《数控机床概论》第九讲(50分钟+视频)课件

1、3.2 数控机床的主传动系统内容回顾 主传动系统是用来实现机床主运动的传动系统，主要包括主轴电动机、传动系统、主轴组件。一、主传动调速方式带有变速齿轮的主传动通过带传动的主传动 用两个电机分别驱动主轴调速电机直接驱动主轴传动二、主传动机械结构1、主轴端部的结构形式2、主轴部件的支承滚动轴承液体静压轴承 气体静压轴承磁力轴承或陶瓷滚珠轴承 （1）主轴常用的几种滚动轴承类型（2）主轴滚动轴承的配置（3）主轴滚动轴承的预紧主轴准停的目的： 刀具装在主轴上，切削时切削转矩除依靠锥孔的摩擦力来传递，还需要通过主轴上的端面键和刀柄上的键槽来传递，因此数控机床在完成ATC（刀具自动交换）的动作过程中，必须保

2、证刀柄上的键槽对准主轴的端面键，为满足主轴这一功能而设计的装置称为主轴准停装置。3、数控机床主轴准停装置（1）机械控制方式(端面螺旋凸轮、V形槽定位盘准停装置) 由主轴、定位盘、V形槽、定位销、定位液压缸、准停到位检测开关LS2、准停释放信号开关LS1等构成。 V形槽定位盘准停装置 执行准停控制指令时，主轴降速至某一可以设定的低速转动，当无触点开关有效信号被检测到后，立即使主轴电动机停转并断开主轴传动链。同时定位液压缸定位销伸出，并压向定位盘。 定位销插入V形槽，准停到位，检测开关LS2发出信号，表明准停动作完成。限位开关LSl为准停释放信号，如果LS1发出信号，表明定位销退出了V形槽。上述准

3、停控制可由PLC实现。 （2）电气控制方式(磁传感器型、编码器型、数控系统控制) 磁传感器主轴准停控制结构图 当主轴需要准停时，数控装置发出主轴准停指令，主轴电动机立即减速至准停速度，使主轴以低速回转。当磁发体与磁传感器对准时，磁传感器发出信号，主轴驱动立即进入以磁传感器为反馈元件的位置闭环控制，目标位置即为准停位置。准停完成后，主轴驱动装置输出准停完成信号给数控系统，从而可进行自动换刀或其它相关动作。 编码器主轴准停控制结构图 这种主轴准停方式可采用主轴电动机内部安装的编码器信号，或在主轴上直接安装另外一个编码器。主轴驱动装置内部可自动转换状态，使主轴驱动处于速度控制或位置控制状态。3.3

4、数控机床的进给传动系统 数控机床进给传动系统承担了数控机床各直线坐标轴、回转坐标轴的定位和切削进给。进给系统的传动精度、灵敏度和稳定性直接影响被加工件的最后轮廓精度和加工精度。一、对数控机床进给传动系统的要求低惯量： 进给传动系统需经常启动、停止、变速或反向运动，若机械传动装置惯量大，就会增大负载并使系统动态性能变差。 在满足强度与刚度的前提下，尽可能减小运动部件的自重及各传动元件的直径和自重。低摩擦阻力： 进给传动系统要求运动平稳、定位准确、快速响应特性好，必须减小运动件的摩擦阻力。高刚度： 进给传动系统的高刚度主要取决于滚珠丝杠副或蜗轮蜗杆副及其支承部件的刚度。刚度不足和摩擦阻力会导致工作

5、台产生爬行现象及造成反向死区，影响传动准确性。 所以导轨必须采用具有较小摩擦系数和高耐磨性的滚动导轨、静压导轨和滑动导轨等。 缩短传动链，合理选择丝杠尺寸及对滚珠丝杠副和支承部件的预紧是提高传动刚度的有效途径。高谐振： 为了提高进给的抗振性，应使机械构件具有较高的固有频率和合适的阻尼，一般要求进给传动系统的固有频率应高于伺服驱动系统的固有频率23倍。无传动间隙： 为了提高位移精度，减少传动误差，对采用的各种机械部件首先要保证加工精度，其次要尽量消除各种间隙，因为机械间隙是造成进给传动系统反向死区的另一主要原因。 对传动链的各个环节，包括联轴器、齿轮传动副及支承部件均应采用消除间隙的各种结构措施

6、。 齿轮1装在电动机4输出轴上，电动机通过偏心轴套2安装在机床齿轮箱座孔内。转动偏心轴套2，可以调整齿轮1和齿轮3之间的中心距，从而消除齿侧间隙。 （1）偏心轴套调整法（刚性）偏心轴套式调整间隙机构1、直齿圆柱齿轮副间隙消除 如图所示为一个带有锥度的齿轮来消除间隙的结构，一对啮合着的圆柱齿轮，若它们的节圆之间沿着齿厚方向制成一个较小的锥度，只要改变垫片3的厚度就能够改变齿轮2和齿轮1的轴向相对位置，从而消除了齿侧间隙。（2）锥度齿轮调整法（刚性）1、直齿圆柱齿轮副间隙消除（3）双片薄齿轮错齿调整法（柔性） 在一对啮合的齿轮中，其中一个是宽齿轮，另一个由两薄片齿轮组成。薄片齿轮1和2上各开有轴向圆弧槽，并在两齿轮的槽内各压配有安装弹簧4的短圆柱3。在弹簧4的作用下使齿轮1和2错位，分别与宽齿轮的齿槽左右侧贴紧，消除了齿轮副的侧隙。1、直齿圆柱齿轮副间隙消除 其原理与错齿调整法相同。斜齿轮3和4的齿形拼装在一