖具的自動裝卸，主軸內(nèi)設(shè)有刀具自動夾緊裝置。從圖3- 43- 4中中可以看出，該機(jī)床是由拉緊機(jī)構(gòu)拉緊錐柄刀夾尾端的軸頸來可以看出，該機(jī)床是由拉緊機(jī)構(gòu)拉緊錐柄刀夾尾端的軸頸來實(shí)現(xiàn)刀夾的定位及夾緊的。夾緊刀夾時，液壓缸上腔接通回實(shí)現(xiàn)刀夾的定位及夾緊的。夾緊刀夾時，液壓缸上腔接通回油，彈簧油，彈簧1111推動活塞推動活塞6 6上上移，處于圖示位置，拉桿移，處于圖示位置，拉桿4在碟

28、形彈在碟形彈簧簧5的作用下向上移動。由于此時裝在拉桿前端徑向孔中的的作用下向上移動。由于此時裝在拉桿前端徑向孔中的四個鋼球四個鋼球12進(jìn)入主軸孔中直徑較小的進(jìn)入主軸孔中直徑較小的d2處，如圖處，如圖3- 4 ( b)所示，被迫徑向收攏而卡進(jìn)拉釘所示，被迫徑向收攏而卡進(jìn)拉釘2的環(huán)形凹槽內(nèi)，因而刀桿的環(huán)形凹槽內(nèi)，因而刀桿上一頁 下一頁返回3.2 數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)拉緊，依靠摩擦力緊固在主軸上。換刀前需將刀夾松開，壓拉緊，依靠摩擦力緊固在主軸上。換刀前需將刀夾松開，壓力油進(jìn)入液壓缸上腔，活塞力油進(jìn)入液壓缸上腔，活塞6 6推動拉桿推動拉桿4 4向下移動，碟形彈簧向下移動，碟形彈簧被壓

29、縮被壓縮; ;當(dāng)鋼球當(dāng)鋼球1212隨拉桿一起下移至主軸孔中直徑較大的隨拉桿一起下移至主軸孔中直徑較大的d d，處時，它就不再能約束拉釘?shù)念^部，緊接著拉桿前端內(nèi)孔的處時，它就不再能約束拉釘?shù)念^部，緊接著拉桿前端內(nèi)孔的抬肩端面碰到拉釘，把刀夾頂松。此時行程開關(guān)抬肩端面碰到拉釘，把刀夾頂松。此時行程開關(guān)1010發(fā)出信號，發(fā)出信號，換刀機(jī)械手隨即將刀夾取下。與此同時，壓縮空氣由管接頭換刀機(jī)械手隨即將刀夾取下。與此同時，壓縮空氣由管接頭9 9經(jīng)活塞和拉桿的中心通孔吹入主軸裝刀孔內(nèi)，把切屑或臟物經(jīng)活塞和拉桿的中心通孔吹入主軸裝刀孔內(nèi)，把切屑或臟物清除干凈，以保證刀具的裝夾精度。機(jī)械手把新刀裝上主軸清除干凈

30、，以保證刀具的裝夾精度。機(jī)械手把新刀裝上主軸后，液壓缸后，液壓缸7 7接通回油，碟形彈簧接通回油，碟形彈簧5 5又拉緊刀夾。刀夾拉緊后，又拉緊刀夾。刀夾拉緊后，行程開關(guān)行程開關(guān)8 8發(fā)出信號。發(fā)出信號。上一頁 下一頁返回3.2 數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng) 自動清除主軸孔中的切屑和塵埃是換刀操作中一個不容忽視自動清除主軸孔中的切屑和塵埃是換刀操作中一個不容忽視的問題。如果在主軸錐孔中掉進(jìn)了切屑或其他污物，在拉緊的問題。如果在主軸錐孔中掉進(jìn)了切屑或其他污物，在拉緊刀桿時，主軸錐孔表面和刀桿的錐柄就會被劃傷，使刀桿發(fā)刀桿時，主軸錐孔表面和刀桿的錐柄就會被劃傷，使刀桿發(fā)生偏斜，破壞刀具的正確

31、定位，影響加工零件的精度，甚至生偏斜，破壞刀具的正確定位，影響加工零件的精度，甚至使零件報廢。為了保證主軸錐孔的清潔，常用壓縮空氣吹屑。使零件報廢。為了保證主軸錐孔的清潔，常用壓縮空氣吹屑。圖圖3-4 (a)3-4 (a)中活塞中活塞6 6的心部鉆有壓縮空氣通道，當(dāng)活塞向左移的心部鉆有壓縮空氣通道，當(dāng)活塞向左移動時，壓縮空氣經(jīng)拉桿動時，壓縮空氣經(jīng)拉桿4 4吹出，將錐孔清理干凈。噴氣小孔設(shè)吹出，將錐孔清理干凈。噴氣小孔設(shè)計(jì)有合理的噴射角度，并均勻分布，以提高吹屑效果。計(jì)有合理的噴射角度，并均勻分布，以提高吹屑效果。上一頁 下一頁返回3.2 數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng) 4.4.主軸準(zhǔn)停裝

