1、上海中華職業(yè)技學(xué)院機(jī)電學(xué)科組 數(shù)控加工技術(shù)第七講 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)課程名稱數(shù)控加工技術(shù)課時(shí)2序 號(hào)1授課班級(jí)日期教學(xué)方式講 授課題第二章 數(shù)控機(jī)床各組成部分的結(jié)構(gòu)及其控制原理第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)及其機(jī)械結(jié)構(gòu)任課教師黃 暉教學(xué)主要內(nèi)容、目的、要求、重點(diǎn)與難點(diǎn)、復(fù)習(xí)、提問(wèn)、備注、布置作業(yè)等教 學(xué) 主 要 內(nèi) 容主軸驅(qū)動(dòng)及其控制、主傳動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)目 的要 求1、了解對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)的要求2、理解主軸驅(qū)動(dòng)方式3、掌握主軸調(diào)速方法4、熟悉主傳動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)重 點(diǎn)主軸驅(qū)動(dòng)方式、主軸調(diào)速方法。難 點(diǎn)主軸調(diào)速方法。作 業(yè)備注該內(nèi)容采用講練結(jié)合、討論啟發(fā)等方式。教學(xué)過(guò)程及內(nèi)容一、主傳動(dòng)系統(tǒng)及其控制（一）對(duì)主傳動(dòng)

2、系統(tǒng)的要求數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)是指產(chǎn)生主切削運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)，它是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分之一。隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的主軸驅(qū)動(dòng)已不能滿足要求，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)提出了更高的要求。（1）數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)要有寬的調(diào)速范圍及盡可能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速（2）功率大（3）動(dòng)態(tài)響應(yīng)性要好（4）精度高（5）旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)動(dòng)功能（6）恒線速切削功能（7）加工中心上，要求主軸具有高精度的準(zhǔn)?？刂?此外，有的數(shù)控機(jī)床還要求具有角度分度控制功能。為了達(dá)到上述有關(guān)要求，對(duì)主軸調(diào)速系統(tǒng)還需加位置控制，比較多的采用光電編碼器作為主軸的轉(zhuǎn)角檢測(cè)。（二）主軸的驅(qū)動(dòng)方式數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)及其控制方式主要有四種配置方式，如圖2-25所示。（1

3、）帶有變速齒輪的主傳動(dòng)，如圖2-25（a）所示。（2）通過(guò)帶傳動(dòng)的主傳動(dòng)，如圖2-25（b）所示。（3）用兩個(gè)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)主軸，如圖2-25（c）所示。（4）內(nèi)裝電動(dòng)機(jī)主軸傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，如圖2-25（d）所示。（三）主軸調(diào)速方法數(shù)控機(jī)床的主軸調(diào)速是按照控制指令自動(dòng)執(zhí)行的，為了能同時(shí)滿足對(duì)主傳動(dòng)的調(diào)速和輸出扭矩的要求，數(shù)控機(jī)床常用機(jī)電結(jié)合的方法，即同時(shí)采用電動(dòng)機(jī)和機(jī)械齒輪變速兩種方法。其中齒輪減速以增大輸出扭矩，并利用齒輪換擋來(lái)擴(kuò)大調(diào)速范圍。1、電動(dòng)機(jī)調(diào)速用于主軸驅(qū)動(dòng)的調(diào)速電動(dòng)機(jī)主要有直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)兩大類。（1）直流電動(dòng)機(jī)主軸調(diào)速 （2）交流電動(dòng)機(jī)主軸調(diào)速 2、機(jī)械齒輪變速數(shù)控機(jī)床常采用1

