数控高速加工与工艺 教学课件 作者 高永祥 第二章.ppt

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1、数控高速加工与工艺第二章数控高速机床目录高速加工机床结构高速加工机床的类型12浙江机电高速加工机床结构介绍主要讲述高速机床传动上和结构上的主要特点，提出了“零传动”的设计理论，并以加工中心机床为典型实例，系统分析了高速机床的性能、结构和相关技术，在此基础上，还介绍了一些其他类型的高速切削机床。浙江机电高速加工机床结构电主轴ElectrospindleMotorSpindleMotorizedSpindleHighFrequencySpindleDirectDriveSpindle浙江机电高速加工机床结构电主轴优点1、降低振动和噪声等问题，提高零件高速加工的精度、降低表面

2、粗糙度，并提高环境质量。2、将主轴传动系统的转动惯量尽可能地减至最小，主轴回转时具有极大的角加、减速度。3、提高主轴系统刚度，和系统的固有频率，电主轴即使在最高转速运转时，仍可确保低于其临界转速，保证高速回转时的安全。4、没有中间环节，减少冲击，主轴运转更为平稳，使得主轴轴承寿命相应得到延长。浙江机电高速加工机床结构电主轴内部结构Connection*):信号电缆(温度传感器和开关)机架永磁体定子转子Connection*):功率电缆Connection:主冷却精密冷却浙江机电高速加工机床结构主轴其他辅助系统驱动控制系统轴承润滑系统密封系统冷却系统锥孔清洁系统浙江机电高

3、速加工机床结构电主轴的基本参数与结构步局电主轴的基本参数和主要规格包括：套简直径、最高转速、输出功率、基速、基速转矩、转矩和刀具接口等。基速又称额定转速，是指恒转矩驱动与恒功率驱动交汇点，即小于基速时为恒转矩驱动，大于基速时为恒功率驱动。浙江机电高速加工机床结构电主轴整体结构浙江机电高速加工机床结构电主轴参数浙江机电高速加工机床结构电主轴轴承1、滚动轴承电主轴采用的轴承主要有滚动轴承、流体静压轴承和磁悬浮轴。滚动轴承具有刚度高、高速性能好、结构简单紧凑、标准化程度高、品种规格繁多、便于维修更换、价格适中和便于选择等优点，因而在电主轴中得到最广泛的应用。电主轴一般采用适

4、应高速且可同时承受径向和轴向负荷的精密角接触球轴承。浙江机电高速加工机床结构电主轴轴承轴承配置形式及预加载荷浙江机电高速加工机床结构电主轴轴承高速主轴会对轴承产生很大的接触应力，温升与磨损，降低轴承的使用寿命。可采用以下两种方法：适当减少滚珠的直径。采用轻质材料来制造滚珠。氮化硅(Si3N+)陶瓷球浙江机电高速加工机床结构流体静压轴承流体静压轴承为非直接触式轴承，具有磨损小、寿命长、旋转精度高、阻尼特性好(振动小)等优点，用于机床电主轴上，在加工零件时可使刀具寿命长、加工表面质量高。气体静压轴承电主轴的转速可高达100000～200000r／min，其缺点是刚度差，承载

5、能力低，在机床上一般只限用于小孔磨削和钻孔。浙江机电高速加工机床结构磁悬浮轴承（磁力轴承）磁悬浮轴承电主轴在空气中回转，由于不接触，因此没有磨损，无需任何润滑，寿命很长。由于磁悬浮轴承轴心的位置用电子反馈控制系统进行自动调节，因此其刚度值可以任意设定，可自动动平衡和主动控制阻尼而将振动减至很低。这种轴承温升低，回转精度极高(可高达0.1μm)，主轴轴向尺寸变化也很小，是一种很有发展前途的电主轴。浙江机电进给系统高速加工机床结构（一）高速机床对进给要求：高速度、高加速度、高精度、高可靠性、高安全性、合理成本。（二）传统的进给系统存在的问题浙江机电进给系统高速加工机床结构（

6、1）刚度低、惯量大，难以获得高进给速度和高加速度。（2）非线性严重，不易实现闭环控制。（3）传动误差较大，影响机床加工精度。（4）结构复杂。（5）传动噪声大。（6）传动效率低。浙江机电高速加工机床结构解决问题的途径1.采用新设计、新工艺、新材料等对传统的滚珠丝杆副进行创新。2.研发开发高速机床用直线伺服电动机和其构成的高速进给系统。3.研究开发新的并联机构驱动系统,空间机构学理论与现代驱动系统的结合。浙江机电高速加工机床结构高速滚珠丝杆螺母传动系统的技术创新。1、提高系统刚度丝杠中空结构预拉处理提高丝杠支承刚度提高滚珠与滚道接触刚度浙江机电高速加工机床结构2.增大丝杠螺

7、母的导程和螺纹头数3.实施强制冷却,减少发热的影响4.对螺母结构进行特殊设计减小滚珠直径钢珠采用空心结构,钢珠一大一小间隔排列,螺纹滚道和反向器进行优化设计.浙江机电高速加工机床结构高速滚珠丝杆螺母传动系统的技术创新5、采用陶瓷等新材料制造滚珠.6、对螺母预加载荷进行自适应用控制7、采用螺母旋转，丝杆不动的运动分配方案8、采用双电机驱动方案。浙江机电高速加工机床结构采用高速滚珠丝杠螺母传动的优点和存在问题1.高速滚珠丝杠螺母副制造难度大.2.速度和加速度仍受到较大限制.3.进给行程有限,一般不超过4~6M4.存在由失动量等形成的非线性特性