主轴驱动基本要求

主轴驱动基本要求

一．对主传动的要求

数控机床与普通机床一样，有主运动及进给运动。相应地，存在着主传动链及进给传动链。由于数控机床的高自动化及高精度，对主运动提出了更高的要求。

1．转速高，功率大：

数控机床对工件能完成大切削用量的粗加工及高速旋转下的精加工。粗加工时，扭矩大；精加工时，转速高。而数控机床的功率P=T•N，无论是T大，还是N大，都会使得功率大。2．变速范围宽，且能实现无级变速：

满足不同的加工要求，就要有不同的加工速度。由于数控机床的加工通常在自动的情况下进行，尽量减少人的参与，因而要求能够实现无级变速。

3．实现恒切削速度加工：

在加工端面时，为了保证端面稳定的加工质量，要求工件端面的各部位能保持恒定的线切削速度。

设：主轴的恒定的旋转速度为N，线速度V=N•ΠD，即随着直径的减少，V也在减少，为了获得稳定的线速度，随着加工的进行，通过调节主轴的转速N使得保持恒定的线切削速度。4．主传动链尽可能短：

传动链越短，则累积误差越小。

5．实现刀具的快速或自动装卸：

主运动是刀具旋转运动的数控机床，由于机床可以进行多工序加工，工序变换是时刀具也要更换，因此要求能够自动换刀。

二．主运动的变速方式及实现

1．分段无级变速：

•实现：交流或直流无级变速电机+齿轮变速

•适用范围：适用于大、中型数控机床，特别是粗加工的场合。确保低速时主轴输出大扭矩特性的要求。

•无级变速电机的特性：

从图中可以看出，无级变速电机低速时为恒扭矩输出；高速时为恒功率输出。

2．通过带传动的主传动：

•实现：交流或直流无级变速电机+同步带传动

•适用范围：适用于小型数控机床，特别是低扭矩特性要求的主轴

•带传动：

同步带是一种综合了带、链传动优点的新型传动。同步带的结构如图所示，带的工作面及带轮的外圆上均制成齿状，通过带轮与轮齿相啮合，作无滑动的啮合传动。

•带传动的优点：

ａ．无滑动，传动比准确。

ｂ．传动效率高，可达98﹪。

ｃ．传动平稳，噪声小（带传动具有吸振的功能）。

ｄ．使用范围较广，速度可达50m/s，传动比可达10左右，传递功率由几瓦至数千瓦。ｅ．维修保养方便，不需要润滑。

3．由调速电机直接驱动的主传动：

•实现：交流或直流无级变速电机

•适用范围：适用于主轴输出扭矩小的场合。

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#1楼数控机床的主轴部件

数控机床的主轴部件

一．主轴刀具自动装夹和切屑清除装置

这种装置主要用于主运动是刀具旋转运动的情形。如数控铣钻镗加工中心的主轴部件。典型结构为JCS—018立式镗铣床主轴部件。

1．基本构成：

•装刀部件：刀夹（1）、拉钉（2）、钢球（12）、端面键（13）；

•换刀部件：主轴（3）、拉杆（4）、碟形弹簧（5）、液压缸（7）、活塞（6）；

•吹扫部件：空压机、压缩空气管接头（9）

2．取用过刀具过程：

CNC发出换刀指令→液压缸（7）右腔进油→活塞（6）左移→推动拉杆（4）克服弹簧（5）的作用左移→带动钢球（12）移至大空间→钢球失去对拉钉（2）的作用→取刀

3．吹扫过程：

旧刀取走后→CNC发出指令→空压机启动→压缩空气经压缩空气管接头（9）吹扫装刀部位并用定时器计时

4．装刀过程：

时间到→CNC发出装刀指令→机械手装新刀→液压缸右腔回油→拉杆（4）在碟形弹簧的作用下复位→拉杆带动拉钉右移至小直径部位→通过钢球将拉钉卡死

二．主轴的准停功能

1．定义：主轴停车时要求停在一个固定位置的功能称为准停功能。

2．主轴为什么要有准停功能：

•自动换刀的数控镗床或铣床，切削转矩通常是通过主轴上的端面键和到柄上的键槽来传递的，因此每一次自动换刀时，都必须使刀柄上的键槽对准主轴的端面键，因而要求有准停功能。

•在加工精密孔系时，若每次都能在主轴固定的圆周位置上换刀，就能保证刀尖与主轴相对位置的一致性，从而减少被加工孔的尺寸的分散度。

3．主轴准停装置的工作原理：

主轴准停装置有机械式、电器式。下面介绍一种槽轮准停装置的工作原理。

•组成：

带V型槽的粗、精定位盘、油缸、定向活塞、无触点开关等。

•工作原理：

准停装置装在主轴尾部，其中粗定位盘用螺钉紧固在精定位盘上。当它停下后，主轴即被停住。准停前主轴处于运行状态。

主轴运转→C NC发出停车指令→主轴以低速旋转（20r/min）→延时继电器延时一段时间→接通无触点开关电源→当粗定位盘上的感应块触发无触点开关后→主电机停转并断开主传动链→主轴因惯性继续转动→无触点开关信号同时发信号给液压缸→液压缸右腔进油→定向活塞左移→滚子在精定位盘上滚动→卡住槽轮

[此贴子已经被作者于2009-12-24 10:39:24编辑过]

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#2楼三．光电脉冲发生器（主轴编码器）

1．主轴编码器的作用及安装方式：

•作用：主轴编码器用于测量主轴的旋转速度。前面在介绍半闭环数控系统时指出，检测元件安装在主轴上，而这种检测元件通常就是光电脉冲发生器。

安装：有两种安装方式。一种是与主轴通过弹性联轴器同轴安装；另一种方法是通过中间轴上的齿轮1：1的同步传动。总之，主轴编码器反映主轴的旋转速度。

２．主轴编码器的组成：

光源、聚光镜、漏光盘、光敏管、光栏板等。

3．工作原理：

在漏光盘上，沿圆周刻有两圈条纹，外圈为圆周等分线条，作为发送脉冲用，内圈仅一条。在光栏上，刻有透光条纹A、B、C。

光源发光→经聚光镜聚光成平行线→漏光盘与主轴同步旋转→漏光盘与光栏板条纹重合时透光→光敏管接受信号并通过计数装置计数→反映主轴转速