數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)培訓(xùn)課件 2

第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)大件主傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)給系統(tǒng)刀具系統(tǒng)輔助結(jié)構(gòu)5.1對(duì)數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)的基本要求5.2主傳動(dòng)系統(tǒng)5.3進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)5.4換刀裝置5.1對(duì)數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)的基本要求動(dòng)、靜剛度高熱變形小傳動(dòng)靈敏人性化1.數(shù)控機(jī)床應(yīng)具有更高的靜、動(dòng)剛度

機(jī)床的剛度是指機(jī)床結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力。靜剛度：根據(jù)機(jī)床所受載荷性質(zhì)的不同，機(jī)床在靜態(tài)力（重力、機(jī)構(gòu)之間的相互作用力等）作用下所表現(xiàn)的剛度稱為機(jī)床的靜剛度；動(dòng)剛度：在動(dòng)態(tài)力（切削力）作用下所表現(xiàn)的剛度稱為動(dòng)剛度。影響機(jī)床剛度的主要因素是：各構(gòu)件、部件本身的剛度以及相互間的接觸剛度。提高動(dòng)靜剛度的措施為了提高機(jī)床大件的剛度，采用封閉界面的床身，并采用重錘或液力平衡減少移動(dòng)部件因位置變動(dòng)造成的機(jī)床變形。封閉整體箱形結(jié)構(gòu)為了提高數(shù)控機(jī)床主軸的剛度，不但經(jīng)常采用三支撐結(jié)構(gòu)，而且選用鋼性很好的雙列短圓柱滾子軸承和角接觸向心推力軸承，以減小主軸的徑向和軸向變形；數(shù)控車床上加盡量縮短主軸端部受力懸伸長(zhǎng)度以減少所受彎矩。為了提高機(jī)床各部件的接觸剛度，增加機(jī)床的承載能力，采用刮研的方法增加單位面積上的接觸點(diǎn)，并在結(jié)合面之間施加足夠大的預(yù)加載荷，以增加接觸面積。這些措施都能有效地提高接觸剛度。提高動(dòng)態(tài)剛度的方法：提高系統(tǒng)的剛度、增加阻尼以及調(diào)整構(gòu)件的自振頻率等。試驗(yàn)表明，提高阻尼系數(shù)是改善抗振性的有效方法。鋼板的焊接結(jié)構(gòu)既可以增加靜剛度、減輕結(jié)構(gòu)重量，又可以增加構(gòu)件本身的阻尼。因此，近年來(lái)在數(shù)控機(jī)床上采用了鋼板焊接結(jié)構(gòu)的床身、立柱、橫梁和工作臺(tái)。封砂鑄件也有利于振動(dòng)衰減，對(duì)提高抗振性也有較好的效果。

在大件內(nèi)腔填充泥芯和混凝土等阻尼材料，在振動(dòng)時(shí)因摩擦力較大而耗散振動(dòng)能量。也可采用阻尼層法，即在大件表面噴涂一層具有高阻尼和較高彈性的黏滯彈性材料，涂層越厚，阻尼越大。QC11NJDK數(shù)控液壓閘式剪板機(jī)

機(jī)架采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，經(jīng)振動(dòng)消除內(nèi)應(yīng)力，有足夠的強(qiáng)度與剛性這是加工大型零件的超重型設(shè)備。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

工作臺(tái)徑向采用高精度雙列短滾子軸承定心；軸向采用每腔一泵式恒流靜壓導(dǎo)軌。

主傳動(dòng)箱采用二級(jí)機(jī)械變速和立式直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

橫梁配有卸荷梁；用靜壓卸荷絲桿升降。

刀架移動(dòng)采用消除間隙的雙齒輪傳動(dòng)；滑枕移動(dòng)采用滾珠絲桿傳動(dòng)。

機(jī)床橫梁、床身和立柱為焊接件結(jié)構(gòu)，并采用了阻尼減振措施。CK53系列數(shù)控單柱移動(dòng)立式車床和車銑鏜立式車床人造大理石床身（混凝土聚合物）圖5－3德國(guó)DEN480L型數(shù)控車床底座和床身示意圖2.數(shù)控機(jī)床應(yīng)有更小的熱變形

圖5-110m/min進(jìn)給速度，多次往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的滾柱絲杠發(fā)熱情況，溫度分布圖的溫度顯示為25攝氏至40攝氏度，若沒(méi)有補(bǔ)償措施，則將使工件產(chǎn)生嚴(yán)重缺陷。主軸冷卻風(fēng)管對(duì)機(jī)床熱源進(jìn)行強(qiáng)制冷卻1、減少發(fā)熱2、控制溫升:對(duì)機(jī)床熱源進(jìn)行強(qiáng)制冷卻3、改善機(jī)床機(jī)構(gòu):采用熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)4、絲杠預(yù)拉伸

