教學(xué)課件·《數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用》

1、數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用0緒 論0.1 機(jī)床數(shù)控技術(shù)組成0.2 數(shù)控機(jī)床加工特點(diǎn)0.3 數(shù)控機(jī)床基本控制0.4 數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)0.5 本課程的任務(wù)和學(xué)習(xí)方法0 緒 論10.1 機(jī)床數(shù)控技術(shù)組成1. 數(shù)控技術(shù)的基本概念數(shù)控技術(shù)是指，用數(shù)字指令來(lái)實(shí)現(xiàn)一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的控制技術(shù)，數(shù)控技術(shù)所涉及的控制通常是位置、角度、速度等機(jī)械量以及與機(jī)械能量流向有關(guān)的開(kāi)關(guān)量。數(shù)控機(jī)床就是采用了數(shù)控技術(shù)的機(jī)床，是集機(jī)械制造、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、電機(jī)及拖動(dòng)、電力 電 子 、 傳 感 器 、 機(jī) 床 電 器 及 PLC 、 氣 液 壓 以 及 網(wǎng) 絡(luò)通信等技術(shù)為一體的自動(dòng)化金屬切削設(shè)備，是典型的機(jī)電一體的產(chǎn)品。圖 0-1 機(jī)

2、床數(shù)控技術(shù)組成20 緒 論數(shù)控裝置是數(shù)控技術(shù)的核心，是一種專門用于數(shù)控機(jī)床控制的計(jì)算機(jī)，承擔(dān)著數(shù)控機(jī)床運(yùn)行的數(shù)據(jù)輸入、處理和計(jì)算，控制信號(hào)的輸入和輸出，以及網(wǎng)絡(luò)通信。現(xiàn)代數(shù)控裝置也稱為計(jì)算機(jī) 數(shù)控系統(tǒng)（ C omputer N umerical C ontrol System ，簡(jiǎn)稱 CNC ）。30 緒 論西門子數(shù)控系統(tǒng)SINUMERIK 840Dsl 數(shù)控系統(tǒng)SINUMERIK 802Dsl 數(shù)控系統(tǒng)0 緒 論4FANUC 數(shù)控系統(tǒng)0 緒 論FANUC 16i 數(shù)控系統(tǒng)FANUC 0iC 數(shù)控系統(tǒng)FANUC 30i 數(shù)控系統(tǒng)FANUC 0iD 數(shù)控系統(tǒng)5華中數(shù)控系統(tǒng)0 緒 論6HMC-18

3、0XP 數(shù)控系統(tǒng)HMC-18i 數(shù)控系統(tǒng)華 中 8 系 列 數(shù) 控 系 統(tǒng)72. 數(shù)控機(jī)床類型（ 1 ） 數(shù) 控 車 床圖 0-2a 普通型數(shù)控車床（平床身）0 緒 論8圖 0-2b 多功能數(shù)控車床（斜床身）0 緒 論9（ 2 ）數(shù)控銑床及加工中心圖 0-3a 立式數(shù)控銑床0 緒 論10圖 0-3b 數(shù)控臥式銑鏜床0 緒 論11圖 0-3c 數(shù)控龍門銑床0 緒 論動(dòng)梁式定梁式12圖 0-3d 立式加工中心（斗笠式刀庫(kù)）0 緒 論13圖 0-3e 臥式加工中心0 緒 論（ 3 ）數(shù)控磨床圖 0-4a 數(shù)控平面磨床140 緒 論圖 0-4b 數(shù)控外圓磨床150 緒 論（ 4 ） 數(shù) 控 電 火 花

4、 成 型 機(jī) 床 和 線 切 割 機(jī) 床圖 0-5 數(shù)控電火花成型機(jī)床160 緒 論圖 0-6 數(shù)控線切割機(jī)床170 緒 論（ 5 ）數(shù)控沖床和數(shù)控折彎?rùn)C(jī)圖 0-7 數(shù)控沖床180 緒 論圖 0-8 數(shù)控折彎?rùn)C(jī)190 緒 論0.2數(shù)控機(jī)床加工特點(diǎn)零件圖編制加工程序輸入加工程序加工完成后的工件200 緒 論自動(dòng)切削工件圖 0-9 數(shù)控車床加工過(guò)程n 加工過(guò)程中無(wú)需人的過(guò)多介入，把人對(duì)加工精度的影響降低到最小。n 數(shù)控機(jī)床本身機(jī)械精度和控制精度都較高，加工過(guò)程中的每一步嚴(yán)格按照加工程序來(lái)執(zhí)行，保證了零件加工精度以及精度保持的一致性。n 數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化程度高，如自動(dòng)換刀、自動(dòng)對(duì)刀等，有效縮短了非切削

5、時(shí)間，加工效率高。n 采用標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的刀具和夾具后，加工不同的零件只需更換相應(yīng)的加工程序即可，適應(yīng)性強(qiáng)。210 緒 論0.3 數(shù)控機(jī)床基本控制加工中心機(jī)械結(jié)構(gòu)電氣控制柜220 緒 論1- 回轉(zhuǎn)式刀庫(kù) 2- Z 軸伺服電動(dòng)機(jī)3- 主軸電動(dòng)機(jī) 4- 松緊刀氣缸5- 主軸箱 6- 主軸 7- 工作臺(tái)8- 床鞍 9- 床身 10- X 軸伺服電動(dòng)機(jī)11-I/O 模塊 12- 驅(qū)動(dòng)器（主軸和伺服一體 式驅(qū)動(dòng)器） 13- 電源開(kāi)關(guān)14- 繼電器 15- 機(jī)床變壓器 16- 接觸器17- 斷路器 18- 電源變壓器 19- 開(kāi)關(guān)電源圖 0-10 加工中心機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣控制柜數(shù)控車床機(jī)械結(jié)構(gòu)及電氣控制23

6、0 緒 論圖 0-11 數(shù)控機(jī)床控制組成240 緒 論251. 主軸控制主軸控制涉及到的機(jī)電技術(shù)包括：主軸結(jié)構(gòu)及主軸機(jī)械傳動(dòng)，主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)，以及主軸速度和位置檢測(cè)等控制本質(zhì) 對(duì)主軸進(jìn)行控制，實(shí)際上就是對(duì)主軸電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，即主軸電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)決定了主軸的轉(zhuǎn)向；主軸電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定了主軸的轉(zhuǎn)速。基本功能 正、反轉(zhuǎn)起動(dòng)及停止，主軸調(diào)速，相應(yīng)數(shù)控指令為M03 、 M04 、 M05 及 S 。特殊功能 主軸定向和定位控制、主軸齒輪換擋時(shí)的擺動(dòng)控制、螺紋車削及剛性攻絲同步控制等。0 緒 論卸掉罩殼后主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)、主軸機(jī)械傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)主軸的起停和轉(zhuǎn)速控制260 緒 論2. 進(jìn)給控制進(jìn)給控制涉及到的機(jī)

7、電技術(shù)包括：進(jìn)給機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、進(jìn)給電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)、位置和速度檢測(cè)裝置、伺服系統(tǒng)性能及調(diào)整等點(diǎn)位控制 加工中心鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻絲及鏜孔等均為點(diǎn)位控制。點(diǎn)位控制中，刀具從當(dāng)前位置快速移動(dòng)到下一位置的過(guò)程中不進(jìn)行切削，移動(dòng)路徑可人為設(shè)置，但要保證點(diǎn)與點(diǎn)之間的位置精度。270 緒 論圖 0-12a 點(diǎn)位控制軌跡控制 數(shù)控銑床、加工中心、數(shù)控車床和數(shù)控磨床進(jìn)行輪廓加工均為軌跡控制。軌跡控制中，刀具按規(guī) 定 的 路 徑 切 削 零 件 ， 既 要 保證位置精度，又要保證刀具運(yùn)動(dòng)速度的穩(wěn)定。刀具進(jìn)給軌跡圖 0-12b 銑削軌跡控制刀具進(jìn)給軌跡圖 0-12c 車削軌跡控制280 緒 論卸掉罩殼后進(jìn)給電動(dòng)機(jī)及

