數(shù)控機(jī)床與編程

1數(shù)控機(jī)床與編程第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)主運(yùn)動(dòng)是實(shí)現(xiàn)機(jī)床切削的的根本運(yùn)動(dòng)。在切削過程中，它為切除工件毛坯上多余的金屬提供所需的切削速度和動(dòng)力。特點(diǎn)：速度最高、功率消耗最多什么是主運(yùn)動(dòng)？3由主軸電機(jī)經(jīng)一系列傳動(dòng)元件和主軸構(gòu)成的具有運(yùn)動(dòng)、傳動(dòng)聯(lián)系的系統(tǒng)稱為主傳動(dòng)系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)包括主軸電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、主軸、主軸軸承、主軸定向裝置等。什么是主傳動(dòng)系統(tǒng)？4主軸脈沖編碼器同步齒形帶主軸電機(jī)主軸主傳動(dòng)系統(tǒng)

5第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)§2.1對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的根本要求和變速方式§2.2數(shù)控機(jī)床的主軸部件§2.3典型數(shù)控機(jī)床的主軸部件§2.4高速主軸系統(tǒng)和電主軸6第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)§2.1對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的根本要求和變速方式2.1.1對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的根本要求①主軸轉(zhuǎn)速高，具有更大的調(diào)速范圍，并能實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速②有較高的精度和剛度，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低③良好的抗振性和熱穩(wěn)定性④能實(shí)現(xiàn)刀具的快速和自動(dòng)裝卸7第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)2.1.2主傳動(dòng)的變速方式主要有兩種變速傳動(dòng)方式：無級(jí)變速分段無級(jí)變速8第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)×××x電動(dòng)機(jī)××齒輪傳動(dòng)主軸帶傳動(dòng)主軸4種主傳動(dòng)類型變速齒輪傳動(dòng)同步齒形帶傳動(dòng)梯形齒弧形齒11第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)×××××電動(dòng)機(jī)兩個(gè)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)主軸③兩個(gè)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)主軸12第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器連接主軸×內(nèi)裝電動(dòng)機(jī)主軸④調(diào)速電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主軸主軸電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)14第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)2.主傳動(dòng)的齒輪變速裝置常用的有兩種裝置：液壓撥叉變速裝置電磁離合器變速裝置15三位液壓撥叉工作原理圖液壓撥叉變速裝置16電磁離合器變速裝置17第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)§2.2數(shù)控機(jī)床的主軸部件主軸部件是主運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行件，它夾持刀具或工件并帶動(dòng)起旋轉(zhuǎn)18數(shù)控機(jī)床主軸部件包括：主軸、主軸支承、裝在主軸上的傳動(dòng)件和密封件等加工中心的主軸部件還包括：刀具自動(dòng)裝卸裝置、主軸定向停止〔準(zhǔn)?！逞b置和主軸孔內(nèi)的切屑去除裝置等。數(shù)控車床主軸結(jié)構(gòu)202.2.1主軸端部結(jié)構(gòu)主軸端部用于安裝刀具或夾持工件的夾具。車床主軸端部銑床、鏜床主軸端部外圓磨床主軸端部內(nèi)圓磨床主軸端部21第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)2.2.2主軸軸承主軸軸承是主軸部件的重要組成局部。它的類型、結(jié)構(gòu)、配置、精度、安裝、調(diào)整、潤滑和冷卻都直接影響主軸的工作性能。數(shù)控機(jī)床上常用的有滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)靜壓軸承。22滾動(dòng)軸承雙列短圓柱滾子軸承角接觸球軸承23角接觸雙向推力軸承雙列圓錐滾子軸承滾動(dòng)軸承24法國Game軸承滾動(dòng)軸承25滾動(dòng)軸承性能比較軸承種類允許轉(zhuǎn)速剛度阻尼溫升圓柱滾子軸承較高高中中、高向心球軸承高較高低低圓錐滾子軸承中中、高較大中、高26靜壓滑動(dòng)軸承工作原理靜壓滑動(dòng)軸承27第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)2.2.3主軸軸承的配置形式目前主軸軸承的配置形式主要有三種

雙列短圓柱滾子軸承和60°角接觸球軸承組合28前軸承采用高精度雙列角接觸球軸承第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)29雙列和單列圓錐滾子軸承組合第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)302.2.4主軸準(zhǔn)停裝置定義：主軸停車時(shí)要求停在一個(gè)固定位置的功能稱為準(zhǔn)停功能。主軸為什么要有準(zhǔn)停功能：自動(dòng)換刀減少被加工孔的尺寸的分散度鏜孔時(shí)退刀第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)31機(jī)械準(zhǔn)停電氣準(zhǔn)停1——無觸點(diǎn)開關(guān)；2——感應(yīng)塊；3——凸輪定位盤；4——定位液壓缸；5——定向滾輪；6——定向活塞；7——主軸；8——主軸電機(jī)；9——永久磁鐵；10——磁傳感器；11——同步輪第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)32§2.3典型數(shù)控機(jī)床的主軸部件2.3.1數(shù)控車床的主軸部件〔TND型數(shù)控車床〕１.主傳動(dòng)脈沖發(fā)生器直流電動(dòng)機(jī)測(cè)速發(fā)電機(jī)

直流電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速2000r/min，最高4000r/min，最低35r/min