32、置主軸準(zhǔn)停裝置自動換刀數(shù)控機(jī)床主軸部件設(shè)有準(zhǔn)停裝置，其作用是使主軸自動換刀數(shù)控機(jī)床主軸部件設(shè)有準(zhǔn)停裝置，其作用是使主軸每次都能準(zhǔn)確地停止在固定的周向位置上，以保證換刀時主每次都能準(zhǔn)確地停止在固定的周向位置上，以保證換刀時主軸上的端面能對準(zhǔn)刀夾上的鍵槽，同時使每次裝刀時刀夾與軸上的端面能對準(zhǔn)刀夾上的鍵槽，同時使每次裝刀時刀夾與主軸的相對位置保持不變，提高刀具的重復(fù)安裝精度，從而主軸的相對位置保持不變，提高刀具的重復(fù)安裝精度，從而提高孔加工時孔徑的一致性。圖提高孔加工時孔徑的一致性。圖3- 43- 4所示主軸部件采用的是所示主軸部件采用的是電氣準(zhǔn)停裝置，其工作原理如圖電氣準(zhǔn)停裝置，其工作原理如圖3

33、 -53 -5所示。帶動主軸旋轉(zhuǎn)的所示。帶動主軸旋轉(zhuǎn)的多楔帶輪多楔帶輪1 1的端面上裝有一個厚墊片的端面上裝有一個厚墊片4 4，墊片上裝有一個體積，墊片上裝有一個體積很小的永久磁鐵很小的永久磁鐵3 3，在主軸箱箱體主軸準(zhǔn)停的位置上裝有磁傳，在主軸箱箱體主軸準(zhǔn)停的位置上裝有磁傳感器感器2 2。當(dāng)機(jī)床需要停車換刀時，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出主軸停轉(zhuǎn)指令，。當(dāng)機(jī)床需要停車換刀時，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出主軸停轉(zhuǎn)指令，主軸電動機(jī)立即降速，當(dāng)主軸以最低轉(zhuǎn)速慢轉(zhuǎn)很少幾轉(zhuǎn)、永主軸電動機(jī)立即降速，當(dāng)主軸以最低轉(zhuǎn)速慢轉(zhuǎn)很少幾轉(zhuǎn)、永久磁鐵久磁鐵3 3對準(zhǔn)磁傳感器對準(zhǔn)磁傳感器2 2時，后者發(fā)出準(zhǔn)停信號。此信號經(jīng)放時，后者發(fā)出準(zhǔn)停信號。此信

34、號經(jīng)放大后，由定向電路控制主軸電動機(jī)準(zhǔn)確地停止在規(guī)定的周向大后，由定向電路控制主軸電動機(jī)準(zhǔn)確地停止在規(guī)定的周向位置上。這種裝置可以保證主軸準(zhǔn)停的重復(fù)精度在士位置上。這種裝置可以保證主軸準(zhǔn)停的重復(fù)精度在士1 1范圍范圍內(nèi)。內(nèi)。上一頁 下一頁返回3.2 數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng) 5.5.高速精密主軸結(jié)構(gòu)高速精密主軸結(jié)構(gòu)高速切削是高速切削是2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代后期發(fā)展起來的新工藝。這種工藝采年代后期發(fā)展起來的新工藝。這種工藝采用的切削速度比常規(guī)的要高幾倍至十幾倍，如高速銑削鋁件的用的切削速度比常規(guī)的要高幾倍至十幾倍，如高速銑削鋁件的最佳切削速度可達(dá)最佳切削速度可達(dá)2 500 -

35、4 SOOm/min2 500 - 4 SOOm/min，加工鋼件為，加工鋼件為400-1 400-1 600m/min600m/min，加工鑄件為，加工鑄件為800-2 000m/mnin800-2 000m/mnin，進(jìn)給速度也相應(yīng)提高，進(jìn)給速度也相應(yīng)提高很多倍。這種加工工藝不僅切削效率高，而且具有加工表面質(zhì)很多倍。這種加工工藝不僅切削效率高，而且具有加工表面質(zhì)量好、切削溫度低和刀具壽命長等優(yōu)點(diǎn)。量好、切削溫度低和刀具壽命長等優(yōu)點(diǎn)。高速切削機(jī)床是實(shí)現(xiàn)高速切削的前提，而高速主軸部件又是高高速切削機(jī)床是實(shí)現(xiàn)高速切削的前提，而高速主軸部件又是高速切削機(jī)床最重要的部件。因此，高速主軸部件要有精密機(jī)