8、驅(qū)動(dòng)、進(jìn)給機(jī)械傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)刀架 X 和 Z 軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)XZ290 緒 論3. 輔助功能的控制輔助功能是數(shù)控機(jī)床能順利完成切削加工的重要保證，如數(shù)控車床中刀架換刀、液壓卡盤和液壓尾座的動(dòng)作，加工中心中的刀庫(kù)選刀和換刀動(dòng)作等。輔助功能由 M 指令和 T 指令通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的 PLC 控制完成。主軸正、反轉(zhuǎn)和停止，冷卻及潤(rùn)滑是所有數(shù)控機(jī)床應(yīng)具有的輔助功能控制300 緒 論卸掉罩殼后液壓卡盤夾緊 / 松開(kāi)、轉(zhuǎn)塔刀架換刀、液壓尾座頂尖的伸出 / 縮回等是數(shù)控車床的輔助功能控制310 緒 論數(shù)控車床輔助功能32立式加工中心（斗笠式刀庫(kù)）輔助功能0 緒 論臥式加工中心輔助功能330 緒 論0.4數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

9、1. 高速化2. 高精度化3. 高可靠性4. 多軸聯(lián)動(dòng)和功能復(fù)合化5. 工業(yè)機(jī)器人在數(shù)控加工生產(chǎn)線中的應(yīng)用6. 智能化7. 網(wǎng)絡(luò)化8. 綠色化340 緒 論高 速 化 電 主 軸350 緒 論傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)方式：主軸電動(dòng)機(jī)+機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)+主軸部件電主軸電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子為主軸高 速 化 直 線 電 機(jī)傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床伺服驅(qū)動(dòng)方式：伺服電動(dòng)機(jī)+滾珠絲杠螺母副+工作臺(tái)直線電機(jī)電動(dòng)機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)360 緒 論車銑復(fù)合加工中心車銑復(fù)合加工中心 是 一 種 以 工序集中為原則的新型數(shù)控機(jī)床，零件通過(guò)一次裝夾可完成多種加工工序，如車削、鉆孔、攻絲、平面銑削、銑槽等加工工序。37與普通加工時(shí)工件在不同

10、機(jī)床上加工相比，大大降低了裝夾時(shí)間，提高了加工效率；同時(shí)，減少了裝夾定位誤差，提高了加工精度。0 緒 論工業(yè)機(jī)器人在數(shù)控加工生產(chǎn)線中的應(yīng)用0 緒 論桁架式搬運(yùn)機(jī)器人導(dǎo)軌式移動(dòng)搬運(yùn)機(jī)器人固定式回轉(zhuǎn)搬運(yùn)機(jī)器人380 緒 論39主軸部件中安裝有加速度傳感器、軸承溫度傳感器等智 能 化 主 軸 軸 承 故 障 預(yù) 警由電流傳感器（安裝在主軸電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器中）檢測(cè)主軸電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電流網(wǎng) 絡(luò) 化 數(shù) 控 機(jī) 床 遠(yuǎn) 程 故 障 診 斷0 緒 論40本課程涉及的學(xué)科面廣，需要有廣泛的專業(yè)基礎(chǔ)和理論知識(shí)。學(xué)好本課程的關(guān)鍵在于理論聯(lián)系實(shí)際，要重視實(shí)驗(yàn)，善于借鑒，從整體上把握數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行原理和控制過(guò)程，以及加工程序

11、的基本指令和程序編制的方法。0.5本課程的任務(wù)和學(xué)習(xí)方法410 緒 論本章結(jié)束，感謝您的聆聽(tīng)學(xué)習(xí)！數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用1數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)1.1 進(jìn)給機(jī)械傳動(dòng)1.2 主軸機(jī)械傳動(dòng)1.3 輔助裝置1.4 進(jìn)給機(jī)械傳動(dòng)特性1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)11.1 進(jìn)給機(jī)械傳動(dòng)1.1.1 滾珠絲杠螺母副1. 作 用滾珠絲杠螺母副是數(shù)控機(jī)床進(jìn)給機(jī)械傳動(dòng)的重要部件，是一種將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)部件。圖 1-1a 滾珠絲杠與伺服電動(dòng)機(jī)直聯(lián)圖 1-1b 滾珠絲杠通過(guò)同步帶與伺服電動(dòng)機(jī)連接21 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)2. 滾珠絲杠螺母副的特點(diǎn)（ 1 ） 循 環(huán) 方 式圖 1-2a 內(nèi)循環(huán)圖 1-2b 外循環(huán)（ 2 ）絲杠螺距及

12、累積誤差3圖 1-3a 絲杠螺距由絲杠螺距累積誤差引起的機(jī)床坐標(biāo)軸定位誤差，可通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的軟件進(jìn)行補(bǔ)償（絲杠螺距累積誤差補(bǔ)償），以提高軸的定位精度。1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)（ 3 ） 定 位 誤 差 測(cè) 量干涉鏡固定，反光鏡隨運(yùn)動(dòng)部件（工作臺(tái)）移動(dòng)。激光器發(fā)出的輸入光束經(jīng)干涉鏡中的半反半透鏡后分為兩路，一路為參考光束，另一路為測(cè)量光束并經(jīng)角錐反光鏡反射。當(dāng)反射鏡隨工作臺(tái)一起移動(dòng)時(shí)，測(cè)量光束的光路長(zhǎng)度發(fā)生改變，由于多普勒效應(yīng)，測(cè)量光束的頻率相對(duì)參考光束的頻率產(chǎn)生平移，由此，測(cè)量光束和參考光束在干涉鏡處產(chǎn)生干涉，其疊加光束產(chǎn)生明暗相間的周期變化。偵測(cè)器通過(guò)測(cè)量疊加光束明暗變化的條紋，計(jì)算出角錐反光鏡

13、的移動(dòng)距離。1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)41 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)圖 1-4 激光干涉儀定位誤差測(cè)量示意圖51 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)6圖 1-3b 絲杠螺距累積誤差曲線補(bǔ)償前絲杠螺距累積誤差補(bǔ)償前后定位誤差曲線比較1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)7（ 4 ） 絲 杠 螺 距 累 積 誤 差 補(bǔ) 償誤差補(bǔ)償是人為地造出一種新的誤差去抵消當(dāng)前成為問(wèn)題的原始誤差，以達(dá)到減小加工誤差，提高零件加工精度的方法。誤差補(bǔ)償采用的是 “ 軟 技 術(shù) ” ， 即 將 測(cè) 量 得 到 的 實(shí) 際 位 置 誤 差 按 數(shù) 控 系 統(tǒng) 規(guī) 定 的 格 式 ， 輸入到數(shù)控系統(tǒng)中作為補(bǔ)償值，在系統(tǒng)軟件的控制下將補(bǔ)償值疊加到位置控制指令中。補(bǔ)償后1

14、數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)3. 絲杠螺母預(yù)緊圖 1-5a 雙螺母墊片預(yù)緊圖 1-5b 單螺母錯(cuò)位預(yù)緊由絲杠螺母副反向間隙引起的坐標(biāo)軸定位誤差，可通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的軟件進(jìn)行補(bǔ)償（反向間隙補(bǔ)償），以提高軸的定位精度。8一端固定、一端自由一端固定、一端游動(dòng)兩端固定4. 絲杠支承及預(yù)緊（ 1 ） 絲 杠 軸 承 預(yù) 緊1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)圖 1-6d 支承 A 結(jié)構(gòu)9支承 B 放大兩端固定（ 2 ） 絲 杠 預(yù) 緊10圖 1-6d 支承 B 結(jié)構(gòu)通過(guò)使絲杠產(chǎn)生微拉伸實(shí)現(xiàn)絲杠預(yù)緊。絲杠預(yù)緊一方面能提高絲杠傳動(dòng)剛度，有利于進(jìn)給傳動(dòng)的穩(wěn)定性；另一方面還能抵消絲杠傳動(dòng)時(shí)的熱變形。1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)5. 反向間隙測(cè)量及補(bǔ)償

