數(shù)控銑床的主傳動(dòng)系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)

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1、數(shù)控銑床的主傳動(dòng)系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)，是指將主軸電動(dòng)機(jī)的原動(dòng)力變成可供切削加工用的切削力矩和切削速度的傳動(dòng)系統(tǒng)。數(shù)控銑床的主傳動(dòng)系統(tǒng)要有較寬的轉(zhuǎn)速范圍及相應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩。數(shù)控銑床要有良好性能的主傳動(dòng)系統(tǒng)和一個(gè)具有高精度、高剛度、振動(dòng)小、熱變形及噪聲均能滿足需要的主軸部件。 數(shù)控銑床的主傳動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)：一般采用直流或交流主軸電動(dòng)機(jī)，通過(guò)帶傳動(dòng)和主軸箱的變速齒輪帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。低速切削所需轉(zhuǎn)矩大，高速切削消耗功率大。電動(dòng)機(jī)的有效轉(zhuǎn)速范圍并不一定能完全滿足主軸的工作需要，所以主軸箱一般仍需要設(shè)置幾檔變速(24檔)。機(jī)械變檔一般采用液壓缸推動(dòng)滑移齒輪實(shí)現(xiàn)，這種方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，一次變速只需1s

2、。 主軸箱的傳動(dòng)齒輪都要經(jīng)過(guò)高速滑移齒輪(一般都用花鍵傳動(dòng))，采用內(nèi)徑定心?；ㄦI傳動(dòng)對(duì)降低噪聲有利。帶傳動(dòng)容易產(chǎn)生振動(dòng)，在傳動(dòng)帶長(zhǎng)度不一致的情況下更為嚴(yán)重。因此，在選擇傳動(dòng)帶時(shí)，應(yīng)盡可能縮短帶的長(zhǎng)度。如因結(jié)構(gòu)限制，帶長(zhǎng)度無(wú)法縮短時(shí)，可增設(shè)壓緊輪，將帶張緊，以減少振動(dòng)。 主傳動(dòng)系統(tǒng)的分類：1、二級(jí)以上變速的主傳動(dòng)系統(tǒng)能夠滿足各種切削運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩輸出，且具有大范圍調(diào)節(jié)速度的能力。但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要增加潤(rùn)滑及溫度控制裝置，成本較高，此外制造和維修也比較困難。 變速齒輪傳動(dòng) 2、一級(jí)變速器的主傳動(dòng)系統(tǒng)目前多采用帶(同步齒形帶)傳動(dòng)裝置。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝調(diào)試方便，且在一定條件下能滿足轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的輸

3、出要求。這種傳動(dòng)方式可以避免齒輪傳動(dòng)時(shí)引起的振動(dòng)與噪聲，適用于低轉(zhuǎn)矩特性要求的主軸但系統(tǒng)的調(diào)速范圍與電動(dòng)機(jī)一樣，受電動(dòng)機(jī)調(diào)速范圍的約束。 3、調(diào)速電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的主傳動(dòng)系統(tǒng) 其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間少，轉(zhuǎn)換頻率高。但是主軸轉(zhuǎn)速的變化及轉(zhuǎn)矩的輸出和電動(dòng)機(jī)的輸出特性完全一致，因而使用受到限制。 主軸電機(jī)直接驅(qū)動(dòng) 電主軸 主軸部件結(jié)構(gòu) 1、對(duì)數(shù)控銑床主軸部件的要求 要求其具有良好的旋轉(zhuǎn)精度、靜剛度、抗振性、熱穩(wěn)定性及耐磨性外，由于數(shù)控銑床的轉(zhuǎn)速更高、功率更大，在上述幾方面要求更高、更嚴(yán)格。 良好的旋轉(zhuǎn)精度需要配置精密軸承。對(duì)精密、超精密銑床主軸、數(shù)控磨床主軸，可采用液體靜壓軸承和動(dòng)壓軸承，對(duì)于要求

4、更高轉(zhuǎn)速的主軸，可以采用空氣靜壓軸承，這種軸承可達(dá)每分鐘幾萬(wàn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，并有非常高的回轉(zhuǎn)精度。 良好的主軸剛度 a)采用雙列圓柱滾子軸承和60角接觸球軸承組合，此配置形式使主軸綜合剛度大大提高，可滿足強(qiáng)力切削的要求，普遍應(yīng)用于各類數(shù)控銑床。b)前軸承采用高精度調(diào)心球軸承，具有較好的高速性能，主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá)4000rmin。但承載能力小，適用于高速、輕載和精密的主軸部件。c)雙列和單列圓錐滾子軸承作為主軸前后支承，徑向和軸向剛度高，可承受重載荷,安裝與調(diào)整性能好。但限制了主軸的轉(zhuǎn)速和精度的提高，適用于中等精度，低速與重載荷的數(shù)控銑床主軸。 為提高主軸組件剛度，數(shù)控銑床經(jīng)常采用三支承主軸組件。輔助

