数控机床及其维护 第2版 教学课件 作者 刘战术 窦凯 吴新佳第4章.ppt

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1、第四章数控机床的运动传动部件4．1数控机床的结构特点4．2数控机床的主传动系统4．3数控机床的进给传动系统作业4．1数控机床的结构特点一、数控机床机械系统应该满足的要求1、具有高的动、静刚度可承受大的切削功率高效加工设备自动化加工高成本投入常作为精密机床使用多轴复合加工2、较少运动件摩擦和较小的传动间隙精密加工要求进给准确低速进给加工时不能有爬行现象高速运行时不能有共振现象运行过程中发热量应该小静压导轨、静压丝杠技术使用滚动导轨、滚动丝杠的应用3、具有良好的热稳定性热胀冷缩是自然规律，无法消除，但可减少其影响。热源：伺服电机、驱动器、变压器、液压系统

2、，切削热、运动摩擦发热均匀变形和不均匀变形解决方法：均热、隔热，改变机床结构4、具有实现自动化的辅助部件对加工过程尽可能少的人工干涉。刀具自动更换工作台自动交换故障的自动检出对工作元件温升的自动消除切屑的自动运出……4．2数控机床的主传动系统（主轴+驱动电机）一、主传动系统的特点1、运动精度高2、转速高、功率大3、调速范围宽4、主轴能迅速可靠变换速度某数控机床转速功率关系图：二、主轴的传动方式1、使用齿轮变速箱变速一般有2∼3档速度，根据工作需要实现速度变换。2、皮带传动直接变速多用于数控车床上，用V形带或同步带传动可减少振动对加工质量的影响常用同步

3、带传动的方式3、电主轴驱动电动机轴制造成主轴，结构简化刚性好，热变形大电主轴外观图三、主轴部件任何机床上最重要的部件之一：自动变速自动换刀准停提供冷却液、压缩空气动力、运动、精度1.数控镗铣床的主轴部件：传动部件压刀缸拉刀机构主轴机构主传动系统结构图：压刀缸结构图：主轴部件结构图：2.数控镗铣床主轴部件结构图：问题：具有速度变换功能的主轴部件如何实现主轴旋转中的速度变换？结论：由数控系统及其PLC控制3.小型加工中心主轴皮带传动加工中心压刀缸结构气液联动压刀装置拉紧刀柄的机构拉刀爪结构4.直连式驱动主轴部件：5.数控车床的主轴部件：数控车床上可以配备

4、液压自动卡盘：三、主轴的准停装置准停分类：1.机械准停：早期老式加工中心使用机械准停振动较大，对主轴寿命及精度有影响。机械准停对主轴电机性能要求不高。机械准停机构成本低。2.电气准停由主轴驱动系统实现，主轴驱动系统必须是伺服电机。停止位置由驱动系统确定，停止后伺服电机锁定。4．3进给传动系统旋转伺服电机＋（减速机构）＋丝杠螺母机构直线伺服电机作为成形运动的执行件，要求进给传动系统：1、运动传动的刚性好2、位置控制精度高3、快速响应性能好：摩擦小、摩擦小：有丝杠、导轨二因素转动惯量小：有丝杠、电机、减速机构伺服传动系统的典型构成联轴节的结构一、减速机构

5、对传动精度的影响－－间隙消除间隙的方法：二、运动传动的核心部件丝杠螺母副：大量使用滚珠丝杠外循环滚珠丝杠的结构内循环滚珠丝杠的结构：滚珠丝杠属于螺纹类零件，有侧隙，使用时需对其间隙进行调整。滚珠丝杠也是标准件，可以定制。1、垫片调整法2、螺母调整法3、齿差调整法1）垫片调整结构：结构简单、可靠，调整不方便2)螺母调隙：可随时进行调整，调整量不易准确控制3）齿差式调整结构：结构复杂，但调整准确可靠，精度较高。滚珠丝杠的支承方式滚珠丝杠轴承的结构：适宜高速、径向及轴向载荷专用轴承三、导轨保证运动（直线、旋转）实现的精度。静压导轨滚动导轨滑动导轨（塑料导轨

6、）静压导轨：静压导轨的特点：承载效果好，改变供油压力，提高承载能力。表面不需要高精度加工。几乎没有摩擦（液体摩擦）。工作面没有磨损（理论上）。可以自己冷却。需要专门的供油系统、需要严格的设计。成本高2.滚动导轨在动导轨和定导轨之间加入滚动体，使导轨副之间的摩擦状态变为滚动摩擦。滚动体可以是滚珠、滚柱。滚柱导轨滚珠导轨：直线形滚柱导轨滑块的结构滚动导轨的问题：高硬度材料制造。通常运动件之间是点或线接触。如果有灰尘、杂质进入运动空间？如果表面加工质量不好？3.贴塑导轨：在导轨的表面上粘贴上0.8～3.2mm一层特殊的高分子塑料。具有工艺简单、成本低，可承

7、受较大的载荷，能有效防止低速爬行现象。常用稀油在导轨面间润滑。在数控车床上广泛使用。贴塑导轨可用环氧树脂粘合。可对塑料导轨进行各种方法加工。承载能力14MPa塑料导轨的组合形式结束爬行现象：机床低速运行时，由于动静摩擦系数的差别，使执行件产生“蠕动性”运动。爬行现象可以使加工时的进给量不均匀执行，会引起切削载荷不均变化、结构产生不同变形，影响加工精度和表面质量。爬行现象是高精度机床影响加工精度的主要因素之一。