15、反向間隙測(cè)量循環(huán)反向間隙補(bǔ)償就是數(shù)控系統(tǒng)在執(zhí)行運(yùn)動(dòng)指令過(guò)程中，當(dāng)進(jìn)給方向改變時(shí)自動(dòng)地在位置指令上疊加一個(gè)補(bǔ)償值，以補(bǔ)償由于反向間隙造成的位置精度的降低，該補(bǔ)償值就是通過(guò)測(cè)量得到的反向間隙值。反向間隙補(bǔ)償值設(shè)定在數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)中。11數(shù) 控 車 床 Z 軸 反 向 間 隙 測(cè) 量立 式 數(shù) 控 銑 床 X 軸 反 向 間 隙 測(cè) 量1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)當(dāng)伺服電動(dòng)機(jī)連接垂直安裝的滾珠絲杠時(shí)，由于滾珠絲杠無(wú)自鎖功能，當(dāng)機(jī)床斷電且無(wú)鎖緊裝置時(shí)，絲杠在主軸箱或刀架重力的作用下產(chǎn)生自旋，主軸箱或刀架會(huì)自行下落。為防止這一現(xiàn)象，在伺服電動(dòng)機(jī)中安裝有電磁制動(dòng)器（又稱電磁抱閘），在伺服電動(dòng)機(jī)斷電時(shí)由抱閘鎖緊電動(dòng)

16、機(jī)轉(zhuǎn)子，不使絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)。斜 床 身 數(shù) 控 車 床 X 軸 伺服電動(dòng)機(jī)（帶電磁抱閘）6. 垂直軸防下滑與平衡（ 1 ） 電 磁 制 動(dòng) 器 防 下 滑立 式 數(shù) 控 銑 床 / 加 工 中 心 Z 軸伺服電動(dòng)機(jī)（帶電磁抱閘）121 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)鏈條主軸箱（ 2 ） 平 衡 方 式n 平衡塊13圖 1-7a 平衡塊平衡1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)n 平衡液壓缸平衡液壓缸14圖 1-7ba 液壓平衡1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)圖 1-8a 矩形 - 矩形組合1.1.2 導(dǎo) 軌1. 滑動(dòng)導(dǎo)軌（ 1 ） 導(dǎo) 軌 類 型 及 導(dǎo) 向 方 式15鑄鐵 - 鑄鐵摩擦系數(shù)為 0.18壓板用來(lái)調(diào)整導(dǎo)軌支承

17、面的間隙，保證在垂直面內(nèi)的直線移動(dòng)精度，并承受顛覆力矩。鑲條用來(lái)調(diào)整導(dǎo)軌側(cè)面的間隙，保證導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線移動(dòng)精度。16AB1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)圖 1-8b 三角形 - 矩形組合以三角形導(dǎo)軌作為主要導(dǎo)向面，側(cè)向間隙能自動(dòng)補(bǔ)償，無(wú)需鑲條調(diào)整。n 壓板調(diào)整方式修磨刮研式墊片式1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)17鑲條式圖 1-9a 壓板n 鑲條調(diào)整方式平鑲條斜鑲條1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)18圖 1-9b 鑲條（ 2 ） 塑 料 導(dǎo) 軌金屬對(duì)金屬的滑動(dòng)導(dǎo)軌由于 靜 摩 擦 系 數(shù) 和 動(dòng) 摩 擦 系 數(shù) 不 同 ， 存 在 低 速爬行 的現(xiàn)象，表現(xiàn)為，在低速進(jìn)給（ 0.05mm/min ）切削時(shí)，刀架或工作臺(tái)時(shí)走時(shí)停

18、，機(jī)床產(chǎn)生振動(dòng)，影響工件表面加工質(zhì)量。為了改善滑動(dòng)導(dǎo)軌的摩擦特性，提高導(dǎo)軌的耐磨性和定位精度，數(shù)控機(jī)床滑動(dòng)導(dǎo)軌常采用 塑料導(dǎo)軌 。塑料導(dǎo)軌是一種由高分子材料制成的復(fù)合材料，也稱機(jī)床導(dǎo)軌軟帶，含有豐富的固體潤(rùn)滑劑微粒，具有優(yōu)異的摩擦和磨損特性。導(dǎo)軌軟帶用粘接劑粘貼在打磨后的金屬導(dǎo)軌面上，一般粘貼在滑動(dòng)導(dǎo)軌副的短導(dǎo)軌（動(dòng)導(dǎo)軌，如車床溜板導(dǎo)軌）上，與長(zhǎng)導(dǎo)軌（靜導(dǎo)軌）配合滑動(dòng)。1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)19201 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)圖 1-10 塑料導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)示意圖鑄鐵 - 聚四氟乙烯摩擦系數(shù)為 0.06高耐磨： 耐磨性是鑄鐵導(dǎo)軌的 10 倍，導(dǎo)軌精度保持性好。低摩擦： 摩擦系數(shù) 0.06 ，僅為鑄鐵導(dǎo)軌的 1

19、/3 ，大大降低了驅(qū)動(dòng)能耗。無(wú)爬行： 動(dòng)、靜摩擦系數(shù)接近，微動(dòng)進(jìn)給定位好，運(yùn)行平穩(wěn)。吸振好： 可減少噪音和振動(dòng)，提高加工精度。潤(rùn)滑佳： 自潤(rùn)滑性能好，即使?jié)櫥到y(tǒng)出現(xiàn)故障也可避免導(dǎo)軌擦傷。維修易： 導(dǎo)軌維修只需更換新的軟帶。211 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)2. 滾動(dòng)導(dǎo)軌當(dāng)滑塊與導(dǎo)軌作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體沿著導(dǎo)軌上的滾道滾動(dòng)，在滑塊端部滾動(dòng)體通過(guò)反向器再進(jìn)入滾道，由此循環(huán)運(yùn)動(dòng)。反向器兩端裝有防塵密封端蓋，可有效防止灰塵進(jìn)入滑塊中?；瑝K中滾動(dòng)體采用脂潤(rùn)滑或通過(guò)油嘴進(jìn)行油潤(rùn)滑。反向器滑軌滑塊滾珠滾珠滾動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)為 0.0020.003油嘴圖 1-11a 滾動(dòng)導(dǎo)軌組成滾柱滾柱滾動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)為 0.0050

20、.011 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)螺釘固定壓板固定楔形塊固定22圖 1-11c 導(dǎo)軌和滑塊側(cè)向定位固定方式圖 1-11b 導(dǎo)軌安裝位置3. 滾動(dòng)導(dǎo)軌塊單列滾柱循環(huán)雙列滾柱循環(huán)123456231- 防護(hù)板 2- 蓋板 3- 滾柱 4- 導(dǎo)向片 5- 保持器 6- 本體圖 1-12a 結(jié)構(gòu)組成圖 1-12b 單列滾動(dòng)導(dǎo)軌塊安裝示意圖1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)1.2 主軸機(jī)械傳動(dòng)1.2.1 數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)方式1. 帶傳動(dòng)24圖 1-13 帶傳動(dòng)2. 齒輪換擋傳動(dòng)滑移齒輪中間軸（花鍵軸）25圖 1-14 主軸齒輪液壓換擋變速1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)主軸采用齒輪換擋變速的目的：獲

21、得主軸低速大轉(zhuǎn)矩，并擴(kuò)大恒功率調(diào)速范圍。261 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)3. 主軸直接驅(qū)動(dòng)卸掉罩殼后27某型號(hào)主軸直接驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖圖 1-15 主軸直接驅(qū)動(dòng)1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)1.2.2 數(shù)控車床主軸1. 主軸部件圖 1-16 數(shù)控車床主軸部件及內(nèi)部結(jié)構(gòu)1- 主軸電動(dòng)機(jī) 2- 主軸編碼器 3- 皮帶輪4- 編碼器同步帶輪 5- 后軸承圓螺母6- 后端角接觸球軸承 7- 前端軸承圓螺母8- 后端角接觸球軸承組 9- 法蘭10- 密封圈 11- 主軸281 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)2. 主軸輔助裝置（ 1 ）主軸編碼器（必裝）主軸編碼器1:1 同步帶連接主軸編碼器用于檢測(cè)主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速和角位移。29（ 2 ）

