數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件講解(1)

1、第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)第五節(jié)第五節(jié) 數(shù)控加工使用的刀具及自動(dòng)換刀系統(tǒng)數(shù)控加工使用的刀具及自動(dòng)換刀系統(tǒng)第六節(jié)第六節(jié) 數(shù)控加工用輔助裝置數(shù)控加工用輔助裝置第五章第五章 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)要求數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)要求一、一、 數(shù)控機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)二、二、 數(shù)控機(jī)床主軸的變速方式數(shù)控機(jī)床主軸的變速方式三、三、 主軸部件主軸部件第二節(jié)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件第二節(jié)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件 數(shù)控機(jī)床與

2、普通機(jī)床比較具有以下特點(diǎn)：數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床比較具有以下特點(diǎn)： 1 1）轉(zhuǎn)速高，功率大，它能使數(shù)控機(jī)床進(jìn)）轉(zhuǎn)速高，功率大，它能使數(shù)控機(jī)床進(jìn)行大功率切削和高速切削，實(shí)現(xiàn)高效率加工。行大功率切削和高速切削，實(shí)現(xiàn)高效率加工。 2 2）主軸轉(zhuǎn)數(shù)的變換迅速可靠，并能自動(dòng)）主軸轉(zhuǎn)數(shù)的變換迅速可靠，并能自動(dòng)無(wú)級(jí)變速，使切削工作始終在最佳狀態(tài)下進(jìn)無(wú)級(jí)變速，使切削工作始終在最佳狀態(tài)下進(jìn)行。行。 3 3）為實(shí)現(xiàn)刀具的快速或自動(dòng)裝卸，主軸）為實(shí)現(xiàn)刀具的快速或自動(dòng)裝卸，主軸上還必須設(shè)計(jì)有刀具自動(dòng)裝卸、主軸定向停上還必須設(shè)計(jì)有刀具自動(dòng)裝卸、主軸定向停止和主軸孔內(nèi)的切屑清除裝置。止和主軸孔內(nèi)的切屑清除裝置。一、數(shù)控機(jī)床主

3、傳動(dòng)的特點(diǎn)一、數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)的特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床的變速是按照控制指令自動(dòng)進(jìn)行的，數(shù)控機(jī)床的變速是按照控制指令自動(dòng)進(jìn)行的，因此變速機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動(dòng)操作的再求。因此變速機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動(dòng)操作的再求。故大多數(shù)數(shù)控機(jī)床采用無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)，故大多數(shù)數(shù)控機(jī)床采用無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)，數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)主要有以下三種配置方數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)主要有以下三種配置方式。式。數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)要求較大的調(diào)速數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)要求較大的調(diào)速范圍，以保證加工時(shí)能選用合理的范圍，以保證加工時(shí)能選用合理的切削用量，從而獲得最佳的生產(chǎn)率、切削用量，從而獲得最佳的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量。加工精度和表面質(zhì)量。二、數(shù)控機(jī)床主軸的變速方式二、數(shù)控機(jī)床

4、主軸的變速方式這種配置方式大、中型數(shù)控機(jī)床采用較多。這種配置方式大、中型數(shù)控機(jī)床采用較多。它通過少數(shù)幾對(duì)齒輪降速，使之成為分段無(wú)級(jí)變速，確保低速它通過少數(shù)幾對(duì)齒輪降速，使之成為分段無(wú)級(jí)變速，確保低速時(shí)的扭矩，以滿足主軸輸出扭矩特性的要求。時(shí)的扭矩，以滿足主軸輸出扭矩特性的要求。但有一部分小型數(shù)控機(jī)床也采用這種傳動(dòng)方式，以獲得強(qiáng)力切但有一部分小型數(shù)控機(jī)床也采用這種傳動(dòng)方式，以獲得強(qiáng)力切削時(shí)所需要的扭矩。削時(shí)所需要的扭矩。滑移齒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)滑移齒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)。實(shí)現(xiàn)。（一）帶有變速齒輪的主傳動(dòng)（如圖）（一）帶有變速齒輪的主傳

