1、,數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動系統(tǒng),數(shù)控機(jī)床的主傳動系統(tǒng),數(shù)控機(jī)床的典型機(jī)械結(jié)構(gòu),概述,第二章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳動,第二章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳動,為了簡化機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)、縮短傳動鏈，數(shù)控機(jī)床多采用高性能的無級變速主軸及伺服傳動系統(tǒng),為了適應(yīng)連續(xù)的自動化加工和提高生產(chǎn)效率，數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)具有較高的靜、動態(tài)剛度和阻尼精度，以及較高的耐磨性，而且熱變形小,為了減小摩擦、消除傳動間隙和獲得高加工精度，數(shù)控機(jī)床更多地采用高效傳動部件，如滾珠絲杠螺母副、塑料導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌等,為了改善勞動條件、改善操作性能、提高勞動生產(chǎn)率，數(shù)控機(jī)床采用多主軸、多刀架結(jié)構(gòu)，刀具與工件的自動夾緊裝置，自動換刀裝置，自

2、動排屑裝置及自動潤滑冷卻裝置等,為了保證機(jī)床精度的穩(wěn)定性、獲得可靠的加工質(zhì)量，數(shù)控機(jī)床多采取減小熱變形的措施,第一節(jié) 概述,1.1數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點,第一節(jié) 概述,1.2 數(shù)控機(jī)床對機(jī)械結(jié)構(gòu)的基本要求,第二章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳動,第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的典型機(jī)械結(jié)構(gòu),2.1 滾珠絲杠螺母結(jié)構(gòu),滾珠絲杠螺母副是機(jī)床上常用的將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動的傳動機(jī)構(gòu)。,1螺母； 2滾珠； 3絲杠； a滾珠出口； b滾珠回路通道； c滾珠入口,圖2-1 滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)原理,第二章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳動,第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的典型機(jī)械結(jié)構(gòu),第二章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳動,2.1 滾珠絲杠螺母結(jié)構(gòu),

3、第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的典型機(jī)械結(jié)構(gòu),外循環(huán),這種結(jié)構(gòu)是在螺母體上軸向相隔數(shù)個導(dǎo)程處鉆兩個孔與螺旋槽相切，作為滾珠的進(jìn)口與出口，再在螺母的外表面上銑出回珠槽并溝通兩孔。另外在螺母內(nèi)進(jìn)口、出口處各裝一擋珠器，并在螺母外表面裝一套筒，這樣構(gòu)成封閉的循環(huán)滾道。,圖2-2 外循環(huán)方式示意圖,第二章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳動,2.1 滾珠絲杠螺母結(jié)構(gòu),第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的典型機(jī)械結(jié)構(gòu),第二章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳動,2.1 滾珠絲杠螺母結(jié)構(gòu),第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的典型機(jī)械結(jié)構(gòu),滾珠絲杠螺母副的選擇包括其精度、尺寸規(guī)格、支撐方式等幾個方面。根據(jù)機(jī)床精度選用絲杠副的精度，根據(jù)機(jī)床載荷來選定絲杠直徑，對細(xì)長而又承受軸向

4、壓縮載荷的滾珠絲杠，需核算壓桿穩(wěn)定性；對轉(zhuǎn)速高，支撐距離大的滾珠絲杠副需校核臨界轉(zhuǎn)速；對精度要求高的滾珠絲杠需校核剛度。 1）精度等級的選擇； 2）結(jié)構(gòu)尺寸的選擇； 3）驗算。,第二章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳動,2.1 滾珠絲杠螺母結(jié)構(gòu),第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的典型機(jī)械結(jié)構(gòu),為了提高螺母支撐的軸向剛度，選擇適當(dāng)?shù)臐L動軸承及其支撐方式是十分重要的。常用的支撐方式有下列幾種，如圖2-4所示。,圖2-4 常用的幾種支撐方式,第二章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳動,2.1 滾珠絲杠螺母結(jié)構(gòu),第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的典型機(jī)械結(jié)構(gòu),滾珠絲杠螺母副傳動效率很高，但不能自鎖，用在垂直傳動或水平放置的高速大慣量傳動中，必須裝有制

5、動裝置。常用的制動方法有超越離合器、電磁摩擦離合器或使用具有制動裝置的伺服驅(qū)動電動機(jī)。,第二章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳動,2.1 滾珠絲杠螺母結(jié)構(gòu),第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的典型機(jī)械結(jié)構(gòu),滾珠絲杠副對軸向間隙有嚴(yán)格的要求，以保證反向時的運動精度。所謂軸向間隙是指絲杠和螺母無相對轉(zhuǎn)動時，絲杠和螺母之間的最大軸向竄動。它除了結(jié)構(gòu)本身的游隙之外，還包括在施加軸向載荷之后彈性變形所造成的竄動。因此要把軸向間隙完全消除比較困難，通常采用雙螺母預(yù)緊的方法，把彈性變形控制在允許的范圍內(nèi)。 1）用鎖緊螺母預(yù)緊； 2）修磨墊片調(diào)間隙 ； 3）齒差式調(diào)整,第二章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳動,2.1 滾珠絲杠螺母結(jié)構(gòu),第二節(jié)