22、主 軸 液 壓 卡 盤 （ 選 裝 ）卸掉主軸箱、主軸及主軸編碼器后30圖 1-17a 主軸液壓卡盤組成1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)31圖 1-17b 主軸液壓卡盤結(jié)構(gòu)減 壓 閥 1 調(diào) 定 壓 力 為 高 壓 ， 減 壓 閥 2 調(diào) 定 壓力為低壓，電磁閥 3 用于高壓和低壓切換，電磁閥 4 用于夾緊和松開(kāi)切換。液壓卡盤的夾緊和松開(kāi)由數(shù)控系統(tǒng)的 PLC 控制。圖 1-18 主軸液壓卡盤的液壓系統(tǒng)1.2.3 數(shù)控銑床及加工中心主軸1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)32主軸部件圖 1-19 立式加工中心主軸1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)33圖 1-20 主軸內(nèi)部結(jié)構(gòu)及組成過(guò)濾器減壓閥油霧器圖 1-21 主軸

23、松緊刀氣動(dòng)控制回路1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)341.3 輔助裝置數(shù)控車床輔助裝置n 冷卻和潤(rùn)滑n 刀架n 液壓卡盤及尾架等數(shù)控銑床及加工中心輔助裝置n 冷卻和潤(rùn)滑n 主軸松緊刀裝置n 刀庫(kù)及換刀裝置n 數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)等輔助裝置的動(dòng)作由數(shù)控系統(tǒng)的 PLC 進(jìn)行控制1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)35換刀指令（ T ） 刀架電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn) 刀架體抬起 刀架體正向旋轉(zhuǎn)選刀 電動(dòng)機(jī)停止并反轉(zhuǎn) 刀 架 體 落 下 并 鎖 緊1.3.1 數(shù)控車床刀架1. 四方電動(dòng)刀架36圖 1-22 四方電動(dòng)刀架1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)端面分度齒盤（鼠齒盤）凸輪絕對(duì)式碼盤和接近開(kāi)關(guān)2. 轉(zhuǎn)塔刀架1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)37圖 1-23 液壓轉(zhuǎn)塔刀架換刀過(guò)程

24、： 刀塔松開(kāi)伸出 分度 預(yù)定位 精定位 縮回夾緊液壓馬達(dá)通過(guò)驅(qū)動(dòng)凸輪和齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)刀塔分度（雙向旋轉(zhuǎn)和就近選刀），液壓缸通過(guò)帶動(dòng)刀塔主軸實(shí)現(xiàn)刀塔夾緊和松開(kāi)，刀塔定位由端面齒盤實(shí)現(xiàn)，選刀由凸輪絕對(duì)式碼盤和接近開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)。1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)液壓馬達(dá)刀塔松開(kāi)刀塔夾緊38電動(dòng)轉(zhuǎn)塔刀架n 刀 塔 無(wú) 需 伸 出 和 縮 回 就 可 進(jìn) 行 松 開(kāi) 、 分 度 和 夾 緊刀塔電動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪和凸輪等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)刀塔分度和夾緊、松開(kāi)控制，刀盤由端齒盤實(shí)現(xiàn)定位。刀塔電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)和停 止 由 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 PLC 和繼 電 器 - 接 觸 器 控 制 。1- 刀塔電動(dòng)機(jī) 2- 齒輪 3- 電機(jī)齒輪 4

25、- 行星齒輪 5- 空套齒輪6- 鎖緊接近開(kāi)關(guān) 7- 預(yù)分度到位接近開(kāi)關(guān) 8- 預(yù)分度電磁鐵9- 插銷 10- 刀塔 11- 擋圈 12- 定齒盤 13- 分度主軸 14- 動(dòng)齒盤15- 彈簧 16- 滾輪架 17- 滾輪 18- 驅(qū)動(dòng)齒輪 19- 箱體20- 絕對(duì)式編碼器 21- 后蓋 22- 刀塔電動(dòng)機(jī)電磁抱閘n 刀 塔 可 雙 向 回 轉(zhuǎn) 和 任 意 刀 位 就 近 選 刀1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)39刀塔電動(dòng)機(jī)伺服轉(zhuǎn)塔刀架伺服電動(dòng)機(jī)用伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行刀塔分度，實(shí)現(xiàn)雙向轉(zhuǎn)位及最短路徑選刀；用液壓缸實(shí)現(xiàn)刀塔的夾緊和松開(kāi)，刀塔由端齒盤實(shí)現(xiàn)定位。刀 塔 伺 服 電 動(dòng) 機(jī) 作 為 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的

26、PLC 軸 ， 通 過(guò) 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 對(duì) 刀塔進(jìn)行分度和定位。伺服電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行是通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)專門功能的 PLC 程 序 和 伺 服 驅(qū) 動(dòng) 器 來(lái) 完 成 的 。 PLC 軸 在 數(shù) 控 機(jī) 床 中 特 別 適用于刀庫(kù)或刀架選刀、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)分度定位等場(chǎng)合。1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)40鉆孔攻絲銑鍵槽銑曲線槽銑側(cè)平面動(dòng)力刀架在伺服轉(zhuǎn)塔刀架上搭載驅(qū)動(dòng)模塊，為加工刀位上的旋轉(zhuǎn)刀具提供動(dòng)力。配合主軸 C 軸功能，在數(shù)控車床上實(shí)現(xiàn)鉆孔、攻絲及銑削等加工。配置動(dòng)力刀架的數(shù)控車床又稱為“ 車削中心 ”。刀塔VDI 動(dòng)力刀座1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)41單伺服動(dòng)力刀架 刀塔轉(zhuǎn)位和刀具旋轉(zhuǎn)由同一個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。雙伺

27、服動(dòng)力刀架 刀塔轉(zhuǎn)位和刀具旋轉(zhuǎn)分別由伺服電動(dòng)機(jī)和動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)421.3.2 車床液壓尾架1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)43圖 1-24 液壓尾座1.3.3 加工中心刀庫(kù)及換刀1. 斗笠式刀庫(kù)（適用于立式加工中心）（ 1 ） 結(jié) 構(gòu) 及 動(dòng) 作 過(guò) 程44絕對(duì)式換刀： 每次換刀后， 刀座號(hào)與刀具號(hào)是一一對(duì)應(yīng)的。圖 1-25 斗笠式刀庫(kù)的結(jié)構(gòu)1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)圖 1-26 刀庫(kù)氣缸氣動(dòng)控制回路1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)45（ 2 ） 換 刀 過(guò) 程1 ） 數(shù) 控 系 統(tǒng) 得 到 換 刀 指 令 后 ， 主 軸 自 動(dòng)返回到換刀點(diǎn)，同時(shí)主軸實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)停控制。2 ） 刀盤旋轉(zhuǎn)，將與當(dāng)前主軸

28、上刀具號(hào)（設(shè)為舊刀具）對(duì)應(yīng)的刀座號(hào)轉(zhuǎn)到換刀點(diǎn)。3 ） 刀 盤 從 原 位 由 氣 缸 活 塞 推 出 ， 當(dāng) 卡 夾抓住主軸上舊刀具時(shí)，抓刀到位開(kāi)關(guān)接通，表示抓刀完成。4 ） 主 軸 松 緊 刀 氣 缸 動(dòng) 作 ， 主 軸 舊 刀 具 松 刀 ， 且 對(duì) 主 軸 錐 孔 吹 氣 ， 當(dāng) 主 軸 松 刀 到 位開(kāi)關(guān)接通時(shí)，表示松刀完成。5 ） 主 軸 上 移 ， 主 軸 中 舊 刀 具 留 在 刀 夾 上 ， 拔 刀 完 成 。6 ） 刀 庫(kù) 再 次 旋 轉(zhuǎn) ， 將 指 令 刀 具 （ 設(shè) 為 新 刀 具 ） 對(duì) 應(yīng) 的 刀 座 號(hào) 轉(zhuǎn) 到 換 刀 點(diǎn) ， 選 刀 完成。7 ） 主 軸 再 次

29、下 移 至 換 刀 點(diǎn) ， 新 刀 具 插 入 主 軸 錐 孔 中 ， 插 刀 完 成 。8 ） 主 軸 松 緊 氣 缸 動(dòng) 作 ， 新 刀 具 在 主 軸 中 緊 刀 ， 當(dāng) 主 軸 緊 刀 到 位 開(kāi) 關(guān) 接 通 時(shí) ， 表 示緊刀完成。9 ） 刀 盤 氣 缸 活 塞 縮 回 ， 當(dāng) 刀 庫(kù) 復(fù) 位 開(kāi) 關(guān) 接 通 ， 換 刀 過(guò) 程 結(jié) 束 。1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)462. 圓盤式刀庫(kù)及換刀機(jī)械手（適用于臥式加工中心）A換刀機(jī)械手1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)47刀套主軸1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)48換刀機(jī)械手圖 1-27 圓盤式刀庫(kù)換刀時(shí)機(jī)械手和刀套的狀態(tài)隨機(jī)式換刀： 每次換刀后，同一個(gè)刀套中的刀具號(hào)是

