数控机床的机械传动结构

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5. 2数控机床的主传动系统
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5. 2数控机床的主传动系统
5. 2. 3主轴部件
(一)数控机床的主轴与主轴箱 1.数控机床的主轴 主轴是主轴组件的重要组成部分。它的结构尺寸和形状、制 造精度、材料及热处理等，对主轴组件的工作性能有很大的影响。 主轴结构随主轴系统设计要求的不同而有多种形式。 主轴的主要尺寸参数包括:主轴直径、内孔直径、悬伸长度和 支承跨度。评价和考虑主轴主要尺寸参数的依据是主轴的刚度、 结构工艺性和主轴组件的工艺适用范围。 主轴的轴端用于安装夹具和刀具，要求夹具和刀具在轴端定 位精度高，定位刚度好，装卸方便，同时使主轴的悬伸长度短。 主轴端部的结构形状都已标准化了，如图5一11所示为几种机床上 通用的结构形式。
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3.由调速电机直接驱动的主传动 如图5一10所示为由调速电机直接驱动的主传动，电动机直接
带动主轴运动，简化了主轴箱体与主轴的结构，有效地提高了主 轴部件的刚度。其优点是主轴部件结构紧凑、惯性小、重量轻， 可提高启动和停止的响应特性，有利于控制振动和噪声;缺点是电 动机运转产生的热量使主轴产生热变形，并且主轴输出扭矩较小， 电动机发热对主轴的精度影响较大。
主轴准停功能又称主轴定位功能(Spindle Specified Position Stop ) ,即当主轴停止时能控制其停于固定位置，它是自动换刀所 必需的功能。在自动换刀的锁铣加工中心上，切削的转矩通常是 通过刀杆的端面键传递的。这就要求主轴具有准确定位于圆周上 特定角度的功能，如图5一13所示 。
(5)主轴作旋转运动又作行星运动的主轴组件 2.主轴内刀具的自动夹紧和切屑清除装置
在带有刀库的自动换刀数控机床中，为实现刀具在主轴上的自 动装卸，其主轴必须设计有刀具的自动夹紧机构。自动换刀立式 铣锁床主轴的刀具夹紧机构如图5一12所示。
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自动清除主轴孔中切屑和灰尘是换刀操作中的一个不容忽视 的问题。如果在主轴锥孔中掉进了切屑或其他污物，在拉紧刀杆 时，主轴锥孔表面和刀杆的锥柄就会被划伤，甚至使刀杆发生偏 斜，破坏了刀具的正确定位，影响加工零件的精度，甚至使零件 报废。为了保持主轴锥孔的清洁，常用压缩空气吹屑。图5一13的 活塞6的中心钻有压缩空气通道，当活塞向左移动时，压缩空气经 拉杆4吹出，将主轴锥孔清理干净。喷气头中的喷气小孔要有合理 的喷射角度，并均匀分布，以提高其吹屑效果 3.主轴准停装置
第5章数控机床的机械传动结构
5. 1数控机床机械结构的主要特点 5. 2数控机床的主传动系统 5. 3数控机床的进给传动系统 5. 4数控机床的导轨
5. 1数控机床机械结构的主要特点
1.高刚度和高抗震性 2.高灵敏度 3.热变形小 4.高精度保持性 5.高可靠性 6.结构简单、操作方便、自动化程度高
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5. 2. 1数控机床主传动系统的要求与特点
1.数控机床对主传动系统的要求 (1)宽调速、无级变速 (2)高刚度、低噪声 (3)高抗震性、高热稳定性 2.数控机床主传动系统的特点
(1)较高的主轴转速和较宽的调速范围。 (2)较大的刚度和较高的精度。 (3)良好的抗震性和热稳定性。 (4)良好的适用性。
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(二)主轴组件 1.主轴组件的类型
(1)只作旋转运动的主轴组件。此类主轴结构较为简单，如车床、铣 床和磨床等的主轴组件。
(2)既有旋转运动又有轴向进给运动的主轴组件。如钻床和锁床等的 主轴组件。其主轴组件与轴承装在套筒内，主轴在套筒内作旋转 主运动，套筒在主轴箱的导向孔内作直线进给运动。
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5. 2. 2主传动的变速方式
1.具有变速齿轮的主传动 如图5一7所示具有变速齿轮的主传动，一般大、中型数控机
床多采用这种方式。它通过几对齿轮降速，扩大了输出扭矩，确 保低速时的输出扭矩特性的要求。有一部分小型数控机床也采用 这种传动方式，以获得强力切削时所需要的扭矩。滑移齿轮的移 位大都采用液压拨叉或直接由液压油缸带动齿轮实现。
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2.通过带传动的主传动 如图5 -8所示为通过带传动的主传动，这种方式主要应用在小
型数控机床上，可克服齿轮传动时引起振动和噪声的缺点，但它 只能适用于低扭矩特性要求。
数控机床上采用的带传动通常是同步齿形带传动，如图5一9 所示。它是综合了带、链传动优点的新型传动方式，主要特点有: ①传动效率高，可达98%以上 ②无滑动，传动比准确 ③传动平稳，噪声小 ④使用范围较广，速度可达50 m/s，传递功率由几瓦至数千瓦 ⑤维修保养方便，不需要润滑 ⑥安装时中心距要求严格，带与带轮制造工艺较复杂，成本高
(3)既有旋转运动又有轴向调整移动的主轴组件。如滚齿机、部分立 式铣床等的主轴组件。主轴在套筒内作旋转主运动，并可根据需 要随主轴套筒一起作轴向调整移动。
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(4)既有旋转运动又有径向进给运动的主轴组件。如卧式锁床的平旋 盘主轴部件、组合机床的锁孔车端面头主轴组件。主轴作旋转运 动时，装在主轴前端平旋盘上的径向块可带动刀具作径向进给运 动。
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2.数控机床的主轴箱 对于一般数控机床和加工中心来说，由于采用了电动机无级
变速，减少了机械变速装置，因此，主轴箱的结构较普通机床简 化，但主轴箱材料要求较高，一般用HT250或HT300，制造与装 配精度也较普通机床要高。
对于数控落地铣锁床来说，主轴箱结构比较复杂，主轴箱可沿 立柱上的垂直导轨作上下移动，主轴可在主轴箱内作轴向进给运 动，除此以外，大型落地铣锁床的主轴箱结构还有携带主轴的部 件作前后进给运动的功能，它的进给方向与主轴的轴向进给方向 相同。此类机床的主轴箱结构通常有两种方案，即滑枕式和主轴 箱移动式