5、支承通常采用深溝球軸承，采用三支承可以有效減少主軸彎曲變形。 數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件結(jié)構(gòu)實(shí)例 主運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)路線： 升降臺(tái)的自動(dòng)平衡裝置結(jié)構(gòu)： 床身機(jī)床的床身是整個(gè)機(jī)床的基礎(chǔ)支承件，一般用來(lái)放置導(dǎo)軌、主軸箱等重要部件。對(duì)數(shù)控機(jī)床床身主要在以下3個(gè)方面提出了更高的要求： (1)很高的精度和精度保持性 (2)應(yīng)具有足夠的靜、動(dòng)剛度 (3)較好的熱穩(wěn)定性 床身的結(jié)構(gòu)：1、數(shù)控車床床身的結(jié)構(gòu)形式有平床身、斜床身、平床身斜導(dǎo)軌和直立床身等四種類型。另外，斜床身結(jié)構(gòu)還能設(shè)計(jì)成封閉式斷面，這樣大大提高了床身的剛度。2、加工中心的床身有固定立柱式和移動(dòng)立柱式兩種。前者一般適用于中小型立式和臥式加工中心，而

6、后者又分為整體T形床身和前后床身分開組裝的T形床身。 形床身是指床身是由橫置的前床身(亦叫橫床身)和與它垂直的后床身(亦叫縱床身)組成。整體式床身，剛性和精度保持性都比較好，但是卻給鑄造和加工帶來(lái)很大不便，尤其是大中型機(jī)床的整體床身，制造時(shí)需有大型設(shè)備。分離式T形床身，鑄造工藝性和加工工藝性都大大改善。前后床身連接處要刮研，連接時(shí)用定位鍵和專用定位銷定位，然后沿截面四周用大螺栓固緊。這樣連接的床身，在剛度和精度保持性方面，基本能滿足使用要求。這種分離式T形床身適用于大中型臥式加工中心。 床身的截面形狀：合理設(shè)計(jì)床身的截面形狀及尺寸，采用合理布置的肋板結(jié)構(gòu)可以在較小質(zhì)量下獲得較高的靜剛度和適當(dāng)?shù)?/p>

7、固有頻率。 V形肋有利于加強(qiáng)導(dǎo)軌支承部分的剛度斜方肋和對(duì)角肋結(jié)構(gòu)可明顯增強(qiáng)床身的扭轉(zhuǎn)剛度，并且便于設(shè)計(jì)成全封閉的箱形結(jié)構(gòu)縱向肋板和橫向肋板，分別對(duì)抗彎剛度和抗扭剛度有顯著效果；米字形肋板和井字形肋板的抗彎剛度也較高，尤其是米字形肋板更高。 鋼板焊接結(jié)構(gòu) 焊接結(jié)構(gòu)床身的突出優(yōu)點(diǎn)是制造周期短，一般比鑄鐵結(jié)構(gòu)的快1735倍，省去了制作木模和鑄造工序，不易出廢品。焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活，便于產(chǎn)品更新、改進(jìn)結(jié)構(gòu)。焊接件能達(dá)到與鑄件相同，甚至更好的結(jié)構(gòu)特性，可提高抗彎截面慣性矩，減小質(zhì)量。采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)能夠按剛度要求布置肋板的形式，充分發(fā)揮壁板和肋板的承載和抗變形作用。采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)床身有利于提高固有頻率。

8、 床身的剛度：1、肋板結(jié)構(gòu)對(duì)床身剛度的影響合理設(shè)計(jì)床身的肋板結(jié)構(gòu)，可提高床身的剛度。2、床身箱體封砂結(jié)構(gòu)床身封砂結(jié)構(gòu)是利用肋板隔成封閉箱體結(jié)構(gòu)，將大件的泥芯留在鑄件中不清除，利用砂粒良好的吸振性能，可以提高結(jié)構(gòu)件的阻尼比，有明顯的消振作用。提高床身結(jié)構(gòu)的靜剛度。 焊接結(jié)構(gòu)的床身，在床身內(nèi)腔填充泥芯和混凝土等阻尼材料，當(dāng)振動(dòng)時(shí)，利用相對(duì)摩擦來(lái)耗散振動(dòng)能量。封砂結(jié)構(gòu)降低了床身的重心，有利于床身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，可提高床身的抗彎和抗扭剛度。 床身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：AG(人造花崗石)材質(zhì)是一種新型床身材質(zhì)，它除了具有好的阻尼性能(阻尼為灰鑄鐵的8-10倍)外，還具有尺寸穩(wěn)定性好、抗腐蝕性強(qiáng)、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)；與灰鑄鐵比，它熱容量大，熱導(dǎo)率低，構(gòu)件的熱變形小；AG床身的后期加工量很少，這樣可以大大減少占用大型機(jī)床的加工時(shí)間和加工成本，并能節(jié)約大量金屬。 (1)整體結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)適用于形狀較簡(jiǎn)單的中小型機(jī)床床身。(2)框架結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是邊緣為金屬型材質(zhì)焊接而成，其內(nèi)澆注AG材質(zhì)。這是因?yàn)锳G材質(zhì)較脆，可防止邊角受到?jīng)_撞而破壞，它適合于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的大中型機(jī)床床身。(3)分塊結(jié)構(gòu)對(duì)于結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜的大型床身構(gòu)件，可以把它分成幾個(gè)形狀簡(jiǎn)單、便于澆鑄的部分，分別澆鑄后，再用粘結(jié)劑或其他形式連接起來(lái)。這樣可使?jié)茶T模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化。 床身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量避免薄壁結(jié)構(gòu)并簡(jiǎn)化表面形狀。