5、動(dòng)（如圖）主要應(yīng)用在小型數(shù)控機(jī)床上，可以避免齒主要應(yīng)用在小型數(shù)控機(jī)床上，可以避免齒輪傳動(dòng)時(shí)引起的振動(dòng)和噪聲，但它只能適輪傳動(dòng)時(shí)引起的振動(dòng)和噪聲，但它只能適用于低扭矩特性要求的主軸。用于低扭矩特性要求的主軸。（二）通過帶傳動(dòng)的主傳動(dòng)（如圖）（二）通過帶傳動(dòng)的主傳動(dòng)（如圖）同步帶的結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)如圖所示。帶的工作面及帶輪同步帶的結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)如圖所示。帶的工作面及帶輪外圓上均制成齒形，通過帶輪與輪齒相嵌合，作無(wú)外圓上均制成齒形，通過帶輪與輪齒相嵌合，作無(wú)滑動(dòng)的嚙合傳動(dòng)?；瑒?dòng)的嚙合傳動(dòng)。帶內(nèi)采用了承載帶內(nèi)采用了承載后無(wú)彈性伸長(zhǎng)的后無(wú)彈性伸長(zhǎng)的材料作強(qiáng)力層，材料作強(qiáng)力層，以保持帶的節(jié)距以保持帶的節(jié)距不變，使主

6、、從不變，使主、從動(dòng)帶輪可作無(wú)相動(dòng)帶輪可作無(wú)相對(duì)滑動(dòng)的同步傳對(duì)滑動(dòng)的同步傳動(dòng)。動(dòng)。同步帶傳動(dòng)是一種綜合了帶、鏈傳動(dòng)同步帶傳動(dòng)是一種綜合了帶、鏈傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)的新型傳動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)的新型傳動(dòng)。這種主傳動(dòng)方式大大簡(jiǎn)化了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu)，這種主傳動(dòng)方式大大簡(jiǎn)化了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度，但主軸輸出扭矩小，有效地提高了主軸部件的剛度，但主軸輸出扭矩小，電動(dòng)機(jī)發(fā)熱對(duì)主軸的精度影響較大。電動(dòng)機(jī)發(fā)熱對(duì)主軸的精度影響較大。（三）由調(diào)速電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的主傳動(dòng)（如圖）（三）由調(diào)速電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的主傳動(dòng)（如圖）從直流主軸電動(dòng)機(jī)的速度與轉(zhuǎn)矩關(guān)系從直流主軸電動(dòng)機(jī)的速度與轉(zhuǎn)矩關(guān)系圖中可以看出，在低于額定轉(zhuǎn)

7、速時(shí)為圖中可以看出，在低于額定轉(zhuǎn)速時(shí)為恒轉(zhuǎn)矩輸出，高于額定轉(zhuǎn)矩時(shí)為恒功恒轉(zhuǎn)矩輸出，高于額定轉(zhuǎn)矩時(shí)為恒功率輸出。率輸出。使用這種電動(dòng)機(jī)使用這種電動(dòng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)純電氣定可實(shí)現(xiàn)純電氣定向，而且主軸的向，而且主軸的控制功能可以很控制功能可以很容易與數(shù)控系統(tǒng)容易與數(shù)控系統(tǒng)相連接并實(shí)現(xiàn)修相連接并實(shí)現(xiàn)修調(diào)輸入、速度和調(diào)輸入、速度和負(fù)載測(cè)量輸出等。負(fù)載測(cè)量輸出等。機(jī)床的主軸部件是機(jī)床重要部件之一，它帶機(jī)床的主軸部件是機(jī)床重要部件之一，它帶動(dòng)工件或刀具執(zhí)行機(jī)床的切削運(yùn)動(dòng)，動(dòng)工件或刀具執(zhí)行機(jī)床的切削運(yùn)動(dòng)，因此數(shù)控機(jī)床主軸部件的精度，抗振性和熱因此數(shù)控機(jī)床主軸部件的精度，抗振性和熱變形對(duì)加工質(zhì)量有直接的影響，變形對(duì)加工

