第五章数控机床的机械系统.ppt

第五章 数控机床的机械结构与装置 主要内容 数控机床机械结构的主要特点和一般要求 数控机床的主传动系统 进给传动系统 导轨的结构 其它辅助装置 5.1.2 数控机床机械结构的基本要求 提高数控机床构件的刚度 增强数控机床结构的抗振性 减小机床的热变形 1、提高数控机床构件的刚度 静刚度：抵抗恒定载荷变形的能力； 动刚度：抵抗交变载荷变形的能力； 在共振条件下，动刚度可用下式表示 动刚度与静刚度、阻尼系数成正比 5.1 概述 提高数控机床构件刚度的措施： （1）采用合理的机床结构布局 （2）优化设计构件的截面形状和尺寸 （3）合理选择和布置筋板 （4）提高构件的局部刚度 （5）采用焊接结构 2、增强数控机床结构的抗振性 抗振性是指承受受迫振动的能力。包括两个方面的含 义： ①抵抗受迫振动的能力，即能限制受迫振动的振幅不 超过允许值的能力。 ②抵抗自激振动的能力。 动刚度是衡量抗振性的主要指标， 动刚度越大，抗振性越好。 5.1 概述 增强数控机床结构抗振性的措施： （1）减少机床的内部振源 （2）提高静刚度 （3）提高阻尼比 5.1 概述 3、减少机床的热变形 措施： （1）控制热源和发热量 （2）加强冷却散热 （3）改进机床布局和结构设计 （4）恒温处理 （5）采用热变形补偿装置 1.主传动系统 定义：将主轴电动机的原动力通过该传动系统变成可供切削加工用的切削力矩和切削速度。 2、对主传动系统的要求 有较宽的调速范围???? 有足够的功率和扭矩 有足够的传动精度 噪声低，运动平稳 5.2 数控机床主传动系统 5.2.1 主传动方式 带二级齿轮变速的主传动方式 多采用齿轮变速结构，因使用可调速无级变速交、直 流电动机，所以经齿轮变速后实现分段无级变速，调速 范围增加。 应用：大中型 数控机床 2. 通过定比传动的主传动方式 多采用带传动装置，主要应用在小型数控机床，可 避免齿轮传动引起的振动和噪声，但它只适用于低扭矩 特性要求的主轴。 常用带：多楔带 同步带 3. 调速电动机直接驱动的主传动系统 结构紧凑，转换效率高，但主轴转速的变化及转矩的 输出和电动机的输出特性完全一致，使用受到限制。 电主轴 基本组成部分： 空心轴转子、带绕组的定子、速度检测元件。 空心轴转子既是电机的转子，也是主轴，中间是空心 的，用于装夹刀具或工件；带绕组的定子，它和其他电 机相似。 5.2.3 主轴部件的支承 小型数控机床 滚动轴承 重型数控机床 液体静压轴承 高精度数控机床 气体液压轴承 超高转速(2-10万r/min)数控机床 磁力轴承或陶瓷滚珠轴承 5.2.4 主轴的准停 功能： 为保证每次换刀时刀具锥柄处的键槽对准主轴上的 端面键，以及在精镗孔完毕退刀时不会划伤已加工表 面，要求主轴能准确停止在指定位置。 定义： 数控机床的主轴每次能准确停止在一个固定的位置上. 准停装置的种类 机械式 电气式 而现代CNC机床上，一般都采用电气方式定向。 5.3 数控机床的进给传动系统 定义： 将伺服电动机的旋转运动变为工作台直线运动的 整个机械传动部链。即进给驱动装置，主要包括减速装 置、丝杠螺母副及导向元件等。 要求的三要素： 传动精度，包括动态误差、稳态误差和静态误差，即伺服系统的输入量与驱动装置实际位移量的精确程度。 系统的稳定性，系统在外界干犹下迅速稳定的能力。 动态响应特性，系统的响应时间以及驱动装置的加速能力。 5.3 数控机床的进给传动系统 6.4 数控机床进给传动系统 无极调速 电机 → 齿轮副 → 滚珠丝杠螺母副 带轮传动副 齿轮齿条副 联轴节 →工作台移动（导轨） 5.3 数控机床的进给传动系统 5.3.1 齿轮传动副 齿轮副传动设计应考虑的问题: 1）齿轮传动的传动级数和速比分配 2）消除传动齿轮间隙 措施: 刚性调整法 柔性调整法 进给系统传动齿轮间隙的消除 刚性调整法 直齿轮偏心轴套式 锥度齿轮垫片调整式 斜齿轮（双片薄齿轮＋垫片）式 柔性调整法 直齿轮双齿轮错齿式 锥度齿轮压力弹簧式 斜齿轮碟型弹簧式 直齿轮偏心轴套式消除间隙结构 锥度齿轮式垫片消除间隙结构 斜齿轮消除间隙结构（双片薄齿轮＋垫片） 双齿轮错齿式消除间隙结构 压力弹簧式消除间隙结构 5.3 数控机床的进给传动系统 5.3.2联轴节 伺服电极与主轴通过联轴节相联 锥销联接 锥销侧方 互为