(5)数控车床的主轴系统.ppt

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1、数控车床主轴系统本章内容1.数控车床主传动系统的特点2.主传动系统的要求3.主传动系统的传动方式4.主轴驱动系统1.数控车床主传动系统的特点与普通机床比较，数控机床主传动系统具有下列特点。（1）转速高、功率大。它能使数控机床进行大功率切削和高速切削，实现高效率加工。（2）变速范围宽。数控机床的主传动系统有较宽的调速范围，一般Ra>100，以保证加工时能选用合理的切削用量，从而获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。（3）主轴变速迅速可靠，数控机床的变速是按照控制指令自动进行的，因此变速机构必须适应自动操作的要求。由于直流和交流主轴电动机的调

2、速系统日趋完善，所以不仅能够方便地实现宽范围无级变速，而且减少了中间传递环节，提高了变速控制的可靠性。（4）主轴组件的耐磨性高，使传动系统具有良好的精度保持性。凡有机械摩擦的部位，如轴承、锥孔等都有足够的硬度，轴承处还有良好的润滑。2.主传动系统的要求（1）主轴具有一定的转速和足够的转速范围、转速级数，能够实现运动的开停、变速、换向和制动，以满足机床的运动要求。（2）主电机具有足够的功率，全部机构和元件具有足够的强度和刚度，以满足机床的动力要求。（3）主传动的有关结构，特别是主轴组件要有足够高的精度、抗震性，热变形和噪声要小，传动效率高，

3、以满足机床的工作性能要求。（4）操作灵活可靠，维修方便，润滑密封良好，以满足机床的使用要求。（5）结构简单紧凑，工艺性好，成本低，以满足经济性要求。3.主传动系统的传动方式数控机床的调速是按照控制指令自动执行的，因此变速机构必须适应自动操作的要求。在主传动系统中，目前多采用交流主轴电动机和直流主轴电动机无级调速系统。为扩大调速范围，适应低速大转矩的要求，也经常应用齿轮有级调速和电动机无级调速相结合的调速方式。（1）带有变速齿轮的主传动大、中型数控机床采用这种变速方式。如图（a）所示，通过少数几对齿轮降速，扩大输出转矩，一满足主轴低速时对输

4、出转矩特性的要求。数控机床在交流或直流电动机无级变速的基础上配以齿轮变速，使之成为分段无级变速。滑移齿轮的移位大都采用液压缸加拨叉，或者直接由液压缸带动齿轮来实现。特点：采用少数几对齿轮降速主轴电机仍然为无极变速转矩大噪声大一般用于较低速加工（2）通过带传动的主传动如图（b）所示，这种传动主要应用于转速较高、变速范围不大的机床。电动机本身的调速能够满足要求，不用齿轮变速，可以避免齿轮传动引起的振动与噪声。它适用于高速、低转矩特性要求的主轴。分类（1）平带传动（2）V带传动（3）特殊截面带传动（4）同步齿形带传动平带传动平带的横截面是扁平矩

5、形，工作面是与轮缘接触的内表面。平带一般是由橡胶布带用接头联接成环形带，故传动不够平稳，常用于中心距较大的情况。由于平带可扭曲，在小功率传动中可用来进行交叉或半交叉传动。V型带传动在一般机械传动中，应用最为广泛的是Ｖ带传动。Ｖ带的横截面呈等腰梯形，传动时，以两侧为工作面，但Ｖ带与轮槽槽底不接触。在同样的张紧力下，Ｖ带传动较平带传动能产生更大的摩擦力，这是Ｖ带传动性能上的最大优点。V带的横剖面结构：常见Ｖ带的横剖面结构由包布、顶胶、抗拉体、底胶等部分组成，按抗拉体结构可分为绳芯Ｖ带和帘布芯Ｖ带两种。帘布芯Ｖ带，制造方便，抗拉强度好；绳芯Ｖ带

6、柔韧性好，抗弯强度高，适用于转速较高，载荷不大和带轮直径较小的场合。特殊截面带特殊截面带又可分为圆带和多楔带。圆带多用于小功率传动，多楔带综合了平带弯曲应力小和V带摩擦力大的优点，传递功率大，能避免多根V带传动时各带受力不均的缺陷。同步齿形带这是一种特殊的带传动。带的工作面做成齿形，带轮的轮缘表面也做成相应的齿形，带与带轮主要靠啮合进行传动齿形带分类齿形带根据齿形的不同又分为梯形齿同步带和圆弧齿同步带。带传动时，总是优先选用圆弧齿同步带。梯形齿同步带，一般仅在转速不高的或小功率的动力传动中使用。齿形带的结构齿形带的结构由强力层和带体两部分

7、组成齿形带的安装与普通带传动相比，同步齿形带传动的特点是：①钢丝绳制成的强力层受载后变形极小，齿形带的周节基本不变,带与带轮间无相对滑动,传动比恒定、准确；②齿形带薄且轻，可用于速度较高的场合，传动时线速度可达40米/秒，传动比可达10，传动效率可达98%；③结构紧凑，耐磨性好；④由于预拉力小，承载能力也较小；⑤制造和安装精度要求甚高，要求有严格的中心距，故成本较高。同步齿形带传动主要用于要求传动比准确的场合，如计算机中的外部设备、电影放映机、录像机和纺织机械等。（3）用两个电动机分别驱动主轴如图（c）所示，这是上述两种方式的混合传动，具

8、有上述两种性能。高速时电动机通过带轮直接驱动主轴旋转；低速时，另一个电动机通过两级齿轮传动驱动主轴旋转，齿轮起到降速和扩大变速范围的作用，这样就使恒功率区增大，扩大了变速范围，克服了低速时转矩