8、質(zhì)量有直接的影響，由于數(shù)控機(jī)床在加工過程中不進(jìn)行人工調(diào)整，由于數(shù)控機(jī)床在加工過程中不進(jìn)行人工調(diào)整，這些影響就更為嚴(yán)重。這些影響就更為嚴(yán)重。 三、主軸部件三、主軸部件主軸在結(jié)構(gòu)上要處理好卡盤或刀具的裝卡，主軸在結(jié)構(gòu)上要處理好卡盤或刀具的裝卡，主軸的卸荷，主軸的卸荷，主軸軸承的定位和間隙調(diào)整，主軸軸承的定位和間隙調(diào)整，主軸部件的潤(rùn)滑和密封等一系列問題。主軸部件的潤(rùn)滑和密封等一系列問題。對(duì)于數(shù)控鏜銑床的主軸為實(shí)現(xiàn)刀具的快速或自對(duì)于數(shù)控鏜銑床的主軸為實(shí)現(xiàn)刀具的快速或自動(dòng)裝卸，主軸上還必須設(shè)計(jì)有刀具的自動(dòng)裝卸，動(dòng)裝卸，主軸上還必須設(shè)計(jì)有刀具的自動(dòng)裝卸，主軸定向停止和主軸孔內(nèi)的切屑清除裝置。主軸定向停止和

9、主軸孔內(nèi)的切屑清除裝置。 l l）前支承采用圓錐孔雙列圓柱滾子軸承）前支承采用圓錐孔雙列圓柱滾子軸承和雙向推力角接觸球軸承組合，后支承采和雙向推力角接觸球軸承組合，后支承采用成對(duì)角接觸球軸承（如圖）用成對(duì)角接觸球軸承（如圖）這種配置形式使主軸的綜合剛度得到大幅度提高，這種配置形式使主軸的綜合剛度得到大幅度提高，可以滿足強(qiáng)力切削的要求，所以目前各類數(shù)控機(jī)床可以滿足強(qiáng)力切削的要求，所以目前各類數(shù)控機(jī)床的主軸普遍采用這種配置形式。的主軸普遍采用這種配置形式。( (一）數(shù)控機(jī)床的主軸軸承配置主要有三種形式一）數(shù)控機(jī)床的主軸軸承配置主要有三種形式 2 2）前軸承采用高精度雙列向心推）前軸承采用高精度雙列

10、向心推力球軸承（如圖）。力球軸承（如圖）。角接觸球軸承具有較好的高速性能，主軸最高轉(zhuǎn)速可角接觸球軸承具有較好的高速性能，主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá)達(dá) 4000r4000rminmin，但是這種軸承的承載能力小，因而適用于高速、輕載但是這種軸承的承載能力小，因而適用于高速、輕載和精密的數(shù)控機(jī)床主軸。和精密的數(shù)控機(jī)床主軸。這種軸承徑向和軸向剛度高，能承受重載這種軸承徑向和軸向剛度高，能承受重載荷，尤其能承受較大的動(dòng)載荷，安裝與調(diào)荷，尤其能承受較大的動(dòng)載荷，安裝與調(diào)整性能好，整性能好，但是這種軸承配置方式限制了主軸的最高轉(zhuǎn)速和精但是這種軸承配置方式限制了主軸的最高轉(zhuǎn)速和精度，所以僅適用于中等精度、低速于重載的

11、數(shù)控機(jī)度，所以僅適用于中等精度、低速于重載的數(shù)控機(jī)床主軸。床主軸。3 3）雙列圓錐滾子軸承和圓錐）雙列圓錐滾子軸承和圓錐滾子軸承（如圖）滾子軸承（如圖）為了將主軸準(zhǔn)確地停在某一固定位置上，以便在該為了將主軸準(zhǔn)確地停在某一固定位置上，以便在該處進(jìn)行換刀等動(dòng)作，這就要求主軸定向控制。處進(jìn)行換刀等動(dòng)作，這就要求主軸定向控制。在加工精密的坐標(biāo)孔時(shí)，由于每次都能在主軸的固在加工精密的坐標(biāo)孔時(shí)，由于每次都能在主軸的固定圓周位置換刀，故能保證刀尖與主軸相對(duì)位置的定圓周位置換刀，故能保證刀尖與主軸相對(duì)位置的一致性，一致性，從而減少被加工孔的尺寸分散度，這是主軸定向準(zhǔn)從而減少被加工孔的尺寸分散度，這是主軸定向準(zhǔn)