4、4擋齒輪變速與無(wú)級(jí)調(diào)速相結(jié)合的方式，即所謂分段無(wú)級(jí)變速。采用機(jī)械齒輪減速，增大了輸出扭矩，并利用齒輪換擋擴(kuò)大了調(diào)速范圍。數(shù)控機(jī)床在加工時(shí)，主軸是按零件加工程序中主軸速度指令所指定的轉(zhuǎn)速來(lái)自動(dòng)運(yùn)行。數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)兩類主軸速度指令信號(hào)來(lái)進(jìn)行控制，即用模擬量或數(shù)字量信號(hào)（程序中的S代碼）來(lái)控制主軸電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)調(diào)速電路，同時(shí)采用開(kāi)關(guān)量信號(hào)（程序上用M41M44代碼）來(lái)控制機(jī)械齒輪變速自動(dòng)換擋的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。自動(dòng)換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一種電機(jī)轉(zhuǎn)換裝置，常用的有液壓撥叉和電磁離合器。（1）液壓撥叉換擋 液壓撥叉是一種用一只或幾只液壓缸帶動(dòng)齒輪移動(dòng)的變速機(jī)構(gòu)。最簡(jiǎn)單的二位液壓缸實(shí)現(xiàn)雙聯(lián)齒輪變速。對(duì)于三聯(lián)或三聯(lián)以上的齒輪換

5、擋則必須使用差動(dòng)液壓缸。圖2-28為三位液壓撥叉的原理圖（2）電磁離合器換擋在數(shù)控機(jī)床中常使用無(wú)滑環(huán)摩擦片式電磁離合器和牙嵌式電磁離合器。二、主傳動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的主軸部件一般包括主軸、主軸軸承和傳動(dòng)件等。對(duì)于加工中心，主軸部件還包括刀具自動(dòng)夾緊裝置、主軸準(zhǔn)停裝置和主軸孔的切屑消除裝置。1主軸軸承的配置形式數(shù)控機(jī)床主軸軸承主要有以下幾種配置形式：（1）前支承采用雙列短圓柱滾子軸承和60度角接觸雙列向心推力球軸承，后支承采用向心推力球軸承，如圖2-30（a）所示。（2）前支承采用高精度雙列向心推力球軸承，如圖2-30（b）所示。（3）前支承采用雙列圓錐滾子軸承，后支承采用單列圓錐滾子軸承，如

6、圖2-30（c）所示。2主軸的自動(dòng)裝夾和切屑消除裝置在加工中心上，為了實(shí)現(xiàn)刀具在主軸上的自動(dòng)裝卸，其主軸必須設(shè)計(jì)有自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)。例如自動(dòng)換刀數(shù)控立式鏜銑床（JCS-018）的主軸部件如圖2-31所示。3主軸準(zhǔn)停裝置加工中心的主軸部件上設(shè)有準(zhǔn)停裝置，其作用是使主軸每次都準(zhǔn)確地停在固定不變的周向位置上，以保證自動(dòng)換刀時(shí)主軸上的端面鍵能對(duì)準(zhǔn)刀柄上的鍵槽，同時(shí)使每次裝刀時(shí)刀柄與主軸的相對(duì)位置不變，提高刀具的重復(fù)安裝精度，從而可提高孔加工時(shí)孔徑的一致性。另外，一些特殊工藝要求，如在通過(guò)前壁小孔鏜內(nèi)壁的同軸大孔，或進(jìn)行反倒角等加工時(shí)，也要求主軸實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)停，使刀尖停在一個(gè)固定的方位上，以便主軸偏移一定尺寸后，使大刀刃能通過(guò)前壁小孔進(jìn)入箱體內(nèi)對(duì)大孔進(jìn)行鏜削。目前，主軸準(zhǔn)停裝置很多，主要分為機(jī)械式和電氣式兩種。JCS-018加工中心采用電氣準(zhǔn)停裝置，其原理見(jiàn)圖2-32。在帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)的多楔帶輪1的端面上裝有一個(gè)厚墊片4，墊片上裝有一個(gè)體積很小的永久磁鐵3，在主軸箱箱體的對(duì)應(yīng)于主軸準(zhǔn)停的位置上，裝有磁傳感器2。當(dāng)機(jī)床