5、熱位移補(bǔ)償控制熱變形的措施熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)立柱3.傳動(dòng)靈敏：數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)件之間的摩擦要小，要消除傳動(dòng)系統(tǒng)的間隙，達(dá)到低速時(shí)無(wú)爬行，高速時(shí)快速響應(yīng)。

4.數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)要人性化一、主傳動(dòng)系統(tǒng)作用

是將電動(dòng)機(jī)的扭矩或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)主切削運(yùn)動(dòng)。

主軸：指帶動(dòng)刀具和工件旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生切削運(yùn)動(dòng)且消耗功率最大的運(yùn)動(dòng)軸。

二、主傳動(dòng)系統(tǒng)組成：主軸電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和主軸部件

5.2主傳動(dòng)系統(tǒng)三、對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的要求

1.足夠的轉(zhuǎn)速范圍

2.足夠的功率和扭矩

3.各零部件應(yīng)具有足夠的精度、強(qiáng)度、剛度和抗振性

4.噪聲低、運(yùn)行平穩(wěn)四、主軸的驅(qū)動(dòng)方式1.采用變速齒輪傳動(dòng)

這是大中型數(shù)控機(jī)床較常采用的配置方式，通過(guò)少數(shù)幾對(duì)齒輪傳動(dòng)，擴(kuò)大變速范圍?；讫X輪的移位大都采用液壓撥叉或直接由液壓缸帶動(dòng)齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)。2.采駝?dòng)猛饺札X形帶滾傳動(dòng)這種傳度動(dòng)主要敵用在轉(zhuǎn)斃速較高斤、變速欲范圍不私大的機(jī)男床。它秘適用于漂高速低黑轉(zhuǎn)矩特偉性的主走軸。3.答用兩個(gè)己電動(dòng)機(jī)從分別驅(qū)憶動(dòng)主軸這是上頸述兩種稱方式的晚混合傳棚動(dòng)，具潤(rùn)有上述下兩種性蔑能(見(jiàn)困圖5-鞭2c)據(jù)。高速現(xiàn)時(shí)，由豪一個(gè)電楊動(dòng)機(jī)通隔過(guò)帶傳季動(dòng)；低古速時(shí)，僅由另一貧個(gè)電動(dòng)汁機(jī)通過(guò)怒齒輪傳做動(dòng)，齒譯輪起到爐降速和殼擴(kuò)大變率速范圍訊的作用蛋，這樣旋就使恒海功率區(qū)孫增大，盼擴(kuò)大了桃變速范賞圍，避綱免了低植速時(shí)轉(zhuǎn)論矩不夠村且電動(dòng)序機(jī)功率枯不能充皺分利用底的問(wèn)題膝。但兩訊個(gè)電動(dòng)蘇機(jī)不能魚(yú)同時(shí)工勻作，也侮是一種尿浪費(fèi)。4.采微用主軸抬電機(jī)直蛋接驅(qū)動(dòng)娃（一體悠化主軸才，電主窩軸）主軸與電豬機(jī)轉(zhuǎn)子合寨二為一，嫩從而使主山軸部件結(jié)盲構(gòu)更加緊裕湊，重量跳輕，慣量度小，有效流地提高了弄主軸部件毛的剛度，憑提高了主宏軸啟動(dòng)、倒停止的響藥應(yīng)特性，工目前高速脅加工機(jī)床賴主軸多采特用這種方辛式，這種為類型的主漲軸也稱為稻電主軸。圖5-2數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)的四種配置方式a)齒輪變速b)帶傳動(dòng)c)兩個(gè)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)d)內(nèi)裝電動(dòng)機(jī)主軸傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖5-7內(nèi)裝電動(dòng)機(jī)主軸車床用稼電主軸銑床用電廢主軸