36、床速切削機(jī)床最重要的部件。因此，高速主軸部件要有精密機(jī)床那樣高的精度和剛度。為此，應(yīng)精確制造主軸零件并進(jìn)行動平那樣高的精度和剛度。為此，應(yīng)精確制造主軸零件并進(jìn)行動平衡。另外，還應(yīng)重視主軸馭動、冷卻、支承、潤滑、刀具夾緊衡。另外，還應(yīng)重視主軸馭動、冷卻、支承、潤滑、刀具夾緊和安全等設(shè)計(jì)。和安全等設(shè)計(jì)。高速主軸的馭動多采用內(nèi)裝電動機(jī)式，這種主軸結(jié)構(gòu)緊湊、重高速主軸的馭動多采用內(nèi)裝電動機(jī)式，這種主軸結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、慣性小，有利于提高主軸啟動或停止時的響應(yīng)特性。量輕、慣性小，有利于提高主軸啟動或停止時的響應(yīng)特性。上一頁 下一頁返回3.2 數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)高速主軸選用的軸承主要是高

37、速球軸承和磁力軸承。磁力軸高速主軸選用的軸承主要是高速球軸承和磁力軸承。磁力軸承是利用電磁力使主軸懸浮在磁場中，具有無摩擦、沒有磨承是利用電磁力使主軸懸浮在磁場中，具有無摩擦、沒有磨損、無須潤滑、發(fā)熱少、剛度高、工作時無噪聲等優(yōu)點(diǎn)。主損、無須潤滑、發(fā)熱少、剛度高、工作時無噪聲等優(yōu)點(diǎn)。主軸的位置由非接觸傳感器測量，信號處理器則根據(jù)測量值以軸的位置由非接觸傳感器測量，信號處理器則根據(jù)測量值以10 00010 000次次/s/s的速度計(jì)算出校正主軸位置的電流值。圖的速度計(jì)算出校正主軸位置的電流值。圖3- 63- 6所所示是瑞士示是瑞士IBAGIBAG公司開發(fā)的內(nèi)裝高頻電動機(jī)的主軸部件，其采公司開發(fā)的

38、內(nèi)裝高頻電動機(jī)的主軸部件，其采用的是激磁式磁力軸承。用的是激磁式磁力軸承。上一頁返回3.3數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)簡介數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)簡介數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動是數(shù)字控制的直接對象，無論是點(diǎn)位控?cái)?shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動是數(shù)字控制的直接對象，無論是點(diǎn)位控制還是輪廓控制，被加工工件的最后尺寸精度和位置精度都制還是輪廓控制，被加工工件的最后尺寸精度和位置精度都受進(jìn)給系統(tǒng)傳動精度、靈敏度和穩(wěn)定性的影響。為此，進(jìn)給受進(jìn)給系統(tǒng)傳動精度、靈敏度和穩(wěn)定性的影響。為此，進(jìn)給傳動系統(tǒng)中的傳動裝置和元件要具有高傳動剛度、高抗振性、傳動系統(tǒng)中的傳動裝置和元件要具有高傳動剛度、高抗振性、低摩擦、低慣量、無傳動間隙等特點(diǎn)。低摩擦、低慣量、

39、無傳動間隙等特點(diǎn)。(1)(1)高傳動剛度進(jìn)給傳動系統(tǒng)的傳動剛度，從機(jī)械結(jié)構(gòu)方面考高傳動剛度進(jìn)給傳動系統(tǒng)的傳動剛度，從機(jī)械結(jié)構(gòu)方面考慮主要取決于絲杠螺母副或蝸桿副及其支承結(jié)構(gòu)的剛度。剛慮主要取決于絲杠螺母副或蝸桿副及其支承結(jié)構(gòu)的剛度。剛度不足將導(dǎo)致工作臺產(chǎn)生爬行、振動以至造成反向死區(qū)，影度不足將導(dǎo)致工作臺產(chǎn)生爬行、振動以至造成反向死區(qū)，影響傳動精度。為了提高傳動剛度，可以縮短傳動鏈，合理選響傳動精度。為了提高傳動剛度，可以縮短傳動鏈，合理選擇絲杠尺寸，以及對絲杠螺母副、支承部件等進(jìn)行預(yù)緊。擇絲杠尺寸，以及對絲杠螺母副、支承部件等進(jìn)行預(yù)緊。(2)(2)高抗振性為提高進(jìn)給系統(tǒng)的抗振性，應(yīng)使機(jī)械部件具

