数控机床机械结构.doc

Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;mercialuse蚂罿薄第七章数控机床的机械结构膃第一节概述肁数控机床机械部分如图7-1,数控机床是高精度和高生产率的自动化机床,其加工过程中的动作顺序、运动部件的坐标位置及辅助功能,都是通过数字信息自动控制的,操作者在加工过程中无法干预,不能像在普通机床上加工零件那样,对机床本身的结构和装配的薄弱环节进行人为补偿,所以数控机床几乎在任何方面均要求比普通机床设计得更为完善,制造得更为精密。为满足高精度、高效率、高自动化程度的要求,数控机床的结构设计已形成自己的独立体系,在这一结构的完善过程中,数控机床出现了不少完全新颖的结构及元件。与普通机床相比,数控机床机械结构有许多要求:蝿●性能要求高蚅●电机过载能力强。要求有较长时间(1-30min)和较大倍数的过载能力莂●在断续负载下,电机转速波动要小。蒀●速度响应要快,升降速时间要短。葿●电机温升低,振动和噪音小。蚇●可靠性高,寿命长,维护容易。蚄●体积小,重量轻,与机床联接容易。羀芀图7-,变速范围大大扩大。—机械变速系统—主轴部件结构如图7-2羀薅膅肃蒆图7-2传统机床主轴箱结构薇芃蒂***莄莂袁能够满足各种切削运动转矩输出的要求,但变速范围不大,由于是有级变速使切削速度的选择受到限制,而且该配置的结构较复杂,所以现在仅有少数经济型数控机床采用该配置,其它已很少采用。—交流电机—1-2机械变速—主轴部件如图7-3蒅螄莁蚈蒇图7-3A变频器加机械变速主轴箱结构袂螀蒈芄芅腿变频器膈莆图7-3B变频调速示意图莃袃这种配置的结构简单、安装调试方便,且在传动上能满足转速与转矩的输出要求,但其调速范围及特性相对于交、直流主轴电机系统而言要差一些。罿主要用于经济型或中低档数控机床上。、直主轴电机—主轴部件如图7-4蒁节虿芄袄螂荿测速发电机芆羂交直流电机膁膀图7-4交流直流主轴电机结构莇这种配置形式同上面一样,但电机是性能更好交直流主轴电机,数控系统控制加在电机上的电压,实现变速,测速发电机实现自动升降速,该电机变速范围宽,最高转速可达8000r/min,且控制功能丰富,可满足中高档数控机床的控制要求。-5薀电主轴又称内装式主轴电机,是最近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术,它与直线电机技术、高速***技术一起,将会把高速加工推向一个新时代。电主轴是一套组件,它包括电主轴本身及其附件:电主轴、高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置,即主轴与电机转子合为一体,其优点是主轴部件结构紧凑、重量轻、惯量小,可提高启动、停止的响应特性,利于控制振动和噪声。转速高,目前最高可达200000r/min。其缺点是电机运转产生的振动和热量将直接影响到主轴。袀膄蒃羀莇膆薁图7-,滑动轴承,陶瓷轴承,磁悬浮轴承,寿命大大提高,转速从3000rpm上升到10000rpm,30000rpm,到200000rpm。,在设计机械传动装置时,提出如下要求。,对采用步进电动机驱动的开环控制系统尤其如此。无论对点位、直线控制系统,还是轮廓控制系统,传动精度和定位精度都是表征数控机床性能的主要指标。,应具有很宽的调速范围,以适应各种工件材料、尺寸和***等变化的需要,工作进给速度范围可达3000-6000mm/min。为了完成精密定位,;为了缩短辅助时间,提高加工效率,快速移动速度应高达15m/min。在多坐标联动的数控机床上,合成速度维持常数,是保证表面粗糙度要求的重要条件;为保证较高的轮廓精度,各坐标方向的运动速度也要配合适当;这是对数控系统和伺服进给系统提出的共同要求。,即跟踪指令信号的响应要快;定位速度和轮廓切削进给速度要满足要求;工作台应能在规定的速度范围内灵敏而精确地跟踪指令,进行单步或连续移动,在运行时不出现丢步或多步现象。进给系统响应速度的大小不仅影响机床的加工效率,而且影响加工精度。设计中应使机床工作台及其传动机构的刚度、间隙、摩擦以及转动惯量尽可能达到最佳值,以提高进给系统的快速响应特性。,