氯丁橡膠同步帶

聚氨酯同步帶

圓弧齒工業(yè)同步帶

雙面齒同步帶五．主軸濟(jì)調(diào)速方法數(shù)控機(jī)床汁常用機(jī)電竄結(jié)合的方融法，即同史時(shí)采用電婆動(dòng)機(jī)和機(jī)飛械齒輪變洪速兩種方觀法。其中辣齒輪減速須以增大輸裁出扭矩，甲并利用齒郊輪換擋來(lái)?yè)Q擴(kuò)大調(diào)速恭范圍。1、電羨動(dòng)機(jī)調(diào)劣速用于主軸險(xiǎn)驅(qū)動(dòng)的調(diào)狀速電動(dòng)機(jī)蘋(píng)主要有直脖流電動(dòng)機(jī)鴨和交流電劈燕動(dòng)機(jī)兩大撤類。（1）直古流電動(dòng)機(jī)條主軸調(diào)速（2）交惕流電動(dòng)機(jī)去主軸調(diào)速2、機(jī)械耽齒輪變速數(shù)控機(jī)床泥常采用1透-4擋活齒輪變速賊與無(wú)級(jí)調(diào)右速相結(jié)合臟的方式，立即所謂分撲段無(wú)級(jí)變?cè)剿?。采用候機(jī)械齒輪稱減速，增灑大了輸出救扭矩，并隙利用齒輪世換擋擴(kuò)大提了調(diào)速范弱圍。自動(dòng)換擋鞋執(zhí)行機(jī)構(gòu)逃是一種電珠——機(jī)轉(zhuǎn)股換裝置，軌常用的有臭液壓撥叉讓和電磁離渣合器。圖2－3三位液壓撥叉工作原理圖1、5－液壓缸2－活塞桿3－撥叉4－套筒六、主哥軸部件主軸部件齡是機(jī)床的盲一個(gè)關(guān)鍵烏部件，它史包括主軸的輛支承、安裝傷在主軸蟲(chóng)上的傳動(dòng)零件等。對(duì)于數(shù)控媽機(jī)床尤其術(shù)是自動(dòng)換扛刀數(shù)控機(jī)潮床，為了怎實(shí)現(xiàn)刀具態(tài)在主軸上盡的自動(dòng)裝寒卸與夾持灘，還必須撕有刀具的自動(dòng)夾承緊裝置征、主軸應(yīng)準(zhǔn)停裝讀置和主提軸孔的濟(jì)清理裝信置等結(jié)構(gòu)。1、主軸開(kāi)端部的結(jié)如構(gòu)形狀主軸端部否用于安裝漿刀具或夾貴持工件的晨夾具，在身設(shè)計(jì)要求榨上，應(yīng)能僅保證定位周準(zhǔn)確、安至裝可靠、踏聯(lián)接牢固螺、裝卸方墻便，并能懶傳遞足夠大的轉(zhuǎn)矩。廟主軸端部彈的結(jié)構(gòu)形束狀都已標(biāo)流準(zhǔn)化。(a)車同床主軸端句部；(b糾)銑、鏜洗類機(jī)床主關(guān)軸端部；膨(c)外毯圓磨床砂膚輪主軸端浮部；(d)沖內(nèi)圓磨綿床砂輪牽主軸端綠部；(勁e)普豎通鏜桿門(mén)裝在鉆抖床主軸片上的端接部；(談f)組立合機(jī)床損主軸端哭部2、主軸飯部件的支瞇承機(jī)床主故軸帶著額刀具或獨(dú)夾具在擾支承中輕作回轉(zhuǎn)交運(yùn)動(dòng)，落應(yīng)能傳盒遞切削歇轉(zhuǎn)矩承花受切削綠抗力，欄并保證煌必要的見(jiàn)旋轉(zhuǎn)精個(gè)度。機(jī)后床主軸競(jìng)多采用滾動(dòng)軸猾承作為支承重，對(duì)于精糖度要求高加的主軸則脂采用動(dòng)壓或靜亡壓滑動(dòng)軸覆承作為支承攤。下面著呀重介紹主乘軸部件所最用的滾動(dòng)編軸承。主軸滾動(dòng)參軸承的配旱置前支承采披用雙列短嘗圓柱滾子肢軸承和6覽0°角接菊觸雙列向增心推力球筆軸承，后獅支承采用逝成對(duì)向心鞋推力球軸停承。能使餅主軸獲得勞較大的徑啞向和軸向括剛度，可挑以滿足機(jī)桃床強(qiáng)力切盡削的要求難，普遍應(yīng)灑用于各類膏數(shù)控機(jī)床研的主軸，徹如數(shù)控車好床、數(shù)控凱銑床、加幼工中心等更。這種配閘置的后支晶承也可用我圓柱滾子寨軸承，進(jìn)駕一步提高丈后支承徑徐向剛度。圖5-14數(shù)控機(jī)床主軸軸承配置形式如圖5文-14丘b所示衡的配置申前支承破采用多僚個(gè)高精鞋度向心阿推力球雨軸承，棚后支承宴采用球昆軸承，庫(kù)沒(méi)有如透圖5-迎14a找所示的仆主軸剛棋度大，啊但這種然配置提劫高了主們軸的轉(zhuǎn)疑速，適小合主軸刷要求在礦較高轉(zhuǎn)商速下工益作的數(shù)害控機(jī)床峽。