1、1數(shù)控機(jī)床與編程第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)第二章第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng) 主運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)是實(shí)現(xiàn)機(jī)床切削的的基本運(yùn)動(dòng)。在切削過程中，它為切除工件毛坯上多余的金屬提供所需的切削速度和動(dòng)力。 特點(diǎn)：速度最高、功率消耗最多什么是主運(yùn)動(dòng)？什么是主運(yùn)動(dòng)？3 由主軸電機(jī)經(jīng)一系列傳動(dòng)元件和主軸構(gòu)成的具有運(yùn)動(dòng)、傳動(dòng)聯(lián)系的系統(tǒng)稱為主傳動(dòng)系統(tǒng)。 數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)包括主軸電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、主軸、主軸軸承、主軸定向裝置等。什么是主傳動(dòng)系統(tǒng)？什么是主傳動(dòng)系統(tǒng)？4主軸脈沖編碼器同步齒形帶主軸電機(jī)主軸主傳動(dòng)系統(tǒng) 5第二章第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)2.1 對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的基本要求 和變

2、速方式2.2 數(shù)控機(jī)床的主軸部件2.3 典型數(shù)控機(jī)床的主軸部件2.4 高速主軸系統(tǒng)和電主軸6第二章第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)2.1 2.1 對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的基本要求和變速方式對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的基本要求和變速方式2.1.1 2.1.1 對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的基本要求對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的基本要求 主軸轉(zhuǎn)速高，具有更大的調(diào)速范圍，并能實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速主軸轉(zhuǎn)速高，具有更大的調(diào)速范圍，并能實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速 有較高的精度和剛度，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低有較高的精度和剛度，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低 良好的抗振性和熱穩(wěn)定性良好的抗振性和熱穩(wěn)定性 能實(shí)現(xiàn)刀具的快速和自動(dòng)裝卸能實(shí)現(xiàn)刀具的快速和自動(dòng)裝卸7第二章第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)

3、控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)2.1.2 2.1.2 主傳動(dòng)的變速方式主傳動(dòng)的變速方式主要有兩種變速傳動(dòng)方式：p無級(jí)變速p分段無級(jí)變速8第二章第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)x電動(dòng)機(jī)齒輪傳動(dòng)主軸齒輪傳動(dòng)主軸帶傳動(dòng)主軸帶傳動(dòng)主軸4 4種主傳動(dòng)類型種主傳動(dòng)類型變速齒輪傳動(dòng)變速齒輪傳動(dòng)同步齒形帶傳動(dòng)同步齒形帶傳動(dòng)梯形齒梯形齒弧形齒弧形齒11第二章第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)兩個(gè)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)主軸兩個(gè)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)主軸 兩個(gè)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)主軸12第二章第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器連接主軸內(nèi)裝電動(dòng)機(jī)主軸內(nèi)裝電動(dòng)機(jī)主軸 調(diào)速電機(jī)直接驅(qū)

4、動(dòng)主軸主軸電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主軸電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)14第二章第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)2.主傳動(dòng)的齒輪變速裝置常用的有兩種裝置：p液壓撥叉變速裝置p電磁離合器變速裝置15圖7-2 三位液壓撥叉作用原理圖1、5-液壓缸 2-活塞桿 3-撥叉 4-套筒c)b)54a)321三位液壓撥叉工作原理圖液壓撥叉變速裝置16圖7-3 thk6380型自動(dòng)換刀數(shù)控銑鏜床的主傳動(dòng)系統(tǒng)m1m2m3m4m5m6n=1440/2880r/minp=5.5/7.5kwz=80z=18z=48z=80z=75z=25z=87z=57z=74z=25z=30100z=85220z=20 電磁離合器變速裝置17第二章

5、第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)2.2 數(shù)控機(jī)床的主軸部件 主軸部件主軸部件是主運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行件，它夾持刀具或工件并帶動(dòng)起旋轉(zhuǎn)18l數(shù)控機(jī)床主軸部件包括：主軸、主軸支承、裝在主軸上的傳動(dòng)件和密封件等l加工中心的主軸部件還包括：刀具自動(dòng)裝卸裝置、主軸定向停止（準(zhǔn)停）裝置和主軸孔內(nèi)的切屑清除裝置等。數(shù)控車床主軸結(jié)構(gòu)數(shù)控車床主軸結(jié)構(gòu)20 2.2.1 主軸端部結(jié)構(gòu)主軸端部用于安裝刀具或夾持工件的夾具。車床主軸端部銑床、鏜床主軸端部外圓磨床主軸端部?jī)?nèi)圓磨床主軸端部21第二章第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)2.2.2 主軸軸承 主軸軸承主軸軸承是主軸部件的重要組成部分。它的類型、結(jié)