30、變化的刀庫(kù)選刀刀套翻轉(zhuǎn)機(jī)械手抓刀機(jī)械手拔刀刀具交換機(jī)械手插刀機(jī)械手和刀套復(fù)位換刀過(guò)程分解圖1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)49換刀位置刀套轉(zhuǎn)盤電動(dòng)機(jī)n 若指令刀具不在換刀位置，轉(zhuǎn)盤電動(dòng)機(jī)正傳或反轉(zhuǎn)，以最短路徑方式將指令刀具轉(zhuǎn)到換刀位置。（ 1 ） 選 刀執(zhí)行 T 指令時(shí)n 若刀庫(kù)中無(wú) T 指令刀具，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出 T 碼錯(cuò)誤報(bào)警。n 若指令刀具已在主軸上，則完成換刀控制。n 若指令刀具就在換刀位置，轉(zhuǎn)盤電動(dòng)機(jī)不動(dòng)作，等待機(jī)械手交換刀具。1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)50（ 2 ） 刀 套 翻 轉(zhuǎn)當(dāng)所選刀具所在刀套轉(zhuǎn)到換刀位置時(shí)，刀套后部的滾子進(jìn)入到撥叉內(nèi)，氣缸前腔進(jìn)氣，活塞上移并帶動(dòng)撥叉使刀套繞銷 軸 向 下 翻 轉(zhuǎn)

31、 90 ， 刀 套 向 下翻轉(zhuǎn)檢測(cè)開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)；氣缸后腔進(jìn)氣時(shí)，活塞下移并帶動(dòng)撥 叉 使 刀 套 向 上 翻 轉(zhuǎn) 90 ， 刀套復(fù)位檢測(cè)開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)。51圖 1-28 刀套翻轉(zhuǎn)示意圖1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)（ 3 ） 凸 輪 式 換 刀 機(jī) 械 手換刀機(jī)械手刀套主軸1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)52圖 1-29 凸輪式換刀機(jī)械手機(jī)械手動(dòng)作過(guò)程：原位抓刀拔刀（主軸松刀）交換插刀（主軸緊刀）復(fù)位鏈?zhǔn)降稁?kù)鏈?zhǔn)降稁?kù)一般應(yīng)用于大型的臥式加工中心，可以存儲(chǔ)較多的刀具，一般都在 20 把以上，有些可以達(dá)到 120 把以上。刀庫(kù)中的刀套通過(guò)鏈條進(jìn)行傳動(dòng)，當(dāng)指定的刀具隨刀套轉(zhuǎn)到換刀位置后，由換刀機(jī)械手將刀具裝到機(jī)床主軸中。刀

32、庫(kù)電動(dòng)機(jī)有普通三相交流異步電動(dòng)機(jī)，或伺服電動(dòng)機(jī)。1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)531 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)54鏈輪 1鏈輪 2減速器刀套翻轉(zhuǎn)氣缸刀庫(kù)電動(dòng)機(jī)機(jī)械手電動(dòng)機(jī)換刀機(jī)械手鏈條刀套1.3.4 數(shù)控分度工作臺(tái)和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)1. 分度工作臺(tái)分度工作臺(tái)常用于臥式銑鏜床及加工中心中，完成工件的轉(zhuǎn)位換面，實(shí)現(xiàn)工件一次裝夾，多工序的加工。1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)55分度方式n 分 度 工 作 臺(tái) 只 能 完 成 分 度 運(yùn) 動(dòng) ， 不 能 實(shí) 現(xiàn) 圓 周 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng)n 分度工作臺(tái)分度動(dòng)作由數(shù)控系統(tǒng)的PLC控制定位銷式分度工作臺(tái)靠定位銷和定位孔實(shí)現(xiàn)分度，分度角度由定位孔在圓周上的分度數(shù)量決定，常見(jiàn)的有 0 、90 、

33、180 和 270 。端齒盤（鼠齒盤）式分度工作臺(tái)分度定位精度高，通常為 2 ，最高可達(dá) 0.4 ；采用多齒重復(fù)定位，重復(fù)定位精度穩(wěn)定，定位剛度高，承載能力強(qiáng)。1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)561 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)分度過(guò)程：分度開(kāi)始 工作臺(tái)松開(kāi)并抬起 工作臺(tái)回轉(zhuǎn) 分度到位，定位銷配合 工作臺(tái)下降并鎖緊 分度完成圖 1-30 定位銷式數(shù)控分度工作臺(tái)1- 工作臺(tái) 2- 轉(zhuǎn)臺(tái)軸 3- 六角螺釘 4- 軸套 5- 消隙液壓缸6- 定位襯套 7- 定位銷 8- 夾緊液壓缸 9- 齒輪10- 夾緊液壓缸活塞 11- 彈簧 12- 雙列滾柱軸承 13- 止推螺釘14- 中央液壓缸活塞 15- 中央液壓缸 16- 液壓

34、油管道17 、 18- 止推軸承 19- 轉(zhuǎn)臺(tái)座57端齒盤式分度工作臺(tái)分度過(guò)程：分度開(kāi)始 工作臺(tái)松開(kāi)并抬起（ 液壓缸動(dòng)作，夾緊盤松 開(kāi) ，工 作 臺(tái) 抬 起 ） 工 作 臺(tái) 回 轉(zhuǎn) 分 度 （ 電 動(dòng) 機(jī) 帶 動(dòng) 蝸 輪 - 蝸 桿 使 工 作 臺(tái)旋轉(zhuǎn)） 工作臺(tái)下降并夾緊 （液壓缸動(dòng)作，夾緊 盤 夾 緊 ， 工 作 臺(tái)下降） 分度結(jié)束1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)581 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)2. 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)及蝸輪-蝸桿傳動(dòng)方式直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)方式既能作為回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸與其他軸實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)聯(lián)動(dòng)，又能作為分度工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)任意角度的分度，完成工件的轉(zhuǎn)位換面。591 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)圖 1-31 臥式數(shù)控回轉(zhuǎn)

35、工作臺(tái)1- 蝸桿 2- 蝸輪 3 、 4- 夾緊瓦 5- 夾緊液壓缸6- 活塞 7- 彈簧 8- 鋼球 9- 底座 10- 圓光柵采用伺服電動(dòng)機(jī)通過(guò)蝸輪-蝸桿傳動(dòng)，由編碼器或圓光柵進(jìn)行角度檢測(cè)，組成位置半閉環(huán)或閉環(huán)伺服系統(tǒng)。60搖籃式數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)（雙軸）臥式數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)（單軸）1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)611.4 進(jìn)給機(jī)械傳動(dòng)特性1.4.1 負(fù)載轉(zhuǎn)矩F V L P b2 i M bT V 1. 切削轉(zhuǎn)矩軸向切削力 F VL 折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩F VL 切削力在軸向的分力（ N ）P b 絲杠螺距（ m ）i 減速比（ i 1 ） M 減速裝置效率，當(dāng)伺服電動(dòng)機(jī)與絲杠直連時(shí)， i 和 M 均為

36、 1 b 滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)效率1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)62圖 1-32 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載組成1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)2. 摩擦轉(zhuǎn)矩（ 1 ） 導(dǎo) 軌 摩 擦 轉(zhuǎn) 矩 g P bT g ( mg cos F VT F gp )2 i M b導(dǎo)軌摩擦力折算到電動(dòng)機(jī)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 g 導(dǎo)軌摩擦系數(shù)m 工件、工作臺(tái)及拖板質(zhì)量（ kg ）g 重力加速度， g =9.81m/s 2 軸傾斜角度，由機(jī)床結(jié)構(gòu)決定，水平軸 =0 ，垂直軸 =90 F VT 切削力在垂直方向的分力（ N ）F gp 滾動(dòng)導(dǎo)軌預(yù)載荷（預(yù)緊力）（ N ）631 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)（ 2 ） 防 護(hù) 罩 摩 擦 轉(zhuǎn) 矩圖 1-33 多級(jí)伸縮