目前，押這種配借置形式膠在立式題、臥式雁加工中多心機(jī)床卻上得到扯廣泛應(yīng)訓(xùn)用，滿短足了這擺類機(jī)床瞞轉(zhuǎn)速范孩圍大、凍最高轉(zhuǎn)隸速高的蚊要求。諸為提高氧這種形樣式配置普的主軸礎(chǔ)剛度，次前支承鄰可以用柔四個(gè)或嘴更多個(gè)昆的軸承忌相組配喬，后支宅承用兩叨個(gè)軸承濾相組配支。如圖5析-14雪c所示疼的配置搭形式，糠前支承寨采用雙疏列圓錐炒滾子軸畫(huà)承，后霉支承為評(píng)單列圓悔錐滾子嘆軸承。駱能使主恩軸承受靠較重載豆荷(尤纖其是承蓬受較強(qiáng)蒼的動(dòng)載腐荷)，意徑向和鑒軸向剛司度高，語(yǔ)安裝和旋調(diào)整性磨好。但佛這種配捏置相對(duì)扮限制了舟主軸最田高轉(zhuǎn)速期和精度手，適用儲(chǔ)于中等扛精度、轉(zhuǎn)低速與帳重載的刷數(shù)控機(jī)薯床主軸圓。3、主百軸的材駝料和熱劫處理主軸材料斬可根據(jù)強(qiáng)笑度、剛度久、耐磨性椅、載荷特加點(diǎn)和熱處佩理變形大燈小等因素霜來(lái)選擇。傷主軸剛度淹與材質(zhì)的裙彈性模量處E有關(guān)。惡無(wú)論是普玩通鋼還是千合金鋼其只E值基本昆相同。因農(nóng)此，對(duì)于炊一般要求璃的機(jī)床其穿主軸可用渡價(jià)格便宜刷的中碳鋼第、45鋼督，進(jìn)行調(diào)屑質(zhì)處理后誘硬度為2閱2～28鏈HRC；補(bǔ)當(dāng)載荷較魚(yú)大或存在閉較大的沖勵(lì)擊時(shí)，或仍者精密機(jī)膏床的主軸處為減少熱叨處理后的滾變形，或性者需要作龍軸向移動(dòng)懂的主軸為扭了減少它邪的磨損時(shí)絞，則可選鄉(xiāng)豐用合金鋼引。常用的仆合金鋼有原：40C壟r進(jìn)行淬賽硬硬度達(dá)淹到40～昏50HR烘C，或者辰用20C零r進(jìn)行滲近碳淬硬使傭硬度達(dá)到堡56～6命2HRC羽。某些高道精度機(jī)床斬的主軸材統(tǒng)料則選用拴38Cr睬MoAl雜進(jìn)行氮化費(fèi)處理，使旗硬度達(dá)到盆850～鏟1000萍HV。圖5-1憲9加拼工中心主公軸組件圖5-18數(shù)控車床主軸組件七、主綢軸準(zhǔn)停主軸準(zhǔn)撫停功能訂又稱主姥軸定向昂功能(殲Spi訴ndl突eS聯(lián)pec久ifi咱ed削Pos想iti里on羽Sto避p)，我其作用橋是使主萍軸每次雷都準(zhǔn)確刊地停在縱固定不陽(yáng)變的周船向位置掩上，以祝保證自槐動(dòng)換刀鉤時(shí)主軸豬上的端濫面鍵能蓄對(duì)準(zhǔn)刀鄰柄上的虎鍵槽，胳同時(shí)使巨每次裝貌刀時(shí)刀難柄與主圍軸的相伯對(duì)位置辨不變，若提高刀蠟具的重焦復(fù)安裝溜精度，喉從而可暢提高加憲工的一姥致性。另外，充一些特架殊工藝戒要求，偉如在通孤過(guò)前壁換小孔鏜太內(nèi)壁的側(cè)同軸大叛孔，或僻進(jìn)行反秤倒角等懂加工時(shí)否，也要喇求主軸燭實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)幣停，使賢刀尖停京在一個(gè)栗固定的航方位上悠，以便袖主軸偏懸移一定掏尺寸后歡，使大借刀刃能伸通過(guò)前幫壁小孔涼進(jìn)入箱絡(luò)體內(nèi)對(duì)梨大孔進(jìn)辱行鏜削棟。圖5-騎28主熄軸準(zhǔn)停妻換刀示疾意圖圖5-2誤9主辰軸準(zhǔn)停鏜座背孔示意醒圖主軸準(zhǔn)停辮可分為機(jī)械準(zhǔn)停與電氣準(zhǔn)停，它們喚的控制跌過(guò)程是單一樣的歪。目前國(guó)內(nèi)簡(jiǎn)外中高檔榨數(shù)控系統(tǒng)置均采用電黃氣準(zhǔn)?？卮?，采用烘電氣準(zhǔn)停教控制有如粱下優(yōu)點(diǎn)茫：(1)簡(jiǎn)綱化機(jī)械結(jié)陰構(gòu)(2)司縮短準(zhǔn)晉停時(shí)間(3)可肚靠性增加(4)群性能價(jià)敢格比提減高圖5－1哭1典型帖的V形槽馬輪定位盤(pán)除機(jī)械準(zhǔn)