40、有高高抗振性為提高進(jìn)給系統(tǒng)的抗振性，應(yīng)使機(jī)械部件具有高的固有頻率和合適的阻尼比。一般要求機(jī)械傳動系統(tǒng)的固有的固有頻率和合適的阻尼比。一般要求機(jī)械傳動系統(tǒng)的固有頻率高于伺服馭動系統(tǒng)的固有頻率頻率高于伺服馭動系統(tǒng)的固有頻率2 -32 -3倍。倍。 下一頁返回3.3數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)簡介數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)簡介(3)(3)低摩擦為滿足數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)響應(yīng)快、運(yùn)動精度高的要低摩擦為滿足數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)響應(yīng)快、運(yùn)動精度高的要求，必須減少運(yùn)動件的摩擦阻力。在數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中，求，必須減少運(yùn)動件的摩擦阻力。在數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中，普遍采用滾珠絲杠螺母副、滾動導(dǎo)軌、塑料導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌，普遍采用滾珠絲杠螺母副、滾動導(dǎo)

41、軌、塑料導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌，以降低傳動摩擦。以降低傳動摩擦。(4)(4)低運(yùn)動慣量進(jìn)給系統(tǒng)由于經(jīng)常進(jìn)行啟動、停止、變速和反低運(yùn)動慣量進(jìn)給系統(tǒng)由于經(jīng)常進(jìn)行啟動、停止、變速和反向，加上數(shù)控機(jī)床切削速度高，高速運(yùn)轉(zhuǎn)的零部件對其慣性向，加上數(shù)控機(jī)床切削速度高，高速運(yùn)轉(zhuǎn)的零部件對其慣性影響更大。大的慣量會使系統(tǒng)動態(tài)性能變差。因此，在滿足影響更大。大的慣量會使系統(tǒng)動態(tài)性能變差。因此，在滿足部件強(qiáng)度和剛度的前提下，應(yīng)盡可能減少運(yùn)動部件的質(zhì)量以部件強(qiáng)度和剛度的前提下，應(yīng)盡可能減少運(yùn)動部件的質(zhì)量以及各傳動元件的直徑。及各傳動元件的直徑。(5)(5)無傳動間隙傳動間隙是造成進(jìn)給系統(tǒng)反向死區(qū)的另一個主無傳動間隙傳動間隙

42、是造成進(jìn)給系統(tǒng)反向死區(qū)的另一個主要原因，因此對傳動鏈的各個環(huán)節(jié)，包括連軸器、齒輪副、要原因，因此對傳動鏈的各個環(huán)節(jié)，包括連軸器、齒輪副、絲杠螺母副及其支承等均應(yīng)采用消除間隙的結(jié)構(gòu)措施。絲杠螺母副及其支承等均應(yīng)采用消除間隙的結(jié)構(gòu)措施。上一頁 下一頁返回3.3數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)簡介數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)簡介3.3.13.3.1滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副1.1.工作原理及特點(diǎn)工作原理及特點(diǎn)滾珠絲杠螺母副是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動的傳動裝置，滾珠絲杠螺母副是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動的傳動裝置，其結(jié)構(gòu)如圖其結(jié)構(gòu)如圖3 -73 -7所示。在絲杠和螺母上加工有弧形螺旋槽，所示。在絲杠和螺母上加工有弧形螺旋槽，當(dāng)它

43、們套裝在一起時形成螺旋滾道，滾道內(nèi)裝滿滾珠。當(dāng)絲當(dāng)它們套裝在一起時形成螺旋滾道，滾道內(nèi)裝滿滾珠。當(dāng)絲杠相對于螺母旋轉(zhuǎn)時，兩者發(fā)生軸向位移。滾珠既自轉(zhuǎn)又沿杠相對于螺母旋轉(zhuǎn)時，兩者發(fā)生軸向位移。滾珠既自轉(zhuǎn)又沿滾道循環(huán)流動。由于滾珠絲杠螺母副把傳統(tǒng)絲杠與螺母之間滾道循環(huán)流動。由于滾珠絲杠螺母副把傳統(tǒng)絲杠與螺母之間的滑動摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)榱藵L動摩擦，所以具有很多優(yōu)點(diǎn)。的滑動摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)榱藵L動摩擦，所以具有很多優(yōu)點(diǎn)。傳動效率高，滾珠絲杠螺母副的傳動效率可達(dá)到傳動效率高，滾珠絲杠螺母副的傳動效率可達(dá)到92%98%92%98%，是普通絲杠螺母副的是普通絲杠螺母副的3-43-4倍倍運(yùn)動平穩(wěn)無爬行，由于摩擦阻力小，動靜摩

