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1、數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)
第一節(jié) 概述
1、對主傳動系統(tǒng)的要求
(1) 調(diào)速范圍 : 多用途、通用性大的機(jī)床要求主軸的調(diào)速范圍大，低速大轉(zhuǎn)矩 功能，較高的速度，如車削加工中心。
(2) 熱變形 : 電動機(jī)、主軸及傳動件都是熱源。低溫升、小的熱變形是對主傳 動系統(tǒng)要求的重要指標(biāo)。
(3) 主軸的旋轉(zhuǎn)精度和運(yùn)動精度 : 主軸的旋轉(zhuǎn)精度是指裝配后，在無載荷、低 速轉(zhuǎn)動條件下測量主軸前端和距離前端 300mn處的徑向圓跳動和端面圓跳動值。主 軸在工作速度旋轉(zhuǎn)時測量上述的兩項精度稱為運(yùn)動精度。數(shù)控機(jī)床要求有高的旋轉(zhuǎn) 精度和運(yùn)動精度。 (4) 主軸的靜剛度和抗振性 : 數(shù)控機(jī)床加工精度較高，主軸的轉(zhuǎn)
2、速又很高，因此對主軸的靜剛度和抗振性要求較高。主軸的軸頸尺寸、軸承類型及 配置方式，軸承預(yù)緊量大小，主軸組件的質(zhì)量分布是否均勻及主軸組件的阻尼等對 主軸組件的靜剛度和抗振性都會產(chǎn)生影響。 (5) 主軸組件的耐磨性 : 主軸組件必須 有足夠的耐磨性，使之能夠長期保持良好的精度。
2、主軸變速方式
(1) . 無級變速
(2) ( 分段無級變速 :1) 帶有變速齒輪的主傳動 2)通過帶傳動的主傳動 3) 用兩 個電動機(jī)分別驅(qū)動主軸
(3) ( 液壓撥叉變速機(jī)構(gòu) 在帶有齒輪傳動的主傳動系統(tǒng)中，齒輪的換擋主要靠 液壓撥耳來完成
3、主軸部件
主軸部件是機(jī)床的一個關(guān)鍵部件，它包括主軸的支承、
3、安裝在主軸上的傳動零 件等。
機(jī)床的主軸部件滿足的要求 : 主軸的回轉(zhuǎn)精度、部件的結(jié)構(gòu)剛度和抗振性、運(yùn) 轉(zhuǎn)溫度和熱穩(wěn)定性以及部件的耐磨性和精度保持能力等。
對于數(shù)控機(jī)床尤其是自動換刀數(shù)控機(jī)床，為了實(shí)現(xiàn)刀具在主軸上的自動裝卸與 夾持，還必須有刀具的自動夾緊裝置、主軸準(zhǔn)停裝置和主軸孔的清理裝置等結(jié)構(gòu)。
(1) 、主軸端部的結(jié)構(gòu)形狀 主軸端部用于安裝刀具或夾持工件的夾具，在設(shè)計要求上，應(yīng)能保證定位準(zhǔn) 確、安裝可靠、聯(lián)接牢固、裝卸方便，并能傳遞足夠的轉(zhuǎn)矩
主軸為空心，前端有莫氏錐度孔，用以安裝頂尖或心軸。
1)莫氏錐度是一個錐度的國際標(biāo)準(zhǔn)，用于靜配合以精確定位。錐度很小，利用 摩擦力可以傳遞
4、一定的扭矩，方便拆卸。莫氏錐度又分為長錐和短錐 , 長錐多用于 主動機(jī)床的主軸孔 , 短錐用于機(jī)床附件和機(jī)床連接孔 ,
(2) 主軸部件的支承
機(jī)床主軸帶著刀具或夾具在支承中作回轉(zhuǎn)運(yùn)動，應(yīng)能傳遞切削轉(zhuǎn)矩承受切削抗 力，并保證必要的旋轉(zhuǎn)精度。機(jī)床主軸多采用滾動軸承作為支承，對于精度要求高 的主軸則采用動壓或靜壓滑動軸承作為支承。
(3) 滾動軸承的精度
