《数控加工工艺及设备》教案二

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1、《数控加工工艺及设备》教案内容备注第二章数控机床机械结构第一节数控机床机械结构特点一、数控机床机械结构的组成主要由以下几部分组成：1．机床基础部件，如床身、立柱、工作台等；2．主传动系统；3．进给传动系统；4．实现某些动作和辅助功能的系统和装置，如液压、气动、润滑、冷却等系统及排屑、防护装置和刀架、自动换刀装置；5．工件实现回转、定位的装置及附件，如数控回转工作台；6．特殊功能装置，如监控装置、加工过程图形显示、精度检测等。掌握这些结构对于正确合理使用数控机床是非常必要的。二、数控机床的结构特点为

2、了保证高精度、高效率的加工，数控机床的结构应具有以下特点：1．高刚度和高抗振性2．高灵敏度3．热变形小4．高精度保持性5．高可靠性6．工艺复合化和功能集成化第二节数控机床的主传动系统一、数控机床的主传动系统特点1．主轴转速高、调速范围宽并实现无级调速2．主轴部件具有较大的刚度和较高的精度3．良好的抗振性和热稳定性4．为实现刀具的快速或自动装卸，数控机床主轴具有特有的刀具安装结构二、数控机床主轴的传动方式（一）齿轮传动方式（图2-1a）（二）带传动方式（图2-1b）同步齿形带传动具有如下优点：371

3、．传动效率高，可达98％以上。2．无滑动，传动比准确。3．传动平稳，噪声小。4．使用范围较广，速度可达50m/s，速比可达10左右，传递功率由几瓦至数千瓦。5．维修保养方便，不需要润滑。6．安装时中心距要求严格，带与带轮制造工艺较复杂，成本高。（三）调速电动机直接驱动主轴传动方式（图2-1c）三、主轴组件主轴、主轴支承、装在主轴上的传动件和密封件等组成了主轴组件。（一）数控机床的主轴支承主轴轴承是主轴组件的重要组成部分，它的类型、结构、配置、精度直接影响主轴组件的工作性能。1．主轴轴承类型数控机床

4、主轴经常采用滚动轴承和滑动轴承两类轴承。（1）滚动轴承（2）滑动轴承2．主轴轴承的配置典型的主轴轴承的结构配置形式有下面三种：（l）图2-6a结构配置形式是现代数控机床主轴结构中刚性最好的一种。它使主轴的综合刚度得到大幅度提高，可以满足强力切削的要求，所以目前各类数控机床的主轴普遍采用这种配置形式。（2）前支承采用3个超精密级角接触球轴承组合方式，具有较好的高速性能。后支承结构有采用2个角接触球轴承支承的，如图2-6b，也有用一个圆柱滚子轴承支承的。（3）圆锥滚子轴承，图2-6c。这种轴承径向和轴

5、向刚度高，能承受重载荷，尤其能承受较大的动载荷，安装与调整性能好，但是这种轴承配置方式限制了主轴的最高转速和精度，所以仅适用于中等精度、低速与重载的数控机床主轴。3．主轴轴承的装配采用选配定向法进行装配，可提高主轴组件的精度。装配时尽可能使主轴定位内孔与主轴轴颈的偏心量和轴承内圈与滚道的偏心量接近，并使其方向相反，这样可使装配后的偏心量减小。4．滚动轴承的间隙与预紧将滚动轴承进行适当预紧，使滚动体与内外圈滚道在接触处产生预变形，使受载后承载的滚动体数量增多，受力趋向均匀，从而提高承载能力和刚度，有

6、利于减少主轴回转轴线的漂移，提高旋转精度。若过盈量太大，轴承磨损加剧，承载能力将显著下降。轴承所需的预紧量与轴承精度、类型和工作条件等因素有关。（二）主轴准停功能37机床的切削扭矩由主轴上的端面键来传递，每次机械手自动装取刀具时，必须保征刀柄上的键槽对准主轴的端面键，这就要求主轴具有准确定位的功能。为满足主轴这一功能而设计的装置称为主轴准停装置或称主轴定向装置。主轴准停装置是加工中心换刀过程中所要求的特别装置，为了将主轴准确地停在某一固定位置上，以便在该处进行换刀等动作，这就要求主轴定向控制。（三

7、）主轴上刀具自动夹紧和切屑清除加工中心为了实现刀具在主轴内的自动装卸，其主轴必须设计有刀具的自动夹紧机构。刀杆采用7：24的锥柄，这种锥柄既有利于定心，也为松夹带来了方便。第三节数控机床主传动系统应用一、SSCK20/500数控车床主传动系统及主轴箱结构（一）主传动系统SSCK20/500数控车床的主传动系统由功率为11kw的AC伺服电动机驱动，经l：1的带传动带动主轴旋转，使主轴在24~2400r/min的转速范围内实现无级调速，主轴箱内省去了齿轮传动变速机构，提高了主轴精度，减少齿轮传动躁声的

8、影响，结构简单，维修方便。改变电机旋转方向，可以得到相应的主轴正、反转，主轴停车是由电机制动来实现。螺纹切削和主轴每转进给量是通过主轴脉冲编码器来实现。（二）主轴箱结构交流主轴电动机通过带轮把运动传给主轴。主轴有前后两个支承，前支承采用预加负荷的超精密级角接触球轴承组成，三个一组，其中两个轴承用来承受向后的推力，另一个用于承受向前推力。主轴的后支承采用圆柱滚子轴承，用来承受较大的径向载荷。前支承轴承的间隙用螺母来调整。主轴的支承形式为前端定位，主轴受热膨胀向后伸长。前后支承所用轴承