44、擦系數(shù)相近，運(yùn)動平穩(wěn)無爬行，由于摩擦阻力小，動靜摩擦系數(shù)相近，因而傳動靈活，運(yùn)動平穩(wěn)，有效消除了爬行現(xiàn)象因而傳動靈活，運(yùn)動平穩(wěn)，有效消除了爬行現(xiàn)象; ;使用壽命長，因?yàn)闈L動摩擦小，故磨損很小使用壽命長，因?yàn)闈L動摩擦小，故磨損很小,精度保持性好，精度保持性好，壽命長壽命長;滾珠絲杠螺母副經(jīng)預(yù)緊后可以消除軸向間隙，因而無反向滾珠絲杠螺母副經(jīng)預(yù)緊后可以消除軸向間隙，因而無反向死區(qū)，同時也提高了傳動剛度。死區(qū)，同時也提高了傳動剛度。上一頁 下一頁返回3.3數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)簡介數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)簡介 由于滾珠絲杠螺母副具有上述優(yōu)點(diǎn)，所以在各類數(shù)控機(jī)床的由于滾珠絲杠螺母副具有上述優(yōu)點(diǎn)，所以在各類數(shù)控機(jī)床的直

45、線進(jìn)給系統(tǒng)中得到了普遍應(yīng)用。但是滾珠絲杠螺母副也有直線進(jìn)給系統(tǒng)中得到了普遍應(yīng)用。但是滾珠絲杠螺母副也有缺點(diǎn)缺點(diǎn): :. .結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高; ;. .不能自鎖，由于摩擦系數(shù)小不能自鎖，因而不僅可以將旋轉(zhuǎn)不能自鎖，由于摩擦系數(shù)小不能自鎖，因而不僅可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動，也可將直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，當(dāng)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動，也可將直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，當(dāng)垂直布置時，自重和慣性會造成部件下滑，必須增加制動裝垂直布置時，自重和慣性會造成部件下滑，必須增加制動裝置。置。2.2.結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)類型 (1)(1)滾珠循環(huán)方式滾珠絲杠螺母副按滾珠循環(huán)方式不同可分為滾珠循環(huán)方式滾珠絲

46、杠螺母副按滾珠循環(huán)方式不同可分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)。外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)。外循環(huán)滾珠在循環(huán)過程結(jié)束后通過螺母外表面上的螺旋槽外循環(huán)滾珠在循環(huán)過程結(jié)束后通過螺母外表面上的螺旋槽或插管返回絲杠螺母間重新進(jìn)入循環(huán)或插管返回絲杠螺母間重新進(jìn)入循環(huán)) )如圖如圖3 -8 ( a )3 -8 ( a )所示，所示，在螺母外圓上裝有螺旋形的插管，其兩端分別插入螺母在螺母外圓上裝有螺旋形的插管，其兩端分別插入螺母上一頁 下一頁返回3.3數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)簡介數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)簡介的始末端，以引導(dǎo)滾珠進(jìn)入插管回流，形成如圖的始末端，以引導(dǎo)滾珠進(jìn)入插管回流，形成如圖3-8(b)3-8(b)所示所示的多圈循環(huán)鏈。外循環(huán)結(jié)構(gòu)簡單，

47、工藝性好，承載能力高，的多圈循環(huán)鏈。外循環(huán)結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好，承載能力高，但由于插管的存在其徑向尺寸較大。但由于插管的存在其徑向尺寸較大。內(nèi)循環(huán)如圖內(nèi)循環(huán)如圖3 -93 -9所示，靠螺母上安裝的反向器接通相鄰的所示，靠螺母上安裝的反向器接通相鄰的滾道，使?jié)L珠形成單圈循環(huán)鏈。這種形式結(jié)構(gòu)緊湊、剛性好、滾道，使?jié)L珠形成單圈循環(huán)鏈。這種形式結(jié)構(gòu)緊湊、剛性好、摩擦損失小，但制造較困難，適用于高靈敏、高精度的進(jìn)給摩擦損失小，但制造較困難，適用于高靈敏、高精度的進(jìn)給系統(tǒng)。系統(tǒng)。(2)(2)軸向間隙的消除軸向間隙通常是指絲杠和螺母無相對轉(zhuǎn)動軸向間隙的消除軸向間隙通常是指絲杠和螺母無相對轉(zhuǎn)動時，絲杠和螺母之間

