数控技术2-数控机床的机械结构.ppt
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RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术数控机床的机械结构数控机床的机械结构Chapter2MechanicalStructureofNCMachineToolRaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术1133225544数控机床的机械结构组成部分数控机床的机械结构组成部分主运动系统主运动系统对机械结构的一般要求对机械结构的一般要求进给传动系统进给传动系统其它辅助功能部件其它辅助功能部件66本章小结本章小结RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术1数控机床机械结构组成Componentsu床身部件(基础件、支承部件)床身部件(基础件、支承部件)底座、立柱、横梁、工作台底座、立柱、横梁、工作台u主轴(主轴(spindle)部件)部件u进给(进给(feeding)传动部件)传动部件u辅助功能部件辅助功能部件气动、润滑、冷却、排屑、防护等气动、润滑、冷却、排屑、防护等u特殊功能装置特殊功能装置刀架或自动换刀装置(刀架或自动换刀装置(ATC)自动托盘交换装置(自动托盘交换装置(APC、AWC)刀具破损监控、精度检测等刀具破损监控、精度检测等RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术1数控机床机械结构组成ComponentsRaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术1数控机床机械结构组成ComponentsRaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术1数控机床机械结构组成ComponentsRaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术1数控机床机械结构组成ComponentsRaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术2对机械结构的一般要求GeneralRequirementsu安全防护和人性化的造型安全防护和人性化的造型合理选择支承件的结构形式合理选择支承件的结构形式合理选用构件的材料合理选用构件的材料合理的结构布局合理的结构布局采用补偿变形的措施采用补偿变形的措施u足够的结构刚度足够的结构刚度u尽量少的热变形尽量少的热变形减少机内发热减少机内发热改善散热和隔热条件改善散热和隔热条件合理设计机床的结构与布局合理设计机床的结构与布局进行热变形补偿进行热变形补偿RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术3主运动系统CuttingMotionSystem主运动系统主运动系统指驱动主轴运动的系统。
指驱动主轴运动的系统。
主轴主轴带动刀具和工件旋转,产生切削运动且消耗功率最大的运动轴。
带动刀具和工件旋转,产生切削运动且消耗功率最大的运动轴。
传递切削加工所需要的动力和的主运动传递切削加工所需要的动力和的主运动控制主运动的速度大小、方向、启停等运动状态控制主运动的速度大小、方向、启停等运动状态SpindleRaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术3主运动系统CuttingMotionSystemA组成n动力源电机n传动系统定比传动机构、变速装置n运动控制装置离合器、制动器等n执行件主轴RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术B对主运动系统的要求q动力功率高动力功率高高速强力切削高速强力切削可达可达250kwq调调速速范范围围宽宽调速范围10010000无无级级调调速速;恒恒功功率率恒恒扭扭矩矩的调速范围;速度稳定性。
;速度稳定性。
qq控控控控制制制制功功功功能能能能的的的的多多多多样样样样化化化化C轴控制功能;同步控制功能;主轴准停功能;恒线速切削功能qq性性性性能能能能要要要要求求求求高高高高电机过载能力;电机转速波动要小;速度响应要快,升降速时间要短;电机温升低,振动和噪音小;可靠性高,寿命长,维护容易;体积小,重量轻,与机床联接容易。
3主运动系统CuttingMotionSystemRaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术3主运动系统CuttingMotionSystemC配置形式n普通电机机械变速主轴部件n变频器交流电机机械变速主轴部件n交、直流主轴电机同步齿形带主轴部件n电主轴(一体化主轴、内装式主轴电机)RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术D主轴部件n端部结构刀具的装夹n支承部件轴承组;滚动轴承;滑动轴承;静压轴承;磁力轴承;etcn准停装置3主运动系统CuttingMotionSystemRaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术4进给系统FeedingSystemA组成进给系统进给系统进给系统进给系统协助完成加工表面的成形运动,传递所需运动及动力。