37、式防護(hù)罩表1-1刮板與防護(hù)罩之間的摩擦阻力P b F s BT s 2 i M b防護(hù)罩產(chǎn)生的摩擦力折算到電動(dòng)機(jī)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩641 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)（ 3 ） 絲 杠 支 承 軸 承 摩 擦 轉(zhuǎn) 矩 b d bT b ( F bp F sp )2 i M軸承及絲杠預(yù)緊力折算到電動(dòng)機(jī)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 b 支承軸承摩擦系數(shù)，一般為 0.0030.005d b 支承軸承平均直徑（ m ）F bp 支承軸承預(yù)緊力（ N ）F sp 絲杠預(yù)緊力（ N ）總摩擦轉(zhuǎn)矩 T R 為： T R = T g + T s + T b65mg sin P b2 i M b3. 重力轉(zhuǎn)矩T G 主軸箱或刀架折算到電動(dòng)機(jī)

38、軸上的重力轉(zhuǎn)矩進(jìn)給機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)各負(fù)載折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 T L 為：T L = T V + T R + T G1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)661 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)1.4.2 負(fù)載慣量1. 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件慣量432 i d lJ r 滾珠絲杠、齒輪或同步帶輪慣量折算到電動(dòng)機(jī)軸上的慣量 旋轉(zhuǎn)部件材料密度（ kg/m 3 ）d 實(shí) 心 圓 柱 體 直 徑 （ m ）l 實(shí)心圓柱體長(zhǎng)度（ m ）6722. 直線運(yùn)動(dòng)部件慣量 P b J l m 2 i 工作臺(tái)和工件、主軸箱或刀架等直線運(yùn)動(dòng)部件折算到電動(dòng)機(jī)軸上的慣量負(fù)載折算到電動(dòng)機(jī)軸上的慣量 J L 為：J L =J r +J l1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)681

39、 數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)1.4.3 動(dòng)態(tài)特性圖 1-34 進(jìn)給機(jī)械傳動(dòng)模型及傳遞函數(shù)km n c2 mk r n 1 2 2阻尼比 固有頻率諧振頻率提高剛 度 可 以 提 高 機(jī) 械 傳 動(dòng) 系 統(tǒng)的固有頻率， 以 避 免 系 統(tǒng) 產(chǎn) 生 振 動(dòng) ，增加機(jī)械傳動(dòng) 運(yùn) 行 的 穩(wěn) 定 性 ， 以 及 減少系統(tǒng)的死區(qū) 誤 差 （ 失 動(dòng) 量 ） 。 數(shù) 控機(jī)床進(jìn)給機(jī)械 傳 動(dòng) 所 采 取 的 各 種 調(diào) 整手段，如消除 傳 動(dòng) 間 隙 ， 絲 杠 、 導(dǎo) 軌及軸承的預(yù)緊 等 ， 都 是 為 了 達(dá) 到 提 高剛度的目的。69本章結(jié)束，感謝您的聆聽(tīng)學(xué)習(xí)！數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用2主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)2.1 三相交流異步

40、電動(dòng)機(jī)及變頻調(diào)速2.2 由變頻器組成的模擬主軸2.3 交流主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)器2.4 主軸伺服功能2.5 主軸電動(dòng)機(jī)選擇現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床廣泛采用交流主軸電動(dòng)機(jī)及變頻驅(qū)動(dòng)普通（變頻專用）三相交流異步電動(dòng)機(jī)變頻器主軸專用三相交流異步電動(dòng)機(jī)專用變頻器2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)1主軸普通三相交流異步電動(dòng)機(jī)主軸主軸專用三相交流異步電動(dòng)機(jī)（ FA N U C 交 流主軸電動(dòng)機(jī)）2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)圖 3-1b 變頻專用異步電動(dòng)機(jī)2.1 三相交流異步電動(dòng)機(jī)及變頻調(diào)速2.1.1 三相交流異步電動(dòng)機(jī)1. 結(jié)構(gòu)組成電源接線盒風(fēng)扇電機(jī)電源接線盒2圖 3-1a 三項(xiàng)交流異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及組成2. 運(yùn)行原理Y （ 星 形 ） 接

41、 法 接 法n M n 0n M n 0電動(dòng)機(jī)狀態(tài)發(fā)電機(jī)狀態(tài)三相電源f 三相電源頻率（ Hz ）n 0 磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速（ r/min ）n M - 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（ r/min ）2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)32.1.2 變頻調(diào)速頻率給定電壓變頻器輸出電源頻率 f電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n M3380V/50Hz頻率給定電壓（ 0 10V ）f （ 0Hz 最高運(yùn)行頻率）2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)4f N (50Hz)0f maxf/ HzP /kW 、 T /NmP NT N額定轉(zhuǎn)速以下 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速額定轉(zhuǎn)速以上 恒功率調(diào)速PT5圖 2-3 變頻調(diào)速時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、功率與頻率的關(guān)系2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)2.1.3

42、變頻器1. 變頻控制圖 2-4a 變頻器控制信號(hào)及輸出電壓和電流圖 2-4b 頻率給定電壓變頻器根據(jù)頻率給定信號(hào)（如 0 +10V 電壓），將輸入的三相 380V/50Hz正弦波交流電經(jīng)內(nèi)部控制電路 和 功 率 開(kāi)關(guān)，輸出電壓和頻率可變的、 與 正 弦 波等效的三相方波電壓，從而實(shí) 現(xiàn) 對(duì) 電 動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速。62 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)控制電路板和接線端子座2. 變頻器基本組成主電路板1- 外殼 2- 操作及顯示面板 3- 接線端子座4- 控制電路板 5- 散熱風(fēng)扇 6- 限流電阻7- 工頻變壓器 8- 接觸器 9- 整流模塊10- 逆變模塊 11- 熱敏電阻12- 制動(dòng)電阻 13- 濾波電容卸掉

43、控制電路板和接線端子座后72 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)圖 2-5 變頻器的基本組成8控制及驅(qū)動(dòng)電路頻率給定電 壓 型 “ 交 直 交 ” 變 頻 器 ： 整 流 濾 波 逆 變控制電路根據(jù)頻率給定設(shè)定值，經(jīng)SPWM （ 正 弦 波 脈 沖寬度調(diào)制）等處理，輸出控制信號(hào)，使IGBT （ IPM ）邏輯導(dǎo)通或截止，最終輸出三相高頻方波電壓，該方波電壓與正弦波交流電壓等效，具有電壓和頻率同時(shí)改變的特點(diǎn)，滿足交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的要求。2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)9（ 1 ）變頻器主電路2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)圖 2-6a 能耗制動(dòng)方式的主電路10n 由二極管組成全波整流電路。n 變頻器上電時(shí)由限流電阻進(jìn)行限流，防止對(duì)電容

44、沖擊，當(dāng)母線電壓上升到規(guī)定值時(shí)，限流電阻短接，母線電壓建立。n 電動(dòng)機(jī)減速和制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)，引起母線電壓升高，當(dāng)母線電壓達(dá)到一定值時(shí)，制動(dòng)單元?jiǎng)幼?，接入能耗制?dòng)電阻，電動(dòng)機(jī)為能耗制動(dòng)狀態(tài)。2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)11圖 2-6b 回饋制動(dòng)方式的主電路n 由 IGBT （ IPM ）組成整流和逆變電路。n 變頻器上電時(shí)，控制電路使輸入端 IGBT （ IPM ）為整流狀態(tài)，對(duì)電容進(jìn)行充電，母線電壓上升，并使母線電壓保持穩(wěn)定。n 電動(dòng)機(jī)減速和制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)，引起母線電壓升高，當(dāng)母線電壓達(dá)到一定值時(shí)，輸入端 IGBT （ IPM ）為逆變狀態(tài)，將母線電壓逆變成三相交流電反饋給