48、的最大軸向竄動。除了結(jié)構(gòu)本身的游隙時，絲杠和螺母之間的最大軸向竄動。除了結(jié)構(gòu)本身的游隙外，在施加軸向載荷之后，還包括彈性變形造成的竄動。外，在施加軸向載荷之后，還包括彈性變形造成的竄動。滾珠絲杠螺母副通過預(yù)緊方法消除間隙時應(yīng)注意滾珠絲杠螺母副通過預(yù)緊方法消除間隙時應(yīng)注意: :預(yù)加載荷能預(yù)加載荷能夠有效地減小彈性變形所帶來的軸向位移，但過大的預(yù)加載夠有效地減小彈性變形所帶來的軸向位移，但過大的預(yù)加載荷將增大摩擦阻力，降低傳動效率，并使壽命大為縮短。所荷將增大摩擦阻力，降低傳動效率，并使壽命大為縮短。所以一般要經(jīng)過多次調(diào)整才能保證機(jī)床在最大軸向載荷下，既以一般要經(jīng)過多次調(diào)整才能保證機(jī)床在最大軸向載

49、荷下，既消除了間隙，又能靈活運(yùn)轉(zhuǎn)。消除了間隙，又能靈活運(yùn)轉(zhuǎn)。 下一頁上一頁返回3.3數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)簡介數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)簡介除了少數(shù)采用微量過盈滾珠的單螺母消除間隙外，常用的消除了少數(shù)采用微量過盈滾珠的單螺母消除間隙外，常用的消隙結(jié)構(gòu)有以下三種隙結(jié)構(gòu)有以下三種: :雙螺母墊片式消隙。如圖雙螺母墊片式消隙。如圖3-103-10所示，調(diào)整墊片的厚度使左所示，調(diào)整墊片的厚度使左右螺母間產(chǎn)生軸向位移，就可以達(dá)到消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力右螺母間產(chǎn)生軸向位移，就可以達(dá)到消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力的作用。這種結(jié)構(gòu)簡單可靠、剛性好，但調(diào)整費(fèi)時，調(diào)整精的作用。這種結(jié)構(gòu)簡單可靠、剛性好，但調(diào)整費(fèi)時，調(diào)整精度不高，且不能在使

50、用中隨時調(diào)整。度不高，且不能在使用中隨時調(diào)整。雙螺母螺紋式消隙。如雙螺母螺紋式消隙。如圖圖3-113-11所示，兩個螺母以平鍵與螺所示，兩個螺母以平鍵與螺母座相連，其中右邊的一個螺母外伸部分有螺紋。兩個圓螺母座相連，其中右邊的一個螺母外伸部分有螺紋。兩個圓螺母能使螺母相對母能使螺母相對LL杠做軸向移動，其中杠做軸向移動，其中1 1為調(diào)整螺母，為調(diào)整螺母，2 2為鎖為鎖緊螺母。這種結(jié)構(gòu)調(diào)整方便，且可在使用過程中隨時調(diào)整，緊螺母。這種結(jié)構(gòu)調(diào)整方便，且可在使用過程中隨時調(diào)整，但預(yù)緊力大小不易準(zhǔn)確控制。但預(yù)緊力大小不易準(zhǔn)確控制。上一頁 下一頁返回3.3數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)簡介數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)簡介雙螺母齒差

51、式消隙。如圖雙螺母齒差式消隙。如圖3-123-12所示，在兩個螺母的凸緣上所示，在兩個螺母的凸緣上分別制有齒數(shù)為分別制有齒數(shù)為z z1 1、z z2 2的圓柱齒輪，且齒數(shù)差的圓柱齒輪，且齒數(shù)差z z1-1-z z2 2=1=1。兩個。兩個內(nèi)齒圈內(nèi)齒圈1 1和和4 4與外齒輪齒數(shù)分別相同，并用螺釘和銷釘固定在與外齒輪齒數(shù)分別相同，并用螺釘和銷釘固定在螺母座的兩端。調(diào)整時先將內(nèi)齒圈取下，根據(jù)間隙的大小將螺母座的兩端。調(diào)整時先將內(nèi)齒圈取下，根據(jù)間隙的大小將兩個螺母分別向相同的方向轉(zhuǎn)過一個或多個齒，使螺母在軸兩個螺母分別向相同的方向轉(zhuǎn)過一個或多個齒，使螺母在軸向移近相應(yīng)的距離達(dá)到消除間隙的日的。間隙消

52、除量向移近相應(yīng)的距離達(dá)到消除間隙的日的。間隙消除量可用可用下式簡便地計(jì)算下式簡便地計(jì)算 =zt/z=zt/z1 1z z2 2或者或者z=z= z z1 1z z2 2/zt/zt式中，式中，z z為兩螺母在同一方向轉(zhuǎn)過的齒數(shù)為兩螺母在同一方向轉(zhuǎn)過的齒數(shù);t;t為滾珠絲杠的導(dǎo)為滾珠絲杠的導(dǎo)程程;z;z1 1、z z2 2為齒輪的齒數(shù)。齒差式消隙結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，尺寸較大，為齒輪的齒數(shù)。齒差式消隙結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，尺寸較大，但調(diào)整方便可靠，可獲得精確的調(diào)整量。但調(diào)整方便可靠，可獲得精確的調(diào)整量。變螺距螺母式消隙如圖變螺距螺母式消隙如圖3-133-13所示，在螺母體內(nèi)的兩列循環(huán)所示，在螺母體內(nèi)的兩列循環(huán)滾珠鏈

