数控机床第2章课件(第三版).pps
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1大连理工大学出版社大连理工大学出版社2大连理工大学出版社大连理工大学出版社第第22章章数控机床的功能部件数控机床的功能部件3大连理工大学出版社大连理工大学出版社2.12.1项目的引出项目的引出2.22.2主运动传动部件主运动传动部件2.32.3进给运动传动部件进给运动传动部件2.42.4数控回转刀架和回转工作台数控回转刀架和回转工作台2.52.5数控机床的支承部件数控机床的支承部件2.62.6自动换刀系统自动换刀系统2.72.7数控机床的辅助装置数控机床的辅助装置4大连理工大学出版社大连理工大学出版社2.1项目项目的引出的引出本节提示本节提示数控系统、主轴单元、滚珠丝杠副和滚动数控系统、主轴单元、滚珠丝杠副和滚动导导轨副、刀库和机械手、数控回转刀架和回转工作轨副、刀库和机械手、数控回转刀架和回转工作台、高速防护等是组成数控机床的主要功能部件。
台、高速防护等是组成数控机床的主要功能部件。
了解和掌握各功能部件的组成、结构特点了解和掌握各功能部件的组成、结构特点及及工作性能,对操作或维护数控机床有直接的指导工作性能,对操作或维护数控机床有直接的指导意义。
意义。
5大连理工大学出版社大连理工大学出版社2.1项目项目的引出的引出如图(如图(a)所示)所示组组成卧式加工中心的主成卧式加工中心的主要功能部件包括:
要功能部件包括:
主主轴单元、滚珠丝杠轴单元、滚珠丝杠副、回转工作台、刀副、回转工作台、刀库、机械手及防护装库、机械手及防护装置等。
置等。
6大连理工大学出版社大连理工大学出版社2.1项目的引出项目的引出如图(如图(b)所示组成)所示组成数控车床的主要功能数控车床的主要功能部件包括:
部件包括:
主轴单元、主轴单元、回转刀架、滚珠丝杠副、回转刀架、滚珠丝杠副、滚动导轨副及防护装置滚动导轨副及防护装置等。
等。
了解和掌握各功能了解和掌握各功能部件的组成、结构特点部件的组成、结构特点及工作性能,对操作或维护数控机床有直接的指导意义。
及工作性能,对操作或维护数控机床有直接的指导意义。
7大连理工大学出版社大连理工大学出版社2.2主运动传动部件主运动传动部件本节提示本节提示主轴单元是数控机床的重要功能部件,要主轴单元是数控机床的重要功能部件,要求主求主轴单元具有高的回转精度、刚度、抗振性和耐磨性轴单元具有高的回转精度、刚度、抗振性和耐磨性.电主轴是高速切削机床的重要部件,具有电主轴是高速切削机床的重要部件,具有结构结构紧凑、质量轻、惯性小、动态特性好等优点。
紧凑、质量轻、惯性小、动态特性好等优点。
8大连理工大学出版社大连理工大学出版社2.2主运动传动部件主运动传动部件2.2.1主传动系统特点主传动系统特点1.主轴转速高,输出功率大主轴转速高,输出功率大,能实现高效率,能实现高效率加工。
加工。
2.主轴转数的变换迅速可靠,且自动无级变主轴转数的变换迅速可靠,且自动无级变速速,使切削工作始终在最佳状态下进行。
,使切削工作始终在最佳状态下进行。
3.为实现刀具的快速或自动装卸,主轴上还为实现刀具的快速或自动装卸,主轴上还必须设计有必须设计有刀具自动装卸、夹紧、主轴定向刀具自动装卸、夹紧、主轴定向停止和主轴孔内的切屑清除装置停止和主轴孔内的切屑清除装置。
9大连理工大学出版社大连理工大学出版社2.2主运动传动部件主运动传动部件2.2.2主传动系统变速方式主传动系统变速方式1.带有变速齿轮的主传动系统带有变速齿轮的主传动系统该传动方式在大、中型数控机床中采用较多,该传动方式在大、中型数控机床中采用较多,右图所示为右图所示为二二级齿轮变速的主传动系统级齿轮变速的主传动系统。
图图2-2(a)图图2-310大连理工大学出版社大连理工大学出版社2.2主运动传动部件主运动传动部件2.同步带传动的主传动系统同步带传动的主传动系统同步带传动是数控机床上应用较多的一种传动结同步带传动是数控机床上应用较多的一种传动结构,可以避免齿轮传动时引起的振动和噪声。
