第10章 数控机床的主传动系统.ppt

第十章数控机床的主传动,10.1主传动系统的要求与特点10.2主轴部件结构10.3典型机床主轴的结构,第十章数控机床的主传动,10.1主传动系统的要求与特点,10.1.1对主传动系统的要求,1主轴转速高，变速范围广，并可无级变速2主轴传动平稳，噪声低，精度高3具有良好的抗振性和热稳定性4能实现刀具的快速和自动装卸,主传动的作用：产生主切削力,10.1.2主传动变速的配置,1由调速电动机直接驱动的主传动,特点：结构紧凑，简化主轴箱结构，但输出转矩小，电动机发热对主轴精度影响较大。,10.1.2主传动变速的配置,2通过带传动的主传动,特点：结构简单，安装调试方便，但变速范围受电动机调速范围的限制，只适用于低转矩特性要求的主轴。主要应用在小型数控机床上。,10.1.2主传动变速的配置,3带有变速齿轮的主传动,特点：能满足主轴输出转矩特性要求，变速范围广。但结构复杂，主要应用在大、中型数控机床上。,4、电主轴,图102电主轴,10.1.2主传动变速的配置,电机内置及直接驱动好处：1、带轮或者齿轮传动会在高速下加剧振动，产生噪音，影响加工效果。2、高速加工需要快速准停，直接驱动会较少转动惯量。3、电机内置可提高主轴刚度，提高了系统固有频率。4、运行平稳，延长寿命。5、结构简单紧凑，便于专业化生产。,坏处：不利于散热，需要专业的冷却装置。,（1）电主轴所融合的技术：高速轴承技术高速电机技术润滑冷却装置内置脉冲编码器自动换刀装置高速刀具的装卡方式高频变频装置,图103主轴连接图,10.2主轴部件结构,10.2.1主轴本体10.2.2主轴部件的支承10.2.3刀具自动夹紧装置和吹屑装置10.2.4主轴的润滑10.2.5主轴准停装置,10.2.1主轴本体,图104加工中心主轴,主轴部件的要求：主轴的回转精度、部件的结构刚度和抗振性、运转温度和热稳定性以及部件的耐磨性和精度保持能力。,a）车床主轴端部b）镗、铣床主轴端部c）磨床主轴端部图105主轴端部的结构形状,10.2.2主轴部件的支承,1主轴部件常用滚动轴承的类型,a）双列圆柱滚子轴承b）60o角接触推力调心球轴承c）双列圆锥滚子轴承1左内圈2、4滚珠3外圈5右内圈6隔套图107常用轴承的种类,2主轴滚动轴承的配置,主轴轴承常见的支撑形式(a)形式一；(b)形式二；(c)形式三,1、前支撑采用双列短圆柱滚子轴承和60角接触双列向心推力球轴承组合，后支撑采用成对向心推力球轴承。可提高主轴的综合刚度，满足强力切削的要求。普遍用于各类数控机床主轴。,2主轴滚动轴承的配置,2）前支撑采用高精度双列向心推力球轴承。向心推力轴承有良好的高速性，主轴最高转速可达4000rmin，但承载能力小，适于高速、轻载、高精密的数控机床主轴。3）前后支撑分别采用双列和单列圆锥滚子轴承。径向和轴向刚度高，能承受重载荷，其安装、调整性能好，但限制了主轴转速和精度，因此可用于中等精度、低速、重载的数控机床的主轴。,10.2.3刀具自动夹紧装置和吹屑装置,图109立式加工中心主轴部件,机床采用的是724号锥柄刀具，锥柄的尾端安装有拉钉，拉杆通过4个钢球拉住拉钉的凹槽，使刀具在主轴锥孔内定位及夹紧。,10.2.4主轴的润滑与密封,（1）油气润滑方式这种润滑方式近似于油雾润滑方式，所不同的是，油气润滑是定时定量地把油雾送进轴承空隙中，这样既实现了油雾润滑，又不致于油雾太多而污染周围空气；后者则是连续供给油雾。,1、润滑方式,10.2.4主轴的润滑与密封,（2）喷注润滑方式它用较大流量的恒温油(每个轴承34Lrain)喷注到主轴轴承，以达到润滑、冷却的目的。这里要特别指出的是，较大流量喷注的油，不是自然回流，而是用排油泵强制排除，同时，采用专用高精度大容量恒温油箱，油温变动控制在05以内。,图1012突入滚道润滑用特种轴承,10.2.4主轴的润滑与密封,（3）突入滚道式润滑方式,2防泄漏与密封,图1013卧式加工中心主轴前支承的密封结构,1，7向外气环2，9向内气环3，5轴承4机床主轴6前内隔环8.鼻端罩10外压环11后轴承压环图1014CL-20高速全功能数控车床主轴空气隔离气密封,又称为主轴定位功能，这是自动换刀所必需的功能。在自动换刀的镗铣加工中心上，切削的转矩通常是通过刀杆的端面键来传递的，这就要求主轴具有准确定位于圆周上特定角度的功能。,主轴准停阶梯孔或精镗孔示意图,当加工阶梯孔或精镗孔后退刀时，为防止刀具与小阶梯孔碰撞或拉毛已精加工的孔表面，必须先让刀，再退刀，因此，刀具就必须具有定位功能。,10.2.5主轴准停装置,10.2.5主轴准停装置,图1015主轴准停示意图,图1016主轴准停镗背孔示意图,主轴准停装置：分为机械准停和电气准停,图1017主轴准停控制,图1018定位盘准停原理示意图,2、机械准停（1）V形槽轮定位盘准停机构,图1019凸轮准停装置,（2）端面螺旋凸轮准停装置,图1020磁传感器准停控制系统构成,3、电气准停控制,（1）磁传感器主轴准停装置,图1021磁发体在主轴上的位置示意图,图1022磁传感器准停时序图,图1023编码器型主轴准停结构,（2）编码器型主轴准停装置,图1025数控系统控制主轴准停结构,10.3典型机床主轴的结构,10.3.1数控车床的主轴部件10.3.2自动换刀数控铣床的主轴部件,10.3.1数控车床的主轴部件,1主轴的支承与润滑数控车床主轴的支承配置形式主要用三种：前支承采用双列圆柱滚子轴承和60角接触双列球轴承组合，后支承采用成对安装的角接触轴承。这种配置形式使主轴的综合刚度大幅度提高，普遍应用于各类数控机床主轴。前轴承采用高精度双列（或三列）角接触球轴承，后支承采用单列（或双列）角接触球轴承，这种配置适用于高速、轻载和精密的数控机床主轴；前后轴承采用双列和单列圆锥滚子轴承，适用于中等精度、低速与重载的数控机床主轴。,图1026TND360数控车床主轴组件,2卡盘,图1027液压驱动动力自定心夹盘,3主轴编码器,图1028光电脉冲发生器原理图,10.3.2自动换刀数控铣床的主轴部件,1主轴箱（1）滑枕式。数控落地