53、之間使內(nèi)螺紋滾道在軸向產(chǎn)生一個滾珠鏈之間使內(nèi)螺紋滾道在軸向產(chǎn)生一個DLDL0 0的導(dǎo)程突變量，的導(dǎo)程突變量，從而使兩列滾珠在軸向錯位實(shí)現(xiàn)預(yù)緊。這種消隙方法結(jié)構(gòu)簡從而使兩列滾珠在軸向錯位實(shí)現(xiàn)預(yù)緊。這種消隙方法結(jié)構(gòu)簡單，但調(diào)整量須預(yù)先設(shè)定且不能改變。單，但調(diào)整量須預(yù)先設(shè)定且不能改變。上一頁 下一頁返回3.3數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)簡介數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)簡介3.3.滾珠絲杠的安裝滾珠絲杠的安裝滾珠絲杠的正確安裝及其支承結(jié)構(gòu)的剛度是影響數(shù)控機(jī)床進(jìn)滾珠絲杠的正確安裝及其支承結(jié)構(gòu)的剛度是影響數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)傳動剛度不可忽視的因素。滾珠絲杠安裝不正確、支給系統(tǒng)傳動剛度不可忽視的因素。滾珠絲杠安裝不正確、支承結(jié)構(gòu)剛度不

54、足還會引起絲杠壽命下降。因此，螺母座的孔承結(jié)構(gòu)剛度不足還會引起絲杠壽命下降。因此，螺母座的孔和螺母之間必須保持良好的配合，并應(yīng)保證孔與端面的垂直和螺母之間必須保持良好的配合，并應(yīng)保證孔與端面的垂直度。螺母座應(yīng)增加適當(dāng)?shù)睦甙?，并加大螺母座與機(jī)床結(jié)合部度。螺母座應(yīng)增加適當(dāng)?shù)睦甙?，并加大螺母座與機(jī)床結(jié)合部的接觸面積，以提高螺母座的局部剛度和接觸剛度。的接觸面積，以提高螺母座的局部剛度和接觸剛度。為了提高支承的軸向剛度，選擇適當(dāng)?shù)臐L動軸承也是十分重為了提高支承的軸向剛度，選擇適當(dāng)?shù)臐L動軸承也是十分重要的。通常采用兩種組合方式。一種是把角接球軸承和圓錐要的。通常采用兩種組合方式。一種是把角接球軸承和圓錐

55、滾子軸承組合使用，其結(jié)構(gòu)簡單，但軸向剛度不足。另一種滾子軸承組合使用，其結(jié)構(gòu)簡單，但軸向剛度不足。另一種是把推力球軸承或角接觸球軸承和向心球軸承組合使用，其是把推力球軸承或角接觸球軸承和向心球軸承組合使用，其軸向剛度提高了，但增加了軸承的摩擦阻力和發(fā)熱，而且增軸向剛度提高了，但增加了軸承的摩擦阻力和發(fā)熱，而且增大了軸承支架的結(jié)構(gòu)尺寸。大了軸承支架的結(jié)構(gòu)尺寸。上一頁 下一頁返回3.3數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)簡介數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)簡介近年來出現(xiàn)一種滾珠絲杠專用軸承，其結(jié)構(gòu)如圖近年來出現(xiàn)一種滾珠絲杠專用軸承，其結(jié)構(gòu)如圖3 -143 -14所示。所示。這是一種能夠承受很大軸向力的特殊角接觸球軸承。與普通這是一種

56、能夠承受很大軸向力的特殊角接觸球軸承。與普通的角接觸球軸承相比，接觸角增大到的角接觸球軸承相比，接觸角增大到600,600,增加了滾珠數(shù)目并增加了滾珠數(shù)目并相應(yīng)減小滾珠的直徑。這種新結(jié)構(gòu)的軸承比一般軸承的軸向相應(yīng)減小滾珠的直徑。這種新結(jié)構(gòu)的軸承比一般軸承的軸向剛度高兩倍以上。產(chǎn)品成對出售，而且在出了時已經(jīng)選配好剛度高兩倍以上。產(chǎn)品成對出售，而且在出了時已經(jīng)選配好內(nèi)外環(huán)的厚度，裝配時只要用螺母和端蓋將內(nèi)環(huán)和外環(huán)壓緊，內(nèi)外環(huán)的厚度，裝配時只要用螺母和端蓋將內(nèi)環(huán)和外環(huán)壓緊，就能獲得出了時已經(jīng)調(diào)整好的預(yù)緊力，使用非常方便。支承就能獲得出了時已經(jīng)調(diào)整好的預(yù)緊力，使用非常方便。支承的安裝和配置形式與絲杠的

