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第三章 金属切削机床 机床是制造机器的机器，被称为工作母机，根据加工工艺方法的不同，机床可分为：金属切削机床、锻压机床、电加工机床、坐标测量机、铸造机床、热处理机床等。 本章主要介绍金属切削机床。 第二节 金属切削机床部件 一.传动系统 传动系统一般由动力源 、变速装置及执行件，以及开停、换向和制动机构等部分组成。 1.动力源给执行件提供动力，并使其得到一定的运动速度和方向； 2.变速装置传递动力以及变换运动速度； 3.执行件执行机床所需的运动，完成旋转或直线运动。 第二节 金属切削机床部件 1.主传动系统 主传动系统可按不同的特征来分类： ⑴按驱动主传动的电动机类型可分为两大类：交流电动机驱动和直流电动机驱动。 ⑵按传动装置类型可分为：机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置以及它们的组合。 第二节 金属切削机床部件 ⑶按变速的连续性可以分为：分级变速传动和无级变速传动。 分级变速传动在一定的变速范围内只能得到某些转速，变速级数一般不超过20～30级。 无级变速传动可以在一定的变速范围内连续改变转速，以便得到最有利的切削速度；能在运转中变速，便于实现变速自动化；能在负载下变速，便于车削大端面时保持恒定的切削速度，以提高生产效率和加工质量。 第二节 金属切削机床部件 2.进给传动系统 根据加工对象、成形运动、进给精度、运动平稳性及生产率等因素的要求，主要有机械进给传动、液压进给传动、电伺服进给传动等。 机械进给传动系虽然结构较复杂，制造及装配工作量较大，但由于工作可靠，便于检查和维修，仍有很多机床采用。电伺服进给传动系统广泛应用于数控机床。 第二节 金属切削机床部件 电气伺服系统是数控装置和机床之间的联系环节，是以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统，其作用是接受来自数控装置发出的进给脉冲，经变换和放大后驱动工作台按规定的速度和距离移动。 第二节 金属切削机床部件 ⑴ 电伺服进给传动系统的控制类型 a)开环系统：这类系统的定位精度较低，但系统简单，调试方便，成本低。适用于精度要求不高的数控机床中； b)闭环系统：可以消除整个系统的误差、间隙和失动，其定位精度取决于检测装置的精度，其控制精度、动态性能等较开环系统好；但系统比较复杂，安装、调整和测试比较麻烦，成本高，用于精密型数控机床上； 第二节 金属切削机床部件 c)半闭环系统：稳定性较好。与闭环相比，半闭环系统结构简单，调整容易，价格低，所以应用较多。 开环系统 开环系统对工作台实际位移量没有检测和反馈装置。数控装置发来的每一个进给脉冲由步进电动机直接变换成一个转角 (步距角)，再通过齿轮 (或同步齿形带、滚珠丝杠螺母) 带动工作台移动。 闭环系统 在闭环系统中，使用位移测量元件测量机床执行部件的移 (转) 动量，将执行部件的实际移 (转) 动量和控制量进行比较，比较后的差值用信号反馈给控制系统，对执行部件的移 (转) 动进行补偿，直至差值为零。 半闭环系统 如果检测元件不是直接安装在执行部件上，而是安装在进给传动系中间部位的旋转部件上，称之为半闭环系统。 半闭环系统 图c)是将检测元件和伺服电动机一起安装在丝杠的端部。 第二节 金属切削机床部件 第二节 金属切削机床部件 ⑵ 电气伺服进给系统驱动部件 电气伺服进给系统由伺服驱动部件和机械传动部件组成。伺服驱动部件有步进电动机、直流伺服电动机、交流伺服电动机等。 第二节 金属切削机床部件 1)步进电动机 优点： 1)转速可以在很宽的范围内调节； 2)可以控制电动机的正转或反转； 3)没有累积误差，结构简单，使用、维修方便，制造成本低。 缺点是效率较低，发热大，有时会“失步”。 用途：适用于中、小型机床和速度精度要求不高的地方。 第二节 金属切削机床部件 2)直流伺服电动机 优点： 1)转子直径较小、轴向尺寸大； 2)转动惯量小，因此响应时间快。 缺点：额定扭矩较小，一般必须与齿轮降速装置相匹配。 用途：用于高速轻载的小型数控机床中。 第二节 金属切削机床部件 3)交流伺服电动机 优点： 1)可靠性好、结构简单、 体积小、重量轻、动态响应好； 2)效率高、调速范围广、响应频率高。 缺点：带动惯性负载能力差，一般需用齿轮减速装置。 用途：多用于中小型数控机床。 第二节 金属切削机床部件 4)直线伺服电动机适应超高速加工技术发展的需要而出现的一种新型电动机。可直接驱动工作台进行直线运动，使工作台的加/减速提高到传统机床的10～20倍，速度提高3～4倍。