数控机床机构与主传动

1、数控机床数控机床的机构要求与主轴李飞腾2016.4.21123模块化和机电一体化、机床的静，动刚度、减少机床热变形、减少运动件的摩擦和消除间隙、提高机床寿命、减少辅助时间数控机床的结构要求变速齿轮主传动-大、中型数控机床皮带传动主传动-小型数控机床调速电机直接驱动主传动配置方式数控机床主轴轴承配置形式主轴内刀具自动夹紧和切削清除装置主轴准停装置主轴部件数控机床的结构要求u 数控机床通常由床身、立柱、主轴箱、工作台、刀架系统及电气总成组成。u 机电一体化，综合考虑机械和电气两方面的有机结合。u eg. 机床的主轴系统不再是齿轮和带轮的机械传动，而是 以交流伺服电动机为基础的电主轴。模块化和机电一

2、体化电主轴1234567891011121 1 H Hybrid C Ceramics B Bearings HCB HCB ( 陶瓷轴承 )7 7 Oil air line for DLSDLSDLS DLS ( 油雾润滑回路 )2 2 H Hybrid C Cylindrial R Roller B BearingHCRB HCRB ( 径向滚针轴承)8 8 H Hydraulic P Preload S SystemHPS HPS ( 液压锁紧系统 )3 3 Stator H High P Power I Induction M MotorHPIM HPIM ( 马达定子 )9 9 T

3、Temperature M Monitoring S SystemTMS TMS ( 温度监视系统 )4 4 Labyrinth with P Protecting A Air F FlowPAF PAF ( 气路密封回路 )10 A10 Acceleration S SensorAS AS ( 加速度传感器 )5 5 A Analog S Sensor S SystemASS ASS ( 模拟量传感器 ) 11 C11 Coolant T Through U UnitCTU CTU ( 冷却回路单元 )6 6 Encoder for CLSCLSCLS CLS ( 编码器 ) 12 A12

4、Axial M Movement S SensorAMS AMS ( 轴运动传感器)数控机床的结构要求u 采用三支承轴承，双列短圆柱滚子轴承和角接触球轴承u 加强肋板，刚度提高显著u 重块平衡减少机构变形u 减少刀具外伸长度、增大刀架底座尺寸来提高刀架刚度u 减少振动u 提高阻尼系数是改善抗振性的有效方法提高机床的静、动刚度减少机床热变形u 机床热变形的主要原因是热源及机床各部分的温差u 主轴是产生内部热源的 “大头”，采用精密滚动轴承和对轴承进行油雾润滑外，还可采用静压轴承u 控制温升u 改善机床结构数控机床的结构要求采用滚动导轨和静压导轨可减少摩擦减少摩擦和传动间隙考虑导轨、进给丝杠、主轴

5、的耐磨性保证良好的润滑提高机床寿命和精度保持性采用多主轴、多刀架、多工作台、自动换刀装置以减少换刀时间减少辅助时间NHC 6300高端重型切削机床 数控机床主传动变速齿轮主传动皮带传动调速电机直接驱动机床主轴配置形式前支承双列短圆柱滚子和双列接触球推力球轴承，后支承向心推力球轴承前轴承高精度双列向心推力球轴承双列和单列圆锥滚子轴承补充：电机的分类电机伺服电机步进电机直流伺服电机交流伺服电机步进电机步进电机是将电脉冲信号转变为角位移和线位移的开环控制元件。它可以通过控制脉冲的频率来实现速度控制，也可以通过控制脉冲的个数实现位置控制。电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，不受负载影

6、响。http:/ 电机的分类特点：天生具有控制转角的功能，控制和驱动电路不算复杂，可以直接利用计算机输出的脉冲信号简单有效地驱使机械装置获得精确地位移。选型原则：u 电机的步距角要满足系统运动分辨力的要求u 惯量比JL/JM满足要求u 电机必要的转矩TM等于最大负载转矩Tmax乘以安全系数su 电机工作点全部在电机矩频特性曲线之下需要进行位置控制的机械装置，常采用步进电机作为动力源进行开环控制。伺服电机伺服电机在自动控制系统 中，用作执行件，把收到的电信号转换成电动机轴上的角位移和角速度输出。分为直流和交流两大类。伺服主要靠脉冲来定位。可以这么理解，伺服电机收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移。伺服电机具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样和伺服电机接受的脉冲形成闭环。这样，系统便会知道多少脉冲给伺服电机，同时收了多少脉冲回来。因而，可以很精确地控制电机的转动，实现精确定位。http:/ bearing-滚珠轴承Roller bearing-滚柱轴承轴承：BearingBending stiffness-弯曲刚度Spring stiffness-弹簧刚度刚度：StiffnessProcessing precision-加工精度Pos