构,可以避免齿轮传动时引起的振动和噪声。
同步带同步带的传动结构如图的传动结构如图2-4所示所示图图2-2(b)图图2-4同步带传动同步带传动(a)同步带的结构同步带的结构(b)同步带的传动结构同步带的传动结构11大连理工大学出版社大连理工大学出版社2.2主运动传动部件主运动传动部件3.由调速电动机直接驱动的主传动系统由调速电动机直接驱动的主传动系统简化了主轴箱体与主轴的结构,但是主轴输出扭简化了主轴箱体与主轴的结构,但是主轴输出扭矩小,电动机发热对主轴的精度影响较大。
矩小,电动机发热对主轴的精度影响较大。
使用这使用这种电动机可实现纯电气定向,而且主轴的控制功能种电动机可实现纯电气定向,而且主轴的控制功能可以很容易与数控系统相连接并可提高启动、停止可以很容易与数控系统相连接并可提高启动、停止的响应特性。
的响应特性。
图图2-2(c)12大连理工大学出版社大连理工大学出版社2.2主运动传动部件主运动传动部件2.2.3主轴单元主轴单元主轴单元在结构上要处理好卡盘或刀主轴单元在结构上要处理好卡盘或刀具具的装夹,主轴轴承的定位和间隙调整,主的装夹,主轴轴承的定位和间隙调整,主轴的润滑和密封等一系列问题。
轴的润滑和密封等一系列问题。
1.主轴及主轴前端结构主轴及主轴前端结构数控车床数控车床主轴前端结构主轴前端结构数控镗铣床和加工中心数控镗铣床和加工中心主轴前端结构主轴前端结构外圆、平面、无心磨床外圆、平面、无心磨床砂轮砂轮主轴前端结构主轴前端结构内圆磨床砂轮内圆磨床砂轮主轴前端结构主轴前端结构13大连理工大学出版社大连理工大学出版社2.2主运动传动部件主运动传动部件2.主轴轴承及配置形式主轴轴承及配置形式数控机床的主轴轴承的类型、结构、精度、配置、安装数控机床的主轴轴承的类型、结构、精度、配置、安装、润滑都直接影响主轴单元的工作性能。
润滑都直接影响主轴单元的工作性能。
(1)主轴轴承:
中小型数控机床上普遍采用的是)主轴轴承:
中小型数控机床上普遍采用的是滚动轴滚动轴承承。
一般重型数控机床上主轴支承采用。
一般重型数控机床上主轴支承采用静压轴承静压轴承。
图图2-5主轴常用滚动轴承类型主轴常用滚动轴承类型14大连理工大学出版社大连理工大学出版社2.2主运动传动部件主运动传动部件2.主轴轴承及配置形式主轴轴承及配置形式
(2)主轴轴承的配置形式:
)主轴轴承的配置形式:
高刚度主轴:
高刚度主轴:
主要适用于大中型卧主要适用于大中型卧式加工中式加工中心主轴和强心主轴和强力切削机力切削机床主轴。
床主轴。
图图2-6所示高刚度主轴的轴承配置形所示高刚度主轴的轴承配置形式式高速主轴:
高速主轴:
适用于高速、轻载和精适用于高速、轻载和精密的数控机床密的数控机床主轴。
主轴。
图图2-7所示高速主轴的轴承配置形式所示高速主轴的轴承配置形式图图2-6高刚度主轴的轴承配置形式高刚度主轴的轴承配置形式图图2-7高速主轴的轴承配置形式高速主轴的轴承配置形式15大连理工大学出版社大连理工大学出版社2.2主运动传动部件主运动传动部件3.数控车床的液压动力卡盘数控车床的液压动力卡盘如图如图2-8所示为数控车床用液压动力卡盘的液压缸结构所示为数控车床用液压动力卡盘的液压缸结构图图如图如图2-9所示是动力卡盘前端的结构图所示是动力卡盘前端的结构图图2-8图2-916大连理工大学出版社大连理工大学出版社2.2主运动传动部件主运动传动部件4.加工中心主轴准停装置加工中心主轴准停装置加工中心切削时,扭矩是由主轴端加工中心切削时,扭矩是由主轴端面键传递的,机械手每次换刀时必须面键传递的,机械手每次换刀时必须保证刀柄上的键槽与主轴上的端面键保证刀柄上的键槽与主轴上的端面键能对准,因此能对准,因此要求主轴部件设有准停要求主轴部件设有准停装置。
装置。
