(5)数控车床的主轴系统.ppt
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数控车床主轴系统本章内容1.数控车床主传动系统的特点(3)主轴变速迅速可靠,数控机床的变速是按照控制指令自动进行的,因此变速机构必须适应自动操作的要求。由于直流和交流主轴电动机的调速系统日趋完善,所以不仅能够方便地实现宽范围无级变速,而且减少了中间传递环节,提高了变速控制的可靠性。(4)主轴组件的耐磨性高,使传动系统具有良好的精度保持性。凡有机械摩擦的部位,如轴承、锥孔等都有足够的硬度,轴承处还有良好的润滑。2.主传动系统的要求3.主传动系统的传动方式(1)带有变速齿轮的主传动大、中型数控机床采用这种变速方式。如图(a)所示,通过少数几对齿轮降速,扩大输出转矩,一满足主轴低速时对输出转矩特性的要求。数控机床在交流或直流电动机无级变速的基础上配以齿轮变速,使之成为分段无级变速。滑移齿轮的移位大都采用液压缸加拨叉,或者直接由液压缸带动齿轮来实现。特点:采用少数几对齿轮降速主轴电机仍然为无极变速转矩大噪声大一般用于较低速加工(2)通过带传动的主传动如图(b)所示,这种传动主要应用于转速较高、变速范围不大的机床。电动机本身的调速能够满足要求,不用齿轮变速,可以避免齿轮传动引起的振动与噪声。它适用于高速、低转矩特性要求的主轴。分类(1)平带传动(2)V带传动(3)特殊截面带传动(4)同步齿形带传动平带传动V型带传动V带的横剖面结构:常见V带的横剖面结构由包布、顶胶、抗拉体、底胶等部分组成,按抗拉体结构可分为绳芯V带和帘布芯V带两种。帘布芯V带,制造方便,抗拉强度好;绳芯V带柔韧性好,抗弯强度高,适用于转速较高,载荷不大和带轮直径较小的场合。特殊截面带特殊截面带又可分为圆带和多楔带。圆带多用于小功率传动,多楔带综合了平带弯曲应力小和V带摩擦力大的优点,传递功率大,能避免多根V带传动时各带受力不均的缺陷。同步齿形带齿形带分类齿形带根据齿形的不同又分为梯形齿同步带和圆弧齿同步带。齿形带的结构齿形带的结构由强力层和带体两部分组成齿形带的安装与普通带传动相比,同步齿形带传动的特点是:①钢丝绳制成的强力层受载后变形极小,齿形带的周节基本不变,带与带轮间无相对滑动,传动比恒定、准确;②齿形带薄且轻,可用于速度较高的场合,传动时线速度可达40米/秒,传动比可达10,传动效率可达98%;③结构紧凑,耐磨性好;④由于预拉力小,承载能力也较小;⑤制造和安装精度要求甚高,要求有严格的中心距,故成本较高。同步齿形带传动主要用于要求传动比准确的场合,如计算机中的外部设备、电影放映机、录像机和纺织机械等。(3)用两个电动机分别驱动主轴如图(c)所示,这是上述两种方式的混合传动,具有上述两种性能。高速时电动机通过带轮直接驱动主轴旋转;低速时,另一个电动机通过两级齿轮传动驱动主轴旋转,齿轮起到降速和扩大变速范围的作用,这样就使恒功率区增大,扩大了变速范围,克服了低速时转矩不够且电动机功率不能充分利用的缺陷。(4)内装电动机主轴传动结构(电主轴)如图(d)所示,这种主传动方式大大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,但主轴输出转矩小,电动机发热对主轴影响较大电主轴电主轴(剖视图)特点:电主轴具有结构紧凑、重量轻、惯性小、振动小、噪声低、响应快等优点而且转速高、功率大,简化机床设计,易于实现主轴定位,是高速主轴单元中的一种理想结构。电主轴轴承采用高速轴承技术,耐磨,耐热,寿命是传统轴承的几倍。4.主轴驱动系统数控机床主轴驱动装置三相笼型异步电动机不同类型的主轴系统的特点和使用范围可以实现主轴的无级调速,主轴电动机只有工作在约500转/分钟以上才能有比较满意的力矩输出,否则,特别是车床很容易出现堵转的情况,一般会采用两挡齿轮或皮带变速,但主轴仍然只能工作在中高速范围,另外因为受到普通电动机最高转速的限制,主轴的转速范围受到较大的限制。这种方案适用于需要无级调速但对低速和高速都不要求的场合,例如数控钻铣床。国内生产的简易型变频器较多。3、普通笼型异步电动机配通用变频器4、专用变频电动机配通用变频器5、伺服主轴驱动系统直流主轴驱动系统得特点4、直流主轴驱动器主回路一般采用晶闸管三相全波整流,以实现四象限的运行。5、主轴控制性能好。为了便于与数控系统的配合,主轴伺服器一般都带有D/A转换器、“使能”信号输入、“准备好”输出、速度/转矩显示输出等信号接口。6、纯电气主轴定向准停控制功能。由于换刀、精密镗孔、螺纹加工等需要,数控机床的主轴应具有定向准停控制功能,而且应由电气控制系统自动实现,以进一步缩短定位时间,提高机床效率。交流主轴驱动系统特点4、与数字式交流伺服驱动一样,在数字式主轴驱动系统中,还可采用参数设定方法对系统进行静态调整与动态优化,系统设定