6、構(gòu)、配置、精度、安裝、調(diào)整、潤(rùn)滑和冷卻都直接影響主軸的工作性能。 數(shù)控機(jī)床上常用的有滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)靜滑動(dòng)靜壓軸承壓軸承。22滾動(dòng)軸承雙列短圓柱滾子軸承雙列短圓柱滾子軸承角接觸球軸承角接觸球軸承23角接觸雙向推力軸承角接觸雙向推力軸承雙列圓錐滾子軸承雙列圓錐滾子軸承滾動(dòng)軸承24法國(guó)game軸承滾動(dòng)軸承25滾動(dòng)軸承性能比較軸承種類允許轉(zhuǎn)速剛度阻尼溫升圓柱滾子軸承較高高中中、高向心球軸承高較高低低圓錐滾子軸承中中、高較大中、高26靜壓滑動(dòng)軸承工作原理靜壓滑動(dòng)軸承27第二章第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)2.2.3 主軸軸承的配置形式目前主軸軸承的配置形式主要有三種 雙列短圓柱滾

7、子軸承和60角接觸球軸承組合28 前軸承采用高精度雙列角接觸球軸承第二章第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)29雙列和單列圓錐滾子軸承組合 第二章第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)302.2.4 主軸準(zhǔn)停裝置 定義：定義：主軸停車時(shí)要求停在一個(gè)固定位置的功能稱為準(zhǔn)停功能。 主軸為什么要有準(zhǔn)停功能：主軸為什么要有準(zhǔn)停功能：a. 自動(dòng)換刀b. 減少被加工孔的尺寸的分散度c. 鏜孔時(shí)退刀第二章第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)31機(jī)械準(zhǔn)停機(jī)械準(zhǔn)停電氣準(zhǔn)停電氣準(zhǔn)停1無觸點(diǎn)開關(guān)；2感應(yīng)塊；3凸輪定位盤；4定位液壓缸；5定向滾輪；6定向活塞；7主軸；8主軸電機(jī)；9永久磁鐵

8、；10磁傳感器；11同步輪第二章第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)322.3 典型數(shù)控機(jī)床的主軸部件2.3.1 數(shù)控車床的主軸部件（tnd型數(shù)控車床）.主傳動(dòng)脈沖發(fā)生器直流電動(dòng)機(jī)測(cè)速發(fā)電機(jī)直流電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速2000r/min，最高4000r/min，最低35r/min主軸高速段8003150r/min，主軸低速段7760r/min。液壓缸推動(dòng)滑移齒輪變速。為了加工螺紋，車床主軸轉(zhuǎn)速與加工螺紋的刀具進(jìn)給量之間應(yīng)保持一定的傳動(dòng)比。由脈沖編碼器與主軸同步旋轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生脈沖并輸入裝置后，根據(jù)程序段指令的導(dǎo)程大小和相關(guān)參數(shù)對(duì)輸入脈沖進(jìn)行分頻，作為到距今給的脈沖源。33第二章第二章數(shù)控機(jī)床的主傳

9、動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng).主軸及支承主軸內(nèi)孔用于通過長(zhǎng)棒料或通過氣動(dòng)、液壓夾緊裝置的拉桿。主軸前端面和短圓錐面用于安裝卡盤或撥盤。主軸前支承：三個(gè)推力角接觸球軸承組成，主要承受軸向載荷。主軸后支承：一對(duì)背靠背推力角接觸球軸承組成。只承受徑向載荷。34第二章第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng). .動(dòng)力卡盤動(dòng)力卡盤數(shù)控車床工件夾緊裝置可采用三爪自定心卡盤、四爪單動(dòng)卡盤或彈簧夾頭。為了減少裝夾時(shí)間，廣泛采用液壓或氣動(dòng)動(dòng)力自定心卡盤。下圖為數(shù)控車床上采用的一種液壓卡盤液壓回轉(zhuǎn)缸；拉桿；連接套；滑套；接套；活塞；、螺釘；箱體；卡盤體；卡爪座；卡爪35第二章第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床