主轴准停装置的另一个作用是每次主轴准停装置的另一个作用是每次装刀时刀夹与主轴的相对位置不变,提装刀时刀夹与主轴的相对位置不变,提高刀具的重复安装精度,提高孔加工时高刀具的重复安装精度,提高孔加工时孔径的一致性。
孔径的一致性。
主轴电气准停装置工作原理如图所主轴电气准停装置工作原理如图所示。
示。
图图2-1017大连理工大学出版社大连理工大学出版社2.2主运动传动部件主运动传动部件2.2.4.电主轴电主轴数控机床为了实现高速、高效数控机床为了实现高速、高效、高精度的加工,高精度的加工,要采用特定的主要采用特定的主轴功能部件,轴功能部件,并且要具有大功率、并且要具有大功率、宽调速范围的特性。
宽调速范围的特性。
最适于高速运转的主轴形式最适于高速运转的主轴形式是是将主轴电机的定子、转子直接装将主轴电机的定子、转子直接装入主轴单元内部,入主轴单元内部,称之为电主轴。
称之为电主轴。
图图2-11所示为电主轴的组成。
所示为电主轴的组成。
图图2-11电主轴的组成电主轴的组成18大连理工大学出版社大连理工大学出版社2.2主运动传动部件主运动传动部件2.2.4.电主轴电主轴在性能方面电主轴是一种智能型功能部件,在性能方面电主轴是一种智能型功能部件,保证保证主主轴高速运转的可靠性与安全性。
轴高速运转的可靠性与安全性。
在结构方面电主轴取消了带传动和齿轮传动,在结构方面电主轴取消了带传动和齿轮传动,提提高高了主轴动态响应速度和工作精度。
了主轴动态响应速度和工作精度。
实现了“零传动”,实现了“零传动”,解决了主轴高速运转时传动解决了主轴高速运转时传动件的件的振动和噪声问题。
振动和噪声问题。
在控制方面电主轴通过交流变频控制系统,在控制方面电主轴通过交流变频控制系统,使主使主轴轴获得所需的工作速度和扭矩。
获得所需的工作速度和扭矩。
19大连理工大学出版社大连理工大学出版社2.2主运动传动部件主运动传动部件2.2.4.电主轴电主轴a)图是)图是2sp120标准铣削电主轴外观图;标准铣削电主轴外观图;b)图是)图是2sp125标准铣削电主轴外观图;标准铣削电主轴外观图;目前,电主轴在数控机床中的应用日益广泛。
目前,电主轴在数控机床中的应用日益广泛。
b)a)20大连理工大学出版社大连理工大学出版社2.3进给运动传动部件进给运动传动部件本节提示本节提示滚珠丝杠螺母副是回转运动与直线运动相互转换的理滚珠丝杠螺母副是回转运动与直线运动相互转换的理想想传动装置,是数控机床上重要的功能部件。
传动装置,是数控机床上重要的功能部件。
为了保证滚珠为了保证滚珠丝杠反向传动精度和轴向刚度,必须消除轴向间隙。
丝杠反向传动精度和轴向刚度,必须消除轴向间隙。
常用常用的方法是用双螺母消除丝杠螺母的轴向间隙。
的方法是用双螺母消除丝杠螺母的轴向间隙。
数控机床进给系统中的减速齿轮除了本身要求很高数控机床进给系统中的减速齿轮除了本身要求很高的的运动精度和工作平稳性以外,还要运动精度和工作平稳性以外,还要采用多种方法消除齿轮采用多种方法消除齿轮副传动间隙。
副传动间隙。
21大连理工大学出版社大连理工大学出版社2.3进给运动传动部件进给运动传动部件2.3.1进给传动系统特点进给传动系统特点进给传动系统通常是由伺服电动机、同步带轮传进给传动系统通常是由伺服电动机、同步带轮传动动副和滚珠丝杠螺母副所组成,有的机床是直接将伺服副和滚珠丝杠螺母副所组成,有的机床是直接将伺服电动机与滚珠丝杠连接。
电动机与滚珠丝杠连接。
数控机床对进给系统中的传动装置和元件要数控机床对进给系统中的传动装置和元件要求具求具有高的寿命、高的刚度、无传动间隙、高的灵敏度和有高的寿命、高的刚度、无传动间隙、高的灵敏度和低摩擦阻力的特点。
低摩擦阻力的特点。
22大连理工大学出版社大连理工大学出版社2.3进给运动传动部件进给运动传动部件2.3.2滚珠丝杠螺母副滚珠丝杠螺母副1.滚珠丝杠螺母副的结构滚珠丝杠螺母副的结构滚珠丝杠副是回转运动
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- 数控机床 课件 第三