45、電網(wǎng)，電動(dòng)機(jī)為回饋制動(dòng)狀態(tài)。2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)12（ 2 ） 控 制 電 路n 脈沖寬度調(diào)制（ PWM ）技術(shù)基本思想： 控制逆變器中的 IGBT 或 IPM 的開(kāi)通或關(guān)斷，輸出電壓幅值相等、寬度按一定規(guī)律變化的高頻脈沖序列，以代替期望的輸出電壓。技 術(shù) 手 段 ： 正 弦 波 PWM （ SPWM ） 技 術(shù) 、 電 流 跟 蹤PWM （ CFPWM ）技術(shù)、電壓空間矢量 PWM（ SVPWM ）技術(shù)等。2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)132 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)例：正弦波脈沖寬度調(diào)制（ SPWM ）以 U 相 為 例 ， 載 波 信 號(hào) 與 電 壓 控 制 信 號(hào) （ 又 稱 調(diào) 制 波 ） 進(jìn) 行 調(diào)

46、 制 ， 當(dāng) 控 制信號(hào)大于載波時(shí)，逆變電路中 U 相上橋臂 IGBT 導(dǎo)通， U 相電壓為 U PN /2 ；當(dāng)控制信號(hào)小于載波時(shí)，逆變電路中 U 相下橋臂 IGBT 導(dǎo)通， U 相電壓為 U PN /2 ，最 終 獲 得 U 相 幅 值 相 等 、 寬 度 按 正 弦 波 變 化 的 脈 沖 序 列 電 壓 。14圖 2-7 SPWM變頻調(diào)速控制方式U / f 控制方式的調(diào)速系統(tǒng)矢量控制調(diào)速系統(tǒng)基于動(dòng)態(tài)模型的高性能交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制調(diào)速系統(tǒng)2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)15n U / f 控制通過(guò)控制定子電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)16U / f 控制時(shí)的電壓和頻率關(guān)系異步電動(dòng)

47、機(jī)變壓變頻（ U / f ）調(diào)速機(jī)械特性n 額定頻率 f N 以下進(jìn)行 U / f 控制時(shí)，保持 U / f 值不變，即定、轉(zhuǎn)子間氣隙磁通 m 不變，機(jī)械特性是平行下移的。頻率較高時(shí)，最大電磁轉(zhuǎn)矩 T Mm 基本不變，但頻率較低時(shí)，由于受定子繞組電阻和漏感的影響，最大轉(zhuǎn)矩會(huì)降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響帶載能力，為此要進(jìn)行低頻電壓補(bǔ)償，以提升低頻時(shí)的轉(zhuǎn)矩，如圖中虛線所示。額定頻率以下的 U / f 控制通過(guò)低頻電壓補(bǔ)償后，電動(dòng)機(jī)最大電磁轉(zhuǎn)矩基本保持不變，不受頻率的影響，為 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速 。n 額 定 頻 率 f N 以 上 進(jìn) 行 U / f 控 制 時(shí) ， 因?yàn)槭茴~定電壓的 限 制 ， 電 壓 保 持 額

48、 定 電壓不變，頻率上升后， U / f 值下降，則氣隙磁通 m 減小，機(jī)械特性基本上是平行上移的，但 最 大 轉(zhuǎn) 矩 減 小 ， 電 動(dòng) 機(jī)輸出功率保持不 變 ， 不 受 頻 率 的 影 響 ，為 恒功率調(diào)速 。2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)17n U / f 控制方式的變頻調(diào)速 通 常 無(wú) 需 在 電 動(dòng) 機(jī) 軸 端 安 裝 編碼器，即速度開(kāi)環(huán)控制，能滿足一般的速度控制要求。n 在低頻運(yùn)行時(shí)有電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩下降的現(xiàn)象，可通過(guò)變頻器的電壓補(bǔ)償（又稱轉(zhuǎn)矩提升）功能來(lái)改善。n U / f 控 制 方 式 的 變 頻 器 通 常 用 于 普 通 數(shù) 控 車 床 的 主 軸 控制中，為擴(kuò)大主軸的恒功率調(diào)速范圍，提

49、高低速大轉(zhuǎn)矩，主軸可采用齒輪換擋。2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)18F 0UVWI d旋轉(zhuǎn)的兩相直流繞組I qqn 矢量控制根 據(jù) 旋 轉(zhuǎn) 磁 勢(shì) F 相 等 的 原 則 ， 將 靜 止 的 三 相 交 流 繞 組 （ 三 相 靜 止坐標(biāo)系 U 、 V 、 W ）等效變換成旋轉(zhuǎn)的正交直流繞組（兩相旋轉(zhuǎn)正交坐標(biāo)系 d 、 q ），此變換可逆。若將轉(zhuǎn)子磁鏈 2 方向定向到與 d 軸一致，即構(gòu)成按 轉(zhuǎn)子磁鏈定向的 矢量控制。矢量變換逆變換I d 勵(lì)磁電流I q 轉(zhuǎn)矩電流 0F 2d靜止的三相交流繞組圖 2-8a 矢量變換2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)19I d 勵(lì)磁電流I q 轉(zhuǎn)矩電流等效的直流電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)定子

50、電流 i U 、 i U 、 i W2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)通過(guò)控制定子電流來(lái)實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速2021圖 2-8b 控制框圖矢量控制方式的變頻器根據(jù)電動(dòng)機(jī)上是否有編碼器進(jìn)行速度檢測(cè)，分為有編碼器的矢量控制（速度閉環(huán)）和無(wú)編碼器（速度開(kāi)環(huán)）的矢量控制。矢量變頻具有優(yōu)異的調(diào)速性能，表現(xiàn)為速度精度高、調(diào)速范圍寬、低頻轉(zhuǎn)矩大等，矢量變頻器通常用于高性能的數(shù)控機(jī)床主軸控制中，除了速度控制外，還可進(jìn)行主軸定向、定位、剛性攻絲及主軸伺服等控制。2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)2.2 由變頻器組成的模擬主軸2.2.1 模擬主軸配置M03M04M05S22圖 2-9a 模擬主軸組成0 10V 模擬電壓2 主軸電

51、動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)23圖 2-9b 變頻器接線2.2.2 數(shù)控系統(tǒng)與變頻器間的控制信號(hào)1. 數(shù)控系統(tǒng)到變頻器的信號(hào)（ 1 ） 變 頻 器 頻 率 給 定 電 壓將 程 序 中 的 主 軸 轉(zhuǎn) 速 指 令 （ S 指 令 ） 轉(zhuǎn) 換 成 相 應(yīng) 的 模 擬 電 壓 （ 0 10V ），經(jīng)數(shù)控系統(tǒng)模擬輸出接口傳送到變頻器頻率給定端。（ 2 ） 變 頻 器 運(yùn) 行 開(kāi) 關(guān) 輸 入 信 號(hào)n 主軸正、反轉(zhuǎn)信號(hào)n 主軸點(diǎn)動(dòng)信號(hào)n 主軸加速、減速信號(hào)n 系統(tǒng)報(bào)警信號(hào)n 系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)242. 變頻器到數(shù)控系統(tǒng)的信號(hào)（ 1 ） 變 頻 器 故 障 信 號(hào)當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，變頻器報(bào)警輸出端內(nèi)部常閉

52、觸點(diǎn)斷開(kāi)，經(jīng)外部控制電路將 變 頻 器 輸 入 電 源 斷 開(kāi) ， 變 頻 器 無(wú) 電 源 輸 出 ， 主軸電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。（ 2 ） 變 頻 器 運(yùn) 行 狀 態(tài) 開(kāi) 關(guān) 輸 出 信 號(hào)n 主軸速度到達(dá)信號(hào)n 主軸零速信號(hào)2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)253. 變頻器主要參數(shù)設(shè)定（ 1 ） 控 制 方 式 選 擇n U/f 控制 （模擬主軸常用）n 無(wú)編碼器矢量控制 （模擬主軸常用）n 有編碼器矢量控制（ 2 ） 頻 率 給 定 方 式 選 擇n 變頻器操作面板給定n 變頻器模擬量外部端子給定 （模擬主軸常用）n 總線通信給定2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)26（ 3 ） 加、減速時(shí)間設(shè)定設(shè)定過(guò)短會(huì)引起過(guò)電流報(bào)警設(shè)