10、的主傳動(dòng)系統(tǒng)4.主軸編碼器 主軸編碼器的作用及安裝方式： 作用：作用：主軸編碼器用于測(cè)量主軸的旋轉(zhuǎn)速度。前面在介紹半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)時(shí)指出，檢測(cè)元件安裝在主軸上，而這種檢測(cè)元件通常就是光電脈沖發(fā)生器。 安裝：安裝：有兩種安裝方式。一種是與主軸通過彈性聯(lián)軸器同軸安裝；另一種方法是通過中間軸上的齒輪1：1的同步傳動(dòng)。總之，主軸編碼器反映主軸的旋轉(zhuǎn)速度。36第二章第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng) 主軸編碼器的組成： 光源、聚光鏡、漏光盤、光欄板、光敏管等。37數(shù)控銑床的主軸部件（nt-j320a型數(shù)控銑床)38第二章第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)2.3.2 2.3.2 數(shù)控

11、銑床的主軸部件（數(shù)控銑床的主軸部件（nt-j320ant-j320a型數(shù)控銑床型數(shù)控銑床) )nt-j320a型數(shù)控銑床主軸可作軸向運(yùn)動(dòng),主軸的軸向運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸為該機(jī)床的z軸。軸向運(yùn)動(dòng)是由：直流伺服電機(jī)同步帶輪和同步帶絲杠絲杠螺母和螺母支承主軸套筒主軸做軸向運(yùn)動(dòng)脈沖編碼器產(chǎn) 生脈沖信號(hào)。主軸為實(shí)心軸，通過花鍵套與變速箱連接帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。前支承：兩個(gè)特輕系列角接觸球軸承兩個(gè)特輕系列角接觸球軸承背靠背安裝，以軸承內(nèi)、外圈隔套和主軸臺(tái)階與主軸定位，并用圓螺母預(yù)緊，以消除軸承軸向及徑向間隙。后支承：深溝球軸承。其與前端組成一個(gè)相對(duì)于套筒的的雙雙支點(diǎn)單固式支承。支點(diǎn)單固式支承。主軸前端錐孔為：錐度，用于刀

12、柄定位。主軸前端的端面鍵用于傳遞扭矩。快換夾頭用于快速松、夾刀具39第二章第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)2.3.3 加工中心的主軸部件（js-018a型加工中心）1端面鍵；2主軸；3拉釘；4鋼球；、軸承；螺母；拉桿；碟形彈簧；彈簧；活塞；液壓缸40第二章第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)刀具夾緊情況刀具夾緊情況41第二章第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)主軸轉(zhuǎn)矩的傳遞主軸轉(zhuǎn)矩的傳遞 主軸的準(zhǔn)停功能主軸的準(zhǔn)停功能 主軸準(zhǔn)停示意圖刀具；刀柄；刀柄鍵槽；主軸端面鍵；主軸德國(guó)的切削物理學(xué)家carl salomon博士于1929年進(jìn)行了超高速模擬試驗(yàn)，1931年4

13、月發(fā)表了著名的超高速切削理論，提出了高速切削假設(shè)。 高速切削高速切削 salomon認(rèn)為：在常規(guī)的切削速度范圍內(nèi)，切削溫度隨著切削速度的增大而提高。當(dāng)切削速度增大到超過一個(gè)速度范圍，切削溫度反而隨切削速度的提高而降低，同時(shí)切削力也會(huì)大幅下降。 高速切削狀態(tài)下切削溫度的死谷理論（高速切削狀態(tài)下切削溫度的死谷理論（dead volley） 44第二章第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng) 高速主軸系統(tǒng)的特點(diǎn)：a) 主軸有較高的角減速度和角加速度；b) 主軸平衡性好，剛性好，回轉(zhuǎn)精度高；c) 有良好的熱穩(wěn)定性，能傳遞足夠的扭矩和功率，能承受較高的離心力；d）帶有主軸恒溫裝置和高效的冷卻裝置。

14、45第二章第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)1.電主軸定義：內(nèi)裝電動(dòng)機(jī)式主軸稱之為電主軸。這是將電動(dòng)機(jī)置于主軸內(nèi)部，通過驅(qū)動(dòng)電源直接驅(qū)動(dòng)主軸進(jìn)行工作，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)、主軸一體化。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，慣性小。電主軸電主軸47第二章第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)電主軸組成： 電主軸，高頻變頻裝置，油霧潤(rùn)滑器，冷卻裝置，內(nèi)置編碼器，換刀裝置等。48第二章第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)2.高速電主軸所融合的高新技術(shù)：高速軸承技術(shù)高速電動(dòng)機(jī)技術(shù)冷卻潤(rùn)滑技術(shù)內(nèi)置脈沖編碼器自動(dòng)換刀裝置高速刀具的裝夾方式高頻變頻裝置主軸的潤(rùn)滑、冷卻方式主軸的潤(rùn)滑、冷卻方式50第二章第二章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)2.4.2 電主軸的結(jié)