6、 數(shù)控機(jī)床的典型機(jī)械結(jié)構(gòu),2.2 齒輪傳動間隙消除結(jié)構(gòu),第二章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳動,第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的典型機(jī)械結(jié)構(gòu),2.3 機(jī)床導(dǎo)軌,第二章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳動,導(dǎo)軌質(zhì)量對機(jī)床的剛度、加工精度和使用壽命具有很大的影響，作為機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌比普通機(jī)床的導(dǎo)軌要求更高。 1）導(dǎo)向精度高 ； 2）足夠的剛度； 3）良好的耐磨性； 4）摩擦特性好； 5）抗振性與結(jié)構(gòu)工藝性好。,第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的典型機(jī)械結(jié)構(gòu),2.3 機(jī)床導(dǎo)軌,第二章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳動,塑料滑動導(dǎo)軌具有摩擦系數(shù)低，且動、靜摩擦系數(shù)差值??；減振性好，具有良好的阻尼性；耐磨性好，有自潤滑作用，結(jié)構(gòu)簡單

7、，維修方便，成本低等特點。,第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的典型機(jī)械結(jié)構(gòu),2.3 機(jī)床導(dǎo)軌,第二章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳動,滾動摩擦導(dǎo)軌具有摩擦系數(shù)小，動靜摩擦系數(shù)差別小，啟動阻力小，能微量準(zhǔn)確移動，低速運動平穩(wěn)，不宜發(fā)生爬行的特點，運動靈活，定位精度高，通過預(yù)緊可以提高剛度和抗振性，承受較大的沖擊和振動載荷，壽命長，是適合數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)應(yīng)用，比較理想的導(dǎo)軌元件，常用的滾動導(dǎo)軌有：滾動導(dǎo)軌塊和直線滾動導(dǎo)軌兩種。,第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的典型機(jī)械結(jié)構(gòu),2.3 機(jī)床導(dǎo)軌,第二章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳動,液體靜壓導(dǎo)軌是將具有一定壓力的油液，經(jīng)節(jié)流器輸送到導(dǎo)軌面上的油腔中，形成承載油膜，將相互接觸的導(dǎo)軌表面隔開，實

8、現(xiàn)液體摩擦。,第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的典型機(jī)械結(jié)構(gòu),2.4 刀庫與自動換刀裝置,第二章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳動,表2-1 自動換刀裝置的主要類型、特點及適用范圍,第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的典型機(jī)械結(jié)構(gòu),2.4 刀庫與自動換刀裝置,第二章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳動,刀庫的作用是儲備一定數(shù)量的刀具，通過機(jī)械手實現(xiàn)與主軸上刀具的交換。根據(jù)刀庫存放刀具的數(shù)目和取刀方式，刀庫可設(shè)計成不同的形式。,刀具在刀庫中直 線排列、結(jié)構(gòu)簡 單,直線刀庫,刀庫的種類,圓盤刀庫,存刀量少則6至 8把，多則50至 60把，有多種 形式,鏈?zhǔn)降稁?刀座固定在鏈節(jié) 上 ，常用的有 單排鏈?zhǔn)降稁欤?多排鏈刀庫等,其他刀庫,例如格子箱式刀

9、庫，刀庫容量較 大，可以使整箱 刀庫與機(jī)外交換,第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的典型機(jī)械結(jié)構(gòu),第二章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳動,數(shù)控機(jī)床的自動換刀裝置中，實現(xiàn)刀庫與機(jī)床主軸之間傳遞和裝卸刀具的裝置稱為刀具交換裝置。刀具的交換方式和具體結(jié)構(gòu)對機(jī)床的生產(chǎn)效率、工作可靠性，有著直接的影響。刀具的交換方式一般可分為兩大類。,2.4 刀庫與自動換刀裝置,第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的典型機(jī)械結(jié)構(gòu),第二章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳動,根據(jù)換刀指令，刀具交換裝置從刀庫中挑選各工序所需刀具的操作稱為自動選刀。,2.4 刀庫與自動換刀裝置,第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的典型機(jī)械結(jié)構(gòu),2.5 回轉(zhuǎn)工作臺與分度工作臺,第二章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳動,為

