數(shù)控機床與編程

1數(shù)控機床與編程第二章數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)第二章數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)主運動是實現(xiàn)機床切削的的根本運動。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力。特點：速度最高、功率消耗最多什么是主運動？3由主軸電機經(jīng)一系列傳動元件和主軸構(gòu)成的具有運動、傳動聯(lián)系的系統(tǒng)稱為主傳動系統(tǒng)。數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)包括主軸電動機、傳動裝置、主軸、主軸軸承、主軸定向裝置等。什么是主傳動系統(tǒng)？4主軸脈沖編碼器同步齒形帶主軸電機主軸主傳動系統(tǒng)

5第二章數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)§2.1對主傳動系統(tǒng)的根本要求和變速方式§2.2數(shù)控機床的主軸部件§2.3典型數(shù)控機床的主軸部件§2.4高速主軸系統(tǒng)和電主軸6第二章數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)§2.1對主傳動系統(tǒng)的根本要求和變速方式2.1.1對主傳動系統(tǒng)的根本要求①主軸轉(zhuǎn)速高，具有更大的調(diào)速范圍，并能實現(xiàn)無級調(diào)速②有較高的精度和剛度，傳動平穩(wěn)，噪聲低③良好的抗振性和熱穩(wěn)定性④能實現(xiàn)刀具的快速和自動裝卸7第二章數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)2.1.2主傳動的變速方式主要有兩種變速傳動方式：無級變速分段無級變速8第二章數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)電動機×××x電動機××齒輪傳動主軸帶傳動主軸4種主傳動類型變速齒輪傳動同步齒形帶傳動梯形齒弧形齒11第二章數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)電動機×××××電動機兩個電機分別驅(qū)動主軸③兩個電機分別驅(qū)動主軸12第二章數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)電動機電動機通過聯(lián)軸器連接主軸×內(nèi)裝電動機主軸④調(diào)速電機直接驅(qū)動主軸主軸電機直接驅(qū)動14第二章數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)2.主傳動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)控機床的主傳動系統(tǒng)§2.2數(shù)控機床的主軸部件主軸部件是主運動的執(zhí)行件，它夾持刀具或工件并帶動起旋轉(zhuǎn)18數(shù)控機床主軸部件包括：主軸、主軸支承、裝在主軸上的傳動件和密封件等加工中心的主軸部件還包括：刀具自動裝卸裝置、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)控機床的主傳動系統(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)控機床上常用的有滾動軸承和滑動靜壓軸承。22滾動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軸承24法國Game軸承滾動軸承25滾動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靜壓滑動軸承工作原理靜壓滑動軸承27第二章數(shù)控機床的主傳動系統(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)控機床的主傳動系統(tǒng)29雙列和單列圓錐滾子軸承組合第二章數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)302.2.4主軸準(zhǔn)停裝置定義：主軸停車時要求停在一個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：自動換刀減少被加工孔的尺寸的分散度鏜孔時退刀第二章數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)31機械準(zhǔn)停電氣準(zhǔn)停1——無觸點開關(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；9——永久磁鐵；10——磁傳感器；11——同步輪第二章數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)32§2.3典型數(shù)控機床的主軸部件2.3.1數(shù)控車床的主軸部件〔TND型數(shù)控車床〕１.主傳動脈沖發(fā)生器直流電動機測速發(fā)電機

直流電動機額定轉(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給量之間應(yīng)保持一定的傳動比。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)對輸入脈沖進行分頻，作為到距今給的脈沖源。33第二章數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)２.主軸及支承主軸內(nèi)孔用于通過長棒料或通過氣動、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)控機床的主傳動系統(tǒng)３.動力卡盤數(shù)控車床工件夾緊裝置可采用三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤或彈簧夾頭。為了減少裝夾時間，廣泛采用液壓或氣動動力自定心卡盤。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)控機床的主傳動系統(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)時指出，檢測元件安裝在主軸上，而這種檢測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?？傊?，主軸編碼器反映主軸的旋轉(zhuǎn)速度。36第二章數(shù)控機床的主傳動系統(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)控機床的主傳動系統(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動,主軸的軸向運動坐標(biāo)軸為該機床的Z軸。軸向運動是由：直流伺服電機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動脈沖編碼器產(chǎn)生脈沖信號。主軸為實心軸，通過花鍵套與變速箱連接帶動主軸旋轉(zhuǎn)。前支承：兩個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。其與前端組成一個相對于套筒的的雙支點單固式支承。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。快換夾頭用于快速松、夾刀具39第二章數(shù)控機床的主傳動系統(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)控機床的主傳動系統(tǒng)刀具夾緊情況41第二章數(shù)控機床的主傳動系統(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年進行了超高速模擬試驗，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速度范圍，切削溫度反而隨切削速度的提高而降低，同時切削力也會大幅下降。高速切削狀態(tài)下切削溫度的死谷理論〔DeadVolley〕44第二章數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)高速主軸系統(tǒng)的特點：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)控機床的主傳動系統(tǒng)1.電主軸

定義：內(nèi)裝電動機式主軸稱之為電主軸。這是將電動機置于主軸內(nèi)部，通過驅(qū)動電源直接驅(qū)動主軸進行工作，實現(xiàn)了電動機、主軸一體化。

特點：結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，慣性小。

電主軸47第二章數(shù)控機床的主傳動系統(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)控機床的主傳動系統(tǒng)主軸的潤滑、冷卻方式50第二章數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)2.4.2電主軸的結(jié)構(gòu)

電主軸的特點：結(jié)構(gòu)緊湊、重量小、振動小、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