57、長短以及要達(dá)到的位移精度有關(guān)。的安裝和配置形式與絲杠的長短以及要達(dá)到的位移精度有關(guān)。一端固定，一端自由的形式適用于絲杠較短以及滾珠絲杠垂一端固定，一端自由的形式適用于絲杠較短以及滾珠絲杠垂直安裝的場合。一端固定，一端簡支的形式可以防止熱變形直安裝的場合。一端固定，一端簡支的形式可以防止熱變形對絲杠伸長的影響。兩端固定的結(jié)構(gòu)，軸向剛度大，絲杠的對絲杠伸長的影響。兩端固定的結(jié)構(gòu)，軸向剛度大，絲杠的熱變形可轉(zhuǎn)化為軸承的預(yù)緊力，適用于精度要求高的場合，熱變形可轉(zhuǎn)化為軸承的預(yù)緊力，適用于精度要求高的場合，滾珠絲杠的支承方式見圖滾珠絲杠的支承方式見圖3 -15.3 -15.上一頁 下一頁返回3.3數(shù)控機(jī)床

58、進(jìn)給系統(tǒng)簡介數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)簡介3.3.23.3.2傳動齒輪間隙的消除傳動齒輪間隙的消除數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)中常采用齒輪傳動以達(dá)到一定降速比的數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)中常采用齒輪傳動以達(dá)到一定降速比的要求。由于存在齒面誤差，因此一對嚙合著的齒輪總應(yīng)有一要求。由于存在齒面誤差，因此一對嚙合著的齒輪總應(yīng)有一定的齒側(cè)間隙才能正常工作。但是齒側(cè)間隙會造成進(jìn)給系統(tǒng)定的齒側(cè)間隙才能正常工作。但是齒側(cè)間隙會造成進(jìn)給系統(tǒng)的反向失動量，影響加工精度，所以數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)必的反向失動量，影響加工精度，所以數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)必須采用各種方法減少或消除齒輪傳動間隙。須采用各種方法減少或消除齒輪傳動間隙。常用的消隙方法有剛性

59、調(diào)整法和柔性調(diào)整法兩種。剛性調(diào)整常用的消隙方法有剛性調(diào)整法和柔性調(diào)整法兩種。剛性調(diào)整法調(diào)整后的齒側(cè)間隙不能自動補(bǔ)償。法調(diào)整后的齒側(cè)間隙不能自動補(bǔ)償。已要求嚴(yán)格控制齒輪已要求嚴(yán)格控制齒輪的周節(jié)公差及齒厚，否則影響轉(zhuǎn)動的靈活性。這種調(diào)整法具的周節(jié)公差及齒厚，否則影響轉(zhuǎn)動的靈活性。這種調(diào)整法具有較好的傳動剛度，結(jié)構(gòu)較簡單，但調(diào)整較費(fèi)時。柔性調(diào)整有較好的傳動剛度，結(jié)構(gòu)較簡單，但調(diào)整較費(fèi)時。柔性調(diào)整法調(diào)整后的齒側(cè)間隙可以自動補(bǔ)償。它一般采用彈簧彈力的法調(diào)整后的齒側(cè)間隙可以自動補(bǔ)償。它一般采用彈簧彈力的方法消除齒側(cè)間隙，在齒輪齒厚和周節(jié)發(fā)生變化的情況下，方法消除齒側(cè)間隙，在齒輪齒厚和周節(jié)發(fā)生變化的情況下，

60、仍能保持無間隙嚙合。但這種調(diào)整方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳動剛度仍能保持無間隙嚙合。但這種調(diào)整方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳動剛度低，傳動平穩(wěn)性差。低，傳動平穩(wěn)性差。上一頁 下一頁返回3.3數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)簡介數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)簡介1.1.對直齒圓柱齒輪傳動對直齒圓柱齒輪傳動(1)(1)偏心套調(diào)整法如圖偏心套調(diào)整法如圖3-163-16所示，齒輪所示，齒輪1 1裝在電動機(jī)軸上，旋裝在電動機(jī)軸上，旋轉(zhuǎn)偏心套轉(zhuǎn)偏心套2 2可以改變齒輪可以改變齒輪1 1和和3 3之間的中心距，從而消除間隙。之間的中心距，從而消除間隙。(2)(2)軸向墊片調(diào)整法如圖軸向墊片調(diào)整法如圖3-173-17所示，一對嚙合的圓柱齒輪沿齒所示，一對嚙合的圓柱