53、定過(guò)短會(huì)引起直流母線過(guò)電壓報(bào)警2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)27圖 2-10 變頻器加減速時(shí)間變頻器具有電 動(dòng) 機(jī) 過(guò) 載 保 護(hù) 功能。電動(dòng)機(jī)熱保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 符 合 反時(shí)限特性，即過(guò)載倍數(shù)越大 ， 則 動(dòng)作時(shí)間越短。例如，變頻器在50Hz 運(yùn) 行 時(shí) ， 過(guò) 載 1.5 倍 的 動(dòng) 作 時(shí)間 為 1min ， 即 電 動(dòng) 機(jī) 過(guò) 載 1.5 倍 保持 時(shí) 間 為 1min ， 若 在 1min 內(nèi) 過(guò) 載未降低，則變頻器產(chǎn)生過(guò)載 報(bào) 警 并跳閘保護(hù)。2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)（ 4 ） 停止方式選擇n 減速停止n 自由停止n 直流制動(dòng)停止等（ 5 ） 電 動(dòng) 機(jī) 熱 保 護(hù) 動(dòng) 作 時(shí) 間28圖 2-11

54、1PH7 交流主軸電動(dòng)機(jī)1- 前端蓋 2- 籠型轉(zhuǎn)子 3- 定子三相繞組 4- 接線盒5- 后端蓋 6- 編碼器 7- 編碼器端蓋 8- 風(fēng)扇及風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)2.3 交流主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)器2.3.1 交流主軸電動(dòng)機(jī)1. 基本結(jié)構(gòu)29電源接線盒（含主軸電動(dòng)機(jī)三相電源、散熱風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)三相電源、熱敏電阻電纜）2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)圖 2-12 FANUC 交流主軸電動(dòng)機(jī)n i 系列： 高性能主軸電動(dòng)機(jī)，有標(biāo)準(zhǔn)型、變極寬調(diào)速型和主軸直接連接型，與 i 系列驅(qū)動(dòng)器配套。n i 系列： 普及型主軸電動(dòng)機(jī)，有標(biāo)準(zhǔn)型、寬調(diào)速型，與 i SVSP 系列驅(qū)動(dòng)器配套。302. 工作制S1 連 續(xù) 工

55、作 制 在 電 動(dòng) 機(jī) 溫 升 不 超 過(guò) 允許溫升的條件下，電動(dòng)機(jī)能長(zhǎng)期工作的區(qū)域稱為連續(xù)工作區(qū)。S3 斷 續(xù) 周 期 工 作 制 按 一 系 列 相 同 的 工作周期運(yùn)行，每一周期包括一段恒定負(fù)載運(yùn)行時(shí)間和一段停止時(shí)間，在每一周期中，電動(dòng)機(jī)溫升不超過(guò)允許溫升。S6 連 續(xù) 周 期 工 作 制 按 一 系 列 相 同 的 工作周期運(yùn)行，每一周期包括一段恒定負(fù)載運(yùn)行時(shí)間和一段空載運(yùn)行時(shí)間，無(wú)停止時(shí)間。2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)31圖 2-13 FANUC iI 30/6000 主軸電動(dòng)機(jī)輸出特性2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)322.3.2 交流主軸電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器1. FANUCi 系列驅(qū)動(dòng)器i 系列驅(qū)動(dòng)器是一種

56、直流共母線、模塊化的矢量控制變頻器。2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)332 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)圖 2-15 電源模塊和主軸模塊接線JY134（ 1 ） 電 源 模 塊電源模塊由主電路板和控制電路板組成，控制電路板可以從主電路板中拔出和插入。主電路板包括整流、濾波電路，以生成直流母線電壓；控制電路除了對(duì)直流母線進(jìn)行監(jiān)控外，還進(jìn)行急?？刂频取Ａ硗?，電源模塊中還有輔助 電 源 ， 生 成 5V 、 15V 以 及 24V 控 制 電源，供內(nèi)部控制電路用。n PSM 電源模塊 該模塊輸入電源為三相交流 200 240V ， 直 流 母 線 電 壓為 300V ，電網(wǎng)回饋制動(dòng)方式。n PSMR 電源模塊 該模塊輸入電

57、源為三相交流 200 240V ，直流母線電壓為 300V ，能耗制動(dòng)電阻制動(dòng)方式。n PSM-HV 電 源 模 塊 該 模 塊 輸 入 電 源 為 三 相 400 480V ， 直 流 母 線 電 壓為 600V ，電網(wǎng)回饋制動(dòng)方式。2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)35（ 2 ） 主 軸 模 塊主軸模塊由主電路板和控制電路板組成，控制電路板可從主電路板中拔出和插入 。 主 電 路 板 包 括 IPM 逆 變 電 路 ； 控 制 電路板通過(guò)與數(shù)控系統(tǒng)的串行通信，以及主軸電動(dòng)機(jī)上的磁電傳感器或主軸編碼器的反饋信號(hào)，經(jīng)矢量變換運(yùn)算，最后控制IPM 的 導(dǎo) 通 或 截 止 ， 生 成 三 相 交 流 電 供 主

58、軸電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速。另外，控制電路板還有溫度、電流及電壓等檢測(cè)電路，用于狀態(tài)監(jiān)控和報(bào)警。2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)362 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)2. FANUC i 系列 SVSP 驅(qū)動(dòng)器 i SVSP 驅(qū) 動(dòng) 器 是 電源、主軸驅(qū)動(dòng)和伺服驅(qū)動(dòng)集成為一體的變頻器，有 1 個(gè)主軸加 2 個(gè)伺服軸、1 個(gè)主軸加 3 個(gè)伺服軸兩種規(guī)格，分別用于數(shù)控車床和數(shù)控銑床的主軸和伺服驅(qū)動(dòng)。372 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)三相電源輸入直流母線電壓主軸電動(dòng)機(jī)三相電源主軸控制的接口信號(hào)串行主軸輸入信號(hào)接口第 2 串 行 主 軸 信 號(hào) 輸 出 接 口主軸電動(dòng)機(jī)內(nèi)置磁電傳感器接口主軸一轉(zhuǎn)位置信號(hào)或主軸獨(dú)立編碼器連接接口主軸 C S 軸

59、傳感器信號(hào)接口電池盒安裝位置38圖 2-16 i 系列 SVSP 驅(qū)動(dòng)器2.3.3 FANUC 串行主軸配置1. 主軸電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝磁傳感器39圖 2-17 主軸動(dòng)機(jī)內(nèi)裝傳感器（ MZi ）的配置2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)2. 主軸外接獨(dú)立編碼器1:12 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)40圖 2-18 主軸外接獨(dú)立編碼器3. 主軸外接接近開(kāi)關(guān)主軸感應(yīng)塊接近開(kāi)關(guān)2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)41圖 2-19 主軸外接接近開(kāi)關(guān)2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)2.3.4 電主軸電主軸是一種將電動(dòng)機(jī)與高精度主軸結(jié)合在一起的裝置。42n 電主軸由變頻器驅(qū)動(dòng)，最高轉(zhuǎn)速可達(dá) 100000r/min 以上。n 電主軸內(nèi)部有冷卻管道，通過(guò)外部的熱交換器對(duì)電

60、動(dòng)機(jī)進(jìn)行循環(huán)冷卻。n 主軸軸承采用氣霧潤(rùn)滑的方式，通過(guò)壓縮空氣將潤(rùn)滑油定時(shí)、定量地打到主軸軸承上。n 電主軸安裝有編碼器，用于主軸速度和位置檢測(cè)。n 電主軸中還安裝有溫度傳感器， 對(duì) 電 動(dòng) 機(jī) 溫 度 進(jìn) 行 檢 測(cè) ， 有 的 電 主 軸 還 安 裝有軸向位移傳感器，對(duì)主軸熱變形產(chǎn)生的 軸 向 位 移 進(jìn) 行 檢 測(cè) ， 由 數(shù) 控 系 統(tǒng) 進(jìn) 行補(bǔ)償。n 電主軸后端有松、緊刀氣缸，通 過(guò) 拉 桿 、 碟 形 彈 簧 和 卡 爪 對(duì) 刀 柄 進(jìn) 行 夾 緊 和松開(kāi)。2 主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)43普通數(shù)控銑床 / 加工中心主軸中的 7:24 錐柄，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速 升 高 到 10000r/min 時(shí)