12、停裝置帶來(lái)的好處之一。停裝置帶來(lái)的好處之一。（二）主軸的定向停止（二）主軸的定向停止在自動(dòng)換刀的數(shù)控機(jī)床上，每次自動(dòng)裝卸刀時(shí)，都在自動(dòng)換刀的數(shù)控機(jī)床上，每次自動(dòng)裝卸刀時(shí)，都必須使刀柄上的鍵槽對(duì)準(zhǔn)主軸的端面鍵，這就要求必須使刀柄上的鍵槽對(duì)準(zhǔn)主軸的端面鍵，這就要求主軸具有準(zhǔn)確定位的功能。主軸具有準(zhǔn)確定位的功能。傳統(tǒng)的做法是采用機(jī)械擋塊等來(lái)定向。傳統(tǒng)的做法是采用機(jī)械擋塊等來(lái)定向。而現(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床一般都采用電氣式主軸定向，只而現(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床一般都采用電氣式主軸定向，只要數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令信號(hào)，主軸就可以準(zhǔn)確的定向。要數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令信號(hào)，主軸就可以準(zhǔn)確的定向。，當(dāng)主軸需要停車，當(dāng)主軸需要停車換刀時(shí)，發(fā)出

13、降速換刀時(shí)，發(fā)出降速信號(hào)，主軸箱自動(dòng)信號(hào)，主軸箱自動(dòng)改變傳動(dòng)路線，使改變傳動(dòng)路線，使主軸換到最低轉(zhuǎn)速主軸換到最低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。在時(shí)間繼電運(yùn)轉(zhuǎn)。在時(shí)間繼電器延時(shí)數(shù)秒后，開器延時(shí)數(shù)秒后，開始接通無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)。始接通無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)。主軸的準(zhǔn)停裝置設(shè)置在主軸的尾端主軸的準(zhǔn)停裝置設(shè)置在主軸的尾端（如圖）。交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)（如圖）。交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)1111通過多通過多聯(lián)三角帶聯(lián)三角帶9 9和皮帶輪和皮帶輪1010帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，在凸輪上的感應(yīng)片對(duì)準(zhǔn)無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)時(shí)，發(fā)出準(zhǔn)停信在凸輪上的感應(yīng)片對(duì)準(zhǔn)無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)時(shí)，發(fā)出準(zhǔn)停信號(hào)，立即切斷主軸電動(dòng)機(jī)電源，脫開與主軸的傳動(dòng)號(hào)，立即切斷主軸電動(dòng)機(jī)電源，脫開與主軸的傳動(dòng)聯(lián)系，

14、以排除傳動(dòng)系統(tǒng)中大部分回轉(zhuǎn)零件的慣性對(duì)聯(lián)系，以排除傳動(dòng)系統(tǒng)中大部分回轉(zhuǎn)零件的慣性對(duì)主軸準(zhǔn)停的影響，使主軸作低速慣性空轉(zhuǎn)。主軸準(zhǔn)停的影響，使主軸作低速慣性空轉(zhuǎn)。位 于 圖 中 帶位 于 圖 中 帶輪輪5 5左側(cè)的永左側(cè)的永久磁鐵久磁鐵4 4對(duì)準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)磁傳感器磁傳感器3 3時(shí)，時(shí)，主 軸 準(zhǔn) 確 停主 軸 準(zhǔn) 確 停止 ， 同 時(shí) 限止 ， 同 時(shí) 限位 開 關(guān) 發(fā) 出位 開 關(guān) 發(fā) 出信 號(hào) ， 表 示信 號(hào) ， 表 示已完成。已完成。電氣式主軸定向控制的特點(diǎn)是：不需要機(jī)械電氣式主軸定向控制的特點(diǎn)是：不需要機(jī)械部件，定向時(shí)間短可靠性高，只需要簡(jiǎn)單的部件，定向時(shí)間短可靠性高，只需要簡(jiǎn)單的強(qiáng)電順序控制

