数控机床机构与主传动

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。机电一体化，综合考虑机械和电气两方面的有机结合。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。模块化和机电一体化电主轴1

HybridCeramicsBearings

HCB(陶瓷轴承) 7

OilairlineforDLS DLS(油雾润滑回路)2HybridCylindrialRollerBearing

HCRB(径向滚针轴承) 8HydraulicPreloadSystem HPS(液压锁紧系统)3StatorHighPowerInductionMotor HPIM(马达定子) 9TemperatureMonitoringSystem TMS(温度监视系统)4LabyrinthwithProtectingAirFlow PAF(气路密封回路) 10AccelerationSensor AS(加速度传感器)5

AnalogSensorSystem ASS(模拟量传感器) 11CoolantThroughUnit CTU(冷却回路单元)6EncoderforCLS

CLS(编码器) 12AxialMovementSensor AMS(轴运动传感器)数控机床的结构要求采用三支承轴承，双列短圆柱滚子轴承和角接触球轴承加强肋板，刚度提高显著重块平衡减少机构变形减少刀具外伸长度、增大刀架底座尺寸来提高刀架刚度减少振动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机床热变形的主要原因是热源及机床各部分的温差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，还可采用静压轴承控制温升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NHC6300高端重型切削机床数控机床主传动大、中型数控机床常采用。滑移齿轮的移位大都采用液压拨叉或液压油缸变速齿轮主传动小型机床，优点：振动与噪声小。只适用于低扭矩特性要求的主轴。皮带传动提高主轴刚度，缩短传动链，但输出扭矩小，电机发热对主轴精密影响大。调速电机直接驱动机床主轴配置形式高强度，强切削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高速、轻载、精密低速、重载、中等精度补充：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按控制方式分：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，不受负载影响。http:///view/602e6d105f0e7cd184253643.html?from=search

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：电机的步距角要满足系统运动分辨力的要求惯量比JL/JM满足要求电机必要的转矩TM等于最大负载转矩Tmax乘以安全系数s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。步进电机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:///dianzichangshi/20100109157097.html电子发烧友直流伺服电机结构图直流伺服电机直流伺服电机具有良好的启动、制动和调速特性。可以方便地在宽范围内实现无极调速。分为电励磁式和永磁式，使用最多的是永磁式直流伺服电机。当机械装置需要频繁进行速度调节和方向转换时，一般采用直流电机作动力源。选型原则：电机的额定转速大于负载所需的最高转速电机的峰值转矩大于负载所需的最大转矩电机的额定转矩的80%大于附在的等效转矩交流伺服电机交流伺服电动机具有转子惯量小、动态响应好、重量轻、转速高等特点。使用交频电源，控制电路和控制算法较复杂，成本高，但性能高效，使用于对性能要求高的场合。多用在现代数控机床上。交流伺服电机番外：专业词汇Ballbearing----滚珠轴承Rollerbearing----滚柱轴承轴承：BearingBendingstiffness----弯曲刚度Springstiffness---弹簧刚度刚度：StiffnessProcessingprecision--