10、了擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍，數(shù)控機(jī)床除了具有直線進(jìn)給功能外，還應(yīng)具有繞X、Y、Z軸圓周進(jìn)給或分度的功能。通常，數(shù)控機(jī)床的圓周進(jìn)給運動由回轉(zhuǎn)工作臺來完成。 常用的回轉(zhuǎn)工作臺有分度工作臺和數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺。 分度工作臺的功能是將工件轉(zhuǎn)位換面，完成分度運動，和自動換刀裝置配合使用，實現(xiàn)工件一次安裝能完成幾個面的多種工序。 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺除了用來進(jìn)行各種圓弧加工或與直線進(jìn)給聯(lián)動進(jìn)行曲面加工外，還可實現(xiàn)精確的自動分度工作。,第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的主傳動系統(tǒng),3.1 主傳動的基本要求和變速方式,第二章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳動,1）為能達(dá)到最佳的切削效果，主軸一般都要求能實現(xiàn)無級變速。 2）機(jī)床主軸系統(tǒng)必須具有足夠高

11、的轉(zhuǎn)速和足夠大的功率，以適應(yīng) 高速、高效加工。 3）為了降低噪聲、減少發(fā)熱、減輕振動，主傳動系統(tǒng)應(yīng)簡化結(jié)構(gòu)， 減少傳動件。 4）在加工中心上，還必須具有安裝刀具和刀具交換所需的自動夾 緊裝置，以及主軸定向準(zhǔn)停裝置，以保證刀具和主軸、刀庫、 機(jī)械手的正確位置。 5）有C軸功能要求時，主軸還需要安裝位置檢測裝置，以便實現(xiàn)對 主軸位置的控制。,第二章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳動,數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)的變速方式主要有：有級變速（機(jī)械變速）、無級變速、分段無級變速、電主軸變速幾種形式。,有級變速僅用于 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床,有級變速 （機(jī)械變速）,主軸調(diào)速方法,第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的主傳動系統(tǒng),無級變速,分段無級變速

12、,主傳動采用無級變 速，不僅能在一定 的速度范圍內(nèi)選擇 到合理的切削速度 ，而且還能在運動 中自動換速。,主傳動在中、高速 段為恒功率傳動， 在低速段為恒轉(zhuǎn)矩 傳動。,3.1 主傳動的基本要求和變速方式,第二章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳動,機(jī)床主軸帶動刀具或夾具在支撐中做回轉(zhuǎn)運動，應(yīng)能傳遞切削轉(zhuǎn)矩、受切削抗力，并保證必要的旋轉(zhuǎn)精度。,第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的主傳動系統(tǒng),3.2 主軸部件的結(jié)構(gòu),數(shù)控車床工件夾緊裝置可采用三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤或彈簧夾頭等。,數(shù)控鏜床、數(shù)控銑床的自動換刀，鏜削加工退刀和一些特殊工藝要求都要求主軸上必須設(shè)有準(zhǔn)停裝置 。主軸準(zhǔn)停裝置主要分為機(jī)械式和電氣式。,第三節(jié) 數(shù)控

13、機(jī)床的主傳動系統(tǒng),3.3 電主軸與高速主軸系統(tǒng),第二章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳動,第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動系統(tǒng),4.1 數(shù)控機(jī)床對進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本要求,第二章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳動,1）提高傳動精度和剛度； 2）減小各運動零件的慣量 ； 3）減小運動件的摩擦阻力 ； 4）響應(yīng)速度快 ； 5）較強的過載能力； 6）穩(wěn)定性好，壽命長 ； 7）使用維護(hù)方便 。,第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動系統(tǒng),4.2 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式,第二章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳動,實現(xiàn)直線進(jìn)給運動主要有三種形式： 1）通過絲杠螺母副，將伺服電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動。 2）通過齒輪、齒條副，將伺服電動機(jī)的

14、旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動。 3）直接采用直線電動機(jī)進(jìn)行驅(qū)動。,第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動系統(tǒng),4.3 直線電動機(jī)與高速進(jìn)給單元,第二章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳動,與滾珠絲杠傳動相比，直線電動機(jī)高速進(jìn)給單元驅(qū)動系統(tǒng)具有以下優(yōu)點 ： 1）速度快、加減速過程短。 2）精度高。3）剛度好、效率高、噪聲低。 4）行程長度不受限制。 5）寬的速度范圍。,盡管直線電動機(jī)有很多優(yōu)點，但在選用時應(yīng)注意以下不足之處 ： 1）與同容量旋轉(zhuǎn)電動機(jī)相比，直線電動機(jī)的效率和功率因數(shù)要低，特別在低速時更明顯。 2）直線電動機(jī)，特別是直線感應(yīng)電動機(jī)的起動推力受電源電壓的影響較大，故對驅(qū)動器的要求較高，應(yīng)采取措施保證或改變電動機(jī)的有關(guān)特性來減少或消除這種影響。,第二章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳動,2.1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)有何特點？對數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的基本要求是什么？