数控机床的典型结构ppt课件.ppt

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1、数控机床的典型结构3.1主轴传动系统3.2进给传动系统3.3自动换刀装置习题3.1主轴传动系统3.1.1主轴传动方式1.齿轮传动机构这种传动方式在大、中型数控机床中较为常见。如图3.1（a）所示，它通过几对齿轮的啮合，在完成传动的同时实现主轴的分挡有级变速或分段无级变速，确保在低速时能满足主轴输出扭矩特性的要求。滑移齿轮的移位大都采用液压拨叉或直接由液压缸带动齿轮来实现。图3.1数控机床主轴传动方式(a)齿轮传动；(b)同步带传动；(c)电动机直接驱动2.同步带传动机构同步带传动如图3.1（b）所示，主要应用在小型数控机床上，可以避免齿轮传动时引起的振动和噪声，但它

2、只能适用于低扭矩特性要求的主轴。图3.2同步带的结构与传动原理与一般带传动及齿轮传动相比，同步带传动具有如下优点：（1）无滑动，传动比准确。（2）传动效率高，可达98%以上。（3）使用范围广，速度可达50m/s，传动比可达10左右，传递功率由几瓦到数千瓦。（4）传动平稳，噪声小。（5）维修保养方便，不需要润滑。3.电动机直接驱动电动机驱动传动中的电动机又叫电主轴，其电动机定子固定，转子和主轴采用一体化设计，如图3.1（c）所示。这种方式大大简化了主轴箱体和主轴的结构，有效地提高了主轴部件的刚度，但输出扭矩小，电动机的发热对主轴的精度影响较大。（1）前支承采用圆锥孔双

3、列圆柱滚子轴承和双向推力角接触球轴承组合，后支承采用成对角接触球轴承，如图3.3（a）所示。（2）前轴承采用高精度双列向心推力轴承，后支承采用单列角接触球轴承，如图3.3（b）所示。（3）前、后轴承分别采用双列圆锥滚子轴承和单列圆锥滚子轴承，如图3.3（c）所示。图3.3数控机床主轴轴承配置形式3.1.3主轴的定向停止主轴的准停机构设置在主轴的尾端，如图3.4所示。交流调速电动机11通过多联三角带9和皮带轮10带动主轴旋转，当主轴需要停车换刀时，发出降速信号，主轴电机自动减速，使主轴以最低转速运转；延时等待数秒之后，切断主轴电动机电源，使主轴做低速惯性空转。当位于图

4、中带轮5左侧的永久磁铁4对准磁传感器3时，主轴准停制动，同时发出制动完成信号。图3.4自动换刀机床的主轴准停、夹紧机构3.1.4主轴的刀具自动夹紧和铁屑清除机构在自动换刀的数控机床中，为了实现刀具的自动装卸，其主轴必须设计有刀具的自动夹紧机构，如图3.4所示。刀柄锥度为7∶24，采用大锥度的锥柄既有利于定心，也为松夹带来了方便。在锥柄的尾端轴颈被拉紧的同时，通过锥柄的定心和摩擦作用将刀杆夹紧于主轴的端部。3.2进给传动系统3.2.1齿轮传动副齿轮传动副的作用是传递伺服电动机输出的转距和转速，并使伺服电动机与负载之间的转距和负载惯量相匹配。在开环系统中，还可通过齿轮传

5、动匹配系统的脉冲当量。1.直齿圆柱齿轮传动（1）偏心套调整法。（2）锥度齿轮垫片调整法。（3）双齿轮错齿调整法。图3.5偏心套消除间隙图3.6垫片调整消除间隙图3.7双齿轮错齿调整2.斜齿圆柱齿轮传动（1）垫片调整法。如图3.8所示，宽齿轮4同时与两个相同齿数的薄片齿轮1和2啮合，薄片齿轮经平键与轴连接，相互之间无相对回转。斜齿轮1和2间加厚度为t的垫片，用螺母拧紧，使两齿轮1和2的螺旋线产生错位，其后两齿轮面分别与宽齿轮4的齿面紧贴以消除间隙。垫片3的厚度和齿侧间隙Δ的关系可用下式算出：t=Δcosβ式中：β——斜齿轮的螺旋角；Δ——齿侧间隙；t——增加垫片的厚度

6、。（2）轴向压簧调整。如图3.9所示，斜齿轮1和2用键滑套在轴上，相互间无相对转动。图3.8垫片调整消除斜齿轮间隙图3.9斜齿圆柱齿轮的轴向压簧调整3.锥齿轮传动（1）周向压簧调整。（2）轴向压簧调整。图3.10周向压簧调整图3.11锥齿轮的轴向压簧调整3.2.2滚珠丝杠副1.滚珠丝杠副的工作原理和特点滚珠丝杠副的结构如图3.12所示。在传动时，滚珠与丝杠、螺母之间为滚动摩擦，因此具有以下许多优点：（1）摩擦损失小，传动效率高。图3.12丝杠的结构(a)外循环式；(b)内循环式（2）经预紧后可以消除轴向间隙，反向运动时无空行程，传动精度高，系统刚度好。（3）摩擦阻力

7、小，动、静摩擦系数相近，因此传动灵敏，运动平稳，低速不易爬行，随动精度和定位精度高。（4）磨损小，使用寿命长。2.滚珠丝杠副的间隙消除机构消除间隙的方法中，较少使用微量过盈滚珠的单螺母来消除间隙，常用的方法是用双螺母消除丝杠、螺母间隙。图3.13是双螺母垫片调隙式结构，通过调整垫片的厚度使左、右螺母产生轴向位移，就可达到消除间隙和产生预紧力的作用。这种方法结构简单，刚性好，装卸方便、可靠；但缺点是调整费时，很难在一次修磨中调整完成，调整精度不高，仅适用于一般精度的数控机床。图3.13双螺母垫片调隙式结构图3.14双螺母齿差调隙式结构图3.14是双螺母齿差调隙式结