數(shù)控機床的典型部件課件

第三章數(shù)控機床的典型部件數(shù)控機床主軸部件數(shù)控機床進給裝置數(shù)控機床的導軌數(shù)控機床的位置檢測裝置數(shù)控機床輔助裝置數(shù)控機床刀具第三章數(shù)控機床的典型部件數(shù)控機床主軸部件學習導論通過本章內(nèi)容的學習，能夠使讀者掌握數(shù)控機床主軸驅(qū)動方式及支承方式；常見機械傳動副消除間隙措施；滾珠絲杠螺母副的支承方式；數(shù)控回轉(zhuǎn)、分度工作臺結(jié)構及工作原理；了解數(shù)控機床導軌結(jié)構；位置檢測裝置類型、結(jié)構及工作原理；包括自動排屑裝置、液壓裝置、氣動裝置在內(nèi)的數(shù)控機床輔助裝置結(jié)構；數(shù)控機床用刀具性能等。高速加工技術是近年來迅速崛起的一項先進制造技術，本章特別增加了高速加工的內(nèi)容，以開闊讀者眼界。學習導論通過本章內(nèi)容的學習，能夠使讀者掌握數(shù)控機床主軸驅(qū)動方數(shù)控機床主軸部件數(shù)控機床主軸部件一、對主軸驅(qū)動的要求（1）

調(diào)速范圍足夠大

數(shù)控機床主軸驅(qū)動要求有較大的調(diào)速范圍，以滿足各種工況的切削，獲得最合理的切削速度，從而保證加工精度、加工表面質(zhì)量及高的生產(chǎn)效率。特別是對于具有自動換刀裝置的加工中心，為適應各種刀具、各種材料的加工，對主軸的調(diào)速范圍要求更高。實現(xiàn)無級變速

數(shù)控機床主軸的速度是由數(shù)控加工程序中的Ｓ指令控制的，要求能在較大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)進行無級連續(xù)調(diào)速，減少中間傳動環(huán)節(jié)，簡化主軸的機械結(jié)構，一般要求主軸具備1∶（100～1000）的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速范圍和1∶10的恒功率調(diào)速范圍。一、對主軸驅(qū)動的要求（1）調(diào)速范圍足夠大一、對主軸驅(qū)動的要求（2）數(shù)控機床主傳動要求有四象限的驅(qū)動能力

數(shù)控機床要求主軸在正、反轉(zhuǎn)動時均可進行加減速控制，即要求主軸有四象限驅(qū)動能力，并盡可能縮短加減速時間。車削中心上，要求主軸具有C軸控制功能

在車削中心上，為了使之具有螺紋車削功能，要求主軸與進給驅(qū)動實行同步控制，即主軸具有旋轉(zhuǎn)進給軸（C軸）的控制功能。一、對主軸驅(qū)動的要求（2）數(shù)控機床主傳動要求有四象限的驅(qū)動能一、對主軸驅(qū)動的要求（3）加工中心上，要求主軸具有高精度的準停功能

在加工中心上自動換刀時，主軸須停止在一個固定不變的方位上，以保證換刀位置的準確以及某些加工工藝的需要，即要求主軸具有高精度的準停功能。具有恒線速度切削控制功能

利用車床和磨床進行工件端面加工時，為了保證端面加工時粗糙度的一致性，要求刀具切削的線速度為恒定值。一、對主軸驅(qū)動的要求（3）加工中心上，要求主軸具有高精度的準二、主軸驅(qū)動裝置和主軸部件功率特性的匹配數(shù)控機床主軸驅(qū)動電動機和主軸部件功率特性的匹配

數(shù)控機床主軸運動的傳動，電動機和主軸的功率特性必須相匹配。由于主軸要求的恒功率變速范圍Rnp遠大于電動機的恒功率變速范圍Rdp，所以在電動機和主軸之間要串聯(lián)一個分級變速箱，以擴大其恒功率調(diào)速范圍，滿足低速大功率切削時對電動機的輸出功率的要求。

二、主軸驅(qū)動裝置和主軸部件功率特性的匹配數(shù)控機床主軸驅(qū)動電動三、數(shù)控機床主軸傳動方式、特點及應用范圍（1）分段無級變速

數(shù)控機床在實際生產(chǎn)中，并不需要在整個變速范圍內(nèi)均為恒功率?！阋笤谥?、高速段為恒功率傳動，在低速段為恒轉(zhuǎn)矩傳動。為了確保數(shù)控機床主軸低速時有較大的轉(zhuǎn)矩和主軸的變速范圍盡可能大，有的數(shù)控機床在交流或直流電動機無級變速的基礎上配以齒輪變速，即解決電動機驅(qū)動和主軸傳動功率的匹配問題，使之成為分段無級變速。三、數(shù)控機床主軸傳動方式、特點及應用范圍（1）分段無級變速數(shù)控機床主運動傳動方式圖例數(shù)控機床主運動傳動方式圖例三、數(shù)控機床主軸傳動方式、特點及應用范圍（2）數(shù)控機床主軸帶傳動變速