主軸部件所用滾動軸承的精度有高級 E、精密級D特精級C和超精級B。前支 承的精度一般比后支承的精度高一級，也可以用相同的精度等級。普通精度的機(jī)床 通常前支承取C、D級，后支承用D E級。特高精度的機(jī)床前后支承均用 B級精度
液體靜壓軸承
5、和動壓軸承主要應(yīng)用在主軸高轉(zhuǎn)速、高回轉(zhuǎn)精度的場合，對于要 求更高轉(zhuǎn)速的主軸，可以采用空氣靜壓軸承，這種軸承達(dá)每分鐘幾萬轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，有 非常高的回轉(zhuǎn)精度。 (4)( 主軸滾動軸承的預(yù)緊
所謂軸承預(yù)緊，就是使軸承滾道預(yù)先承受一定的載荷，不僅能消除間隙而且還 使?jié)L動體與滾道之間發(fā)生一定的變形，從而使接觸面積增大，軸承受力時變形減 少，抵抗變形的能力增大。
常用的預(yù)緊方法 :1) 軸承內(nèi)圈移動 2) 修磨座圈或隔套
(5)( 主軸箱
1) 滑枕式
2) 滑枕主軸箱移動式
主軸箱的結(jié)構(gòu) : 為了增加轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)距，主傳動采用齒輪變速傳動方式。主 軸轉(zhuǎn)速分為低速區(qū)域和高速區(qū)域。低速區(qū)域傳動路線是
6、 : 交流主軸電動機(jī)經(jīng)彈性聯(lián) 軸器、齒輪、齒輪、齒輪、齒輪 、齒輪、齒輪到主軸。高速區(qū)域傳動路線是 : 交流 主軸電動機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器及牙嵌離合器、齒輪、齒輪到主軸。變換到高速擋時，由液壓 活塞推動撥叉向左移動，此時主軸電動機(jī)慢速旋轉(zhuǎn)，以利于牙嵌離合器嚙合。
主軸部件結(jié)構(gòu)
1) 刀具自動夾緊裝置 2) 清潔裝置 3) 卸荷裝置 4) 主軸準(zhǔn)停裝置
(6) 主軸準(zhǔn)停裝置 主軸準(zhǔn)停功能又稱主軸定向功能，即當(dāng)主軸停止時，控制其停于固定的位置， 這是自動換刀所必須的功能。在自動換刀的數(shù)控鏜銑加工中心上，切削轉(zhuǎn)矩通常是 通過刀桿的端面鍵來傳遞的。這就要求主軸具有準(zhǔn)確定位于圓周上特定角度的功 能。當(dāng)加工階
7、梯孔或精鏜孔后退刀時，為防止刀具與小階梯孔碰撞或拉毛已精加工 的孔表面，必須先讓刀，后再退刀，而要讓刀，刀具必須具有準(zhǔn)確功能
1) 機(jī)械準(zhǔn)停
2) 電氣準(zhǔn)停控制 優(yōu)點(diǎn) : 簡化機(jī)械結(jié)構(gòu) , 縮短準(zhǔn)停時間 可靠性增加 性能價格 比提高 3) 磁傳感器主軸準(zhǔn)停
4) 編碼器型主軸準(zhǔn)停
1） 數(shù)控系統(tǒng)須具有主軸閉環(huán)控制的功能。
2）主軸驅(qū)動裝置應(yīng)有進(jìn)入伺服狀態(tài)的功能。通常為避免沖擊，主軸驅(qū)動都具有 軟起動等功能。 3） 通常為方便起見，均采用電動機(jī)軸端編碼器信號反饋給數(shù)控系 統(tǒng)，這時 主軸傳動鏈精度可能對準(zhǔn)停精度產(chǎn)生影響。
4）無論采用何種準(zhǔn)停方案 （特別對磁傳感器主軸準(zhǔn)停方式 ） ，當(dāng)需在主軸上安裝 元件時，應(yīng)注意動平衡問題。
數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)