15、，精度和剛度高。強(qiáng)電順序控制，精度和剛度高。在自動(dòng)換刀的數(shù)控機(jī)床中為了實(shí)現(xiàn)刀具在在自動(dòng)換刀的數(shù)控機(jī)床中為了實(shí)現(xiàn)刀具在主軸內(nèi)的自動(dòng)裝卸，其主軸必須設(shè)計(jì)有刀主軸內(nèi)的自動(dòng)裝卸，其主軸必須設(shè)計(jì)有刀具的自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)，如圖所示。具的自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)，如圖所示。（三）主軸內(nèi)刀具的自動(dòng)夾緊和切（三）主軸內(nèi)刀具的自動(dòng)夾緊和切屑清除裝置屑清除裝置刀桿采用刀桿采用7 7：2424的大錐度錐柄，采用大的大錐度錐柄，采用大錐度的錐柄既有利于定心，也為松夾錐度的錐柄既有利于定心，也為松夾帶來(lái)了方便。帶來(lái)了方便。在錐柄的尾端軸頸被拉緊的同時(shí)，通過錐柄的定心在錐柄的尾端軸頸被拉緊的同時(shí)，通過錐柄的定心和摩擦作用將刀桿夾緊于主軸的

16、端部。和摩擦作用將刀桿夾緊于主軸的端部。在蝶形彈簧在蝶形彈簧8 8的作用下，拉的作用下，拉桿桿7 7始終保持始終保持約約10000N10000N的拉的拉力；并通過拉力；并通過拉桿右端的鋼球桿右端的鋼球6 6將刀桿的尾將刀桿的尾部軸頸拉緊。部軸頸拉緊。換刀時(shí)首先將壓力油通入主軸尾部的液換刀時(shí)首先將壓力油通入主軸尾部的液壓缸左腔，活塞壓缸左腔，活塞1 1推動(dòng)拉桿推動(dòng)拉桿7 7向有移動(dòng)，向有移動(dòng)，將刀柄松開，同時(shí)使蝶形彈簧將刀柄松開，同時(shí)使蝶形彈簧8 8壓緊。壓緊。拉桿拉桿7 7的右移使右端的鋼球的右移使右端的鋼球6 6位于套筒的喇叭口處，位于套筒的喇叭口處，消除了刀桿上的拉力。消除了刀桿上的拉力。

17、當(dāng)拉桿繼續(xù)右移時(shí)，噴氣嘴的端部把刀具頂松，使當(dāng)拉桿繼續(xù)右移時(shí)，噴氣嘴的端部把刀具頂松，使機(jī)械手方便地取出刀桿。機(jī)械手方便地取出刀桿。機(jī)械手將應(yīng)換刀具裝入后，電磁換向閥動(dòng)作使壓力機(jī)械手將應(yīng)換刀具裝入后，電磁換向閥動(dòng)作使壓力油通入油缸右腔，活塞油通入油缸右腔，活塞1 1向左退回原位，蝶形彈簧向左退回原位，蝶形彈簧復(fù)原又將刀桿拉緊、螺旋彈簧復(fù)原又將刀桿拉緊、螺旋彈簧2 2使活塞使活塞1 1在液壓缸右在液壓缸右腔無(wú)壓力油時(shí)也始終退在最左端。腔無(wú)壓力油時(shí)也始終退在最左端。當(dāng)活塞處于左右兩個(gè)極限位置時(shí)，相應(yīng)限位開關(guān)當(dāng)活塞處于左右兩個(gè)極限位置時(shí)，相應(yīng)限位開關(guān)1212、1313發(fā)出松開和夾緊的信號(hào)。發(fā)出松開和夾緊的信號(hào)。自動(dòng)清除主軸孔內(nèi)的灰塵和切屑是換自動(dòng)清除主軸孔內(nèi)的灰塵和切屑是換刀過程中的一個(gè)不容忽視的問題。刀過程中的一個(gè)不容忽視的問題。如果主軸錐孔中落入了切屑、灰塵或其它污物，在如果主軸錐孔中落入了切屑、灰塵或其它污物，在拉緊刀桿時(shí)，錐孔表面和刀桿的錐柄就會(huì)被劃傷，拉緊刀桿時(shí)，錐孔表面和刀桿的錐柄就會(huì)被劃傷，甚至?xí)沟稐U發(fā)生偏斜，破壞了刀桿的正確定位，甚至?xí)沟稐U發(fā)生偏斜，破壞