主軸帶傳動變速主要是將電動機的旋轉(zhuǎn)運動通過帶傳動傳遞給主軸。這種傳動方式多見于數(shù)控車床和中、小型加工中心，它可避免齒輪傳動時引起的振動與噪聲，三、數(shù)控機床主軸傳動方式、特點及應用范圍（2）數(shù)控機床主軸帶三、數(shù)控機床主軸傳動方式、特點及應用范圍（3）調(diào)速電動機直接驅(qū)動主軸傳動

數(shù)控機床—般采用直流或交流主軸伺服電動機直接驅(qū)動主軸實現(xiàn)主軸無級變速，三、數(shù)控機床主軸傳動方式、特點及應用范圍（3）調(diào)速電動機直接三、數(shù)控機床主軸傳動方式、特點及應用范圍（4）主軸傳遞的功率或轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關系

如圖所示，當機床處在連續(xù)運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，主軸的轉(zhuǎn)速在437～3500r／min范圍內(nèi)，主軸傳遞電動機的全部功率為llkW，為主軸的恒功率區(qū)域Ⅱ(圖中實線部分)。在這個區(qū)域內(nèi)，主軸的最大輸出扭矩(245N·m)隨著主軸轉(zhuǎn)速的增高而變小。主軸轉(zhuǎn)速在35～437r／min范圍內(nèi)，主軸的輸出轉(zhuǎn)矩不變，稱為主軸的恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域Ⅰ(圖中實線部分)。在這個區(qū)域內(nèi)，主軸所能傳遞的功率隨著主軸轉(zhuǎn)速的降低而減小。三、數(shù)控機床主軸傳動方式、特點及應用范圍（4）主軸傳遞的功率主軸功率轉(zhuǎn)矩特性圖例主軸功率轉(zhuǎn)矩特性圖例三、數(shù)控機床主軸傳動方式、特點及應用范圍（5）主軸直接驅(qū)動還有一種方式是內(nèi)置電動機主軸變速。將調(diào)速電動機與主軸合成一體（電動機轉(zhuǎn)子軸即為機床主軸），這是近年來新出現(xiàn)的一種結(jié)構。這種變速方式大大簡化了主軸箱體與主軸的結(jié)構，有效地提高了主軸部件的剛度，但主軸的輸出轉(zhuǎn)矩較小，電動機發(fā)熱對主軸精度影響較大。三、數(shù)控機床主軸傳動方式、特點及應用范圍（5）主軸直接驅(qū)動還四、主軸的支承方式(1)數(shù)控機床主軸部件常用軸承類型(1)錐孔雙列圓柱滾子軸承，內(nèi)圈為l∶12的錐孔，當內(nèi)圈沿錐形軸頸軸向移動時，內(nèi)圈脹大以調(diào)整滾道的間隙。滾子數(shù)目多，兩列滾子交錯排列，因而承載能力大，剛性好，允許轉(zhuǎn)速高。它的內(nèi)、外圈均較薄，因此，要求主軸頸與箱體孔均有較高的制造精度，以免軸頸

與箱體孔的形狀誤差使軸承滾道發(fā)生畸變而影響主軸的旋轉(zhuǎn)精度。該軸承只能承受徑向載荷。錐孔雙列圓柱滾子軸承徑向間隙調(diào)整幾種常見的結(jié)構如圖所示。四、主軸的支承方式(1)數(shù)控機床主軸部件常用軸承類型(1)主軸常用滾動軸承圖例主軸常用滾動軸承圖例四、主軸的支承方式(2)數(shù)控機床主軸部件常用軸承類型(2)雙列推力向心球軸承，接觸角60°，球徑小，數(shù)目多，能承受雙向軸向載荷。磨薄中間隔套，可以凋整間隙或預緊，軸向剛度較高，允許轉(zhuǎn)速高。該軸承一般與雙列圓柱滾子軸承配套用作主軸的前支承，并將其外圈外徑作成負公差，保證只承受軸向載荷。四、主軸的支承方式(2)數(shù)控機床主軸部件常用軸承類型(2)四、主軸的支承方式(3)數(shù)控機床主軸部件常用軸承類型(3)雙列圓錐滾子軸承，它有—個公用外圈和兩個內(nèi)圈，由外圈的凸肩在箱體上進行軸向定位，箱體孔可以鏜成通孔。磨薄中間隔套可以調(diào)整間隙或預緊，兩列滾子的數(shù)目相差—個，能使振動頻率不—致，明顯改善了軸承的動態(tài)特性。這種軸承能同時承受徑向和軸向載荷，通常用作主軸的前支承。四、主軸的支承方式(3)數(shù)控機床主軸部件常用軸承類型(3)四、主軸的支承方式(4)數(shù)控機床主軸部件常用軸承類型(4)帶凸肩的雙列空心圓柱滾子軸承，結(jié)構上與圖c相似，可用作主軸前支承。滾子作成空心的，保持架為整體結(jié)構，充滿滾子之間的間隙，潤滑油由空心滾子端面流向擋邊摩擦處，可有效地進行潤滑和冷卻?？招臐L子承受沖擊載荷時可產(chǎn)生微小變形，能增