主軸高速段800~3150r/min，主軸低速段7~760r/min。液壓缸推動(dòng)滑移齒輪變速。

為了加工螺紋，車床主軸轉(zhuǎn)速與加工螺紋的刀具進(jìn)給量之間應(yīng)保持一定的傳動(dòng)比。由脈沖編碼器與主軸同步旋轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生脈沖并輸入ＣＮＣ裝置后，根據(jù)程序段指令的導(dǎo)程大小和相關(guān)參數(shù)對(duì)輸入脈沖進(jìn)行分頻，作為到距今給的脈沖源。33第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)２.主軸及支承主軸內(nèi)孔用于通過長棒料或通過氣動(dòng)、液壓夾緊裝置的拉桿。主軸前端面和短圓錐面用于安裝卡盤或撥盤。主軸前支承：三個(gè)推力角接觸球軸承組成，主要承受軸向載荷。主軸后支承：一對(duì)背靠背推力角接觸球軸承組成。只承受徑向載荷。34第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)３.動(dòng)力卡盤數(shù)控車床工件夾緊裝置可采用三爪自定心卡盤、四爪單動(dòng)卡盤或彈簧夾頭。為了減少裝夾時(shí)間，廣泛采用液壓或氣動(dòng)動(dòng)力自定心卡盤。以下圖為數(shù)控車床上采用的一種液壓卡盤１——液壓回轉(zhuǎn)缸；２——拉桿；３——連接套；４——滑套；５——接套；６——活塞；７、１０——螺釘；８——箱體；９——卡盤體；１１——卡爪座；１２——卡爪35第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)4.主軸編碼器主軸編碼器的作用及安裝方式：

作用：主軸編碼器用于測(cè)量主軸的旋轉(zhuǎn)速度。前面在介紹半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)時(shí)指出，檢測(cè)元件安裝在主軸上，而這種檢測(cè)元件通常就是光電脈沖發(fā)生器。安裝：有兩種安裝方式。一種是與主軸通過彈性聯(lián)軸器同軸安裝；另一種方法是通過中間軸上的齒輪1：1的同步傳動(dòng)?？傊?，主軸編碼器反映主軸的旋轉(zhuǎn)速度。36第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)主軸編碼器的組成：光源、聚光鏡、漏光盤、光欄板、光敏管等。37數(shù)控銑床的主軸部件〔NT-J320A型數(shù)控銑床)38第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)2.3.2數(shù)控銑床的主軸部件〔NT-J320A型數(shù)控銑床)NT-J320A型數(shù)控銑床主軸可作軸向運(yùn)動(dòng),主軸的軸向運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸為該機(jī)床的Z軸。軸向運(yùn)動(dòng)是由：直流伺服電機(jī)同步帶輪和同步帶絲杠絲杠螺母和螺母支承主軸套筒主軸做軸向運(yùn)動(dòng)脈沖編碼器產(chǎn)生脈沖信號(hào)。主軸為實(shí)心軸，通過花鍵套與變速箱連接帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。前支承：兩個(gè)特輕系列角接觸球軸承背靠背安裝，以軸承內(nèi)、外圈隔套和主軸臺(tái)階與主軸定位，并用圓螺母預(yù)緊，以消除軸承軸向及徑向間隙。后支承：深溝球軸承。其與前端組成一個(gè)相對(duì)于套筒的的雙支點(diǎn)單固式支承。主軸前端錐孔為７：２４錐度，用于刀柄定位。主軸前端的端面鍵用于傳遞扭矩?？鞊Q夾頭用于快速松、夾刀具39第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)2.3.3加工中心的主軸部件〔JS-018A型加工中心〕1－端面鍵；2－主軸；3－拉釘；4－鋼球；５、７－軸承；６－螺母；８－拉桿；９－碟形彈簧；１０－彈簧；１１－活塞；１２－液壓缸40第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)刀具夾緊情況41第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)主軸轉(zhuǎn)矩的傳遞

主軸的準(zhǔn)停功能

主軸準(zhǔn)停示意圖１——刀具；２——刀柄；３——刀柄鍵槽；４——主軸端面鍵；５——主軸德國的切削物理學(xué)家CarlSalomon博士于1929年進(jìn)行了超高速模擬試驗(yàn)，1931年4月發(fā)表了著名的超高速切削理論，提出了高速切削假設(shè)。高速切削Salomon認(rèn)為：在常規(guī)的切削速度范圍內(nèi)，切削溫度隨著切削速度的增大而提高。當(dāng)切削速度增大到超過一個(gè)速度范圍，切削溫度反而隨切削速度的提高而降低，同時(shí)切削力也會(huì)大幅下降。高速切削狀態(tài)下切削溫度的死谷理論〔DeadVolley〕44第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)高速主軸系統(tǒng)的特點(diǎn)：a)主軸有較高的角減速度和角加速度；b)主軸平衡性好，剛性好，回轉(zhuǎn)精度高；c)有良好的熱穩(wěn)定性，能傳遞足夠的扭矩和功率，能承受較高的離心力；d〕帶有主軸恒溫裝置和高效的冷卻裝置。45第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)1.電主軸

定義：內(nèi)裝電動(dòng)機(jī)式主軸稱之為電主軸。這是將電動(dòng)機(jī)置于主軸內(nèi)部，通過驅(qū)動(dòng)電源直接驅(qū)動(dòng)主軸進(jìn)行工作，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)、主軸一體化。

特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，慣性小。

電主軸47第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)電主軸組成：

電主軸，高頻變頻裝置，油霧潤滑器，冷卻裝置，內(nèi)置編碼器，換刀裝置等。48第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)主軸的潤滑、冷卻方式50第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)2.4.2電主軸的結(jié)構(gòu)

電主軸的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、重量小、振動(dòng)小、噪聲低、響應(yīng)快。

電主軸的主要部件：①軸殼；②主軸；③軸承；④定子和轉(zhuǎn)子