协助完成加工表面的成形运动,传递所需运动及动力。
传动机构传动机构传动机构传动机构+运动变换机构运动变换机构运动变换机构运动变换机构+导向机构导向机构导向机构导向机构+执行件(工作台)执行件(工作台)执行件(工作台)执行件(工作台)传动机构:
传动机构:
传动机构:
传动机构:
齿轮传动、同步带传动齿轮传动、同步带传动齿轮传动、同步带传动齿轮传动、同步带传动运动变换:
运动变换:
运动变换:
运动变换:
丝杠螺母副、蜗杆齿条副、齿轮齿条副等丝杠螺母副、蜗杆齿条副、齿轮齿条副等丝杠螺母副、蜗杆齿条副、齿轮齿条副等丝杠螺母副、蜗杆齿条副、齿轮齿条副等导向机构:
导向机构:
导向机构:
导向机构:
导轨(滑动导轨、滚动导轨、静压导轨)导轨(滑动导轨、滚动导轨、静压导轨)导轨(滑动导轨、滚动导轨、静压导轨)导轨(滑动导轨、滚动导轨、静压导轨)RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术工作台导轨副4进给系统FeedingSystemRaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术B对进给系统的要求q摩擦力小摩擦力小采用摩擦力及动静摩擦力差值较小的传动件及导轨。
q传动精度和刚度高传动精度和刚度高消除传动间隙,增加传动系统刚度。
q运动惯量小运动惯量小减小运动部件质量,响应快速。
4进给系统FeedingSystemRaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术C齿轮传动系统功用特点:
功用特点:
功用特点:
功用特点:
扭矩匹配;扭矩匹配;惯量匹配;惯量匹配;脉冲当量匹配;脉冲当量匹配;降速降速重点注意传动间隙的消除:
重点注意传动间隙的消除:
重点注意传动间隙的消除:
重点注意传动间隙的消除:
消除反向间隙,提高传动精度消除反向间隙,提高传动精度使啮合状态轮齿的两侧均处于接触状态使啮合状态轮齿的两侧均处于接触状态偏心轴调整、轴向垫片调整(刚性)偏心轴调整、轴向垫片调整(刚性)轴向压簧调整、周向压簧调整(柔性)轴向压簧调整、周向压簧调整(柔性)4进给系统FeedingSystemRaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术D丝杆螺母副q滑动丝杠螺母副滑动丝杠螺母副(旧机床数控化改造、经济型)q滚珠丝杠螺母副滚珠丝杠螺母副(广泛采用、普及型、高档型)q静压丝杠螺母副静压丝杠螺母副(用于高精度数控机床)功用:
功用:
功用:
功用:
将旋转运动变换成直线运动将旋转运动变换成直线运动将旋转运动变换成直线运动将旋转运动变换成直线运动4进给系统FeedingSystemRaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术D滚珠丝杆工作原理:
工作原理:
工作原理:
工作原理:
丝杆旋转,滚珠在封闭滚丝杆旋转,滚珠在封闭滚丝杆旋转,滚珠在封闭滚丝杆旋转,滚珠在封闭滚道内沿滚道滚动、迫使螺母轴向移动。
道内沿滚道滚动、迫使螺母轴向移动。
道内沿滚道滚动、迫使螺母轴向移动。
道内沿滚道滚动、迫使螺母轴向移动。
ballscrew4进给系统FeedingSystemRaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术D滚珠丝杆滚珠循环方式滚珠循环方式滚珠循环方式滚珠循环方式11:
外循环外循环外循环外循环在循环过程中回珠时与丝杠脱在循环过程中回珠时与丝杠脱离接触的结构;采用弧形铜管形成离接触的结构;采用弧形铜管形成滚珠返回通道,由弯管的端部引导滚珠返回通道,由弯管的端部引导滚珠。
滚珠。
4进给系统FeedingSystemRaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术滚珠循环方式滚珠循环方式滚珠循环方式滚珠循环方式22:
内循环内循环内循环内循环滚珠在循环过程中始终与丝杠保持接滚珠在循环过程中始终与丝杠保持接滚珠在循环过程中始终与丝杠保持接滚珠在循环过程中始终与丝杠保持接触的结构。
采用圆柱凸键反向器实现滚珠触的结构。
采用圆柱凸键反向器实现滚珠触的结构。
采用圆柱凸键反向器实现滚珠触的结构。
采用圆柱凸键反向器实现滚珠循环,反向器嵌入螺母内部。
循环,反向器嵌入螺母内部。
循环,反向器嵌入螺母内部。
循环,反向器嵌入螺母内部。
D滚珠丝杆4进给系统FeedingSystemRaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术内循环与外循环的比较内循环与外循环的比较外循环方式制造工艺简单、应用广泛,但螺母径向尺寸较大,因用弯管端部作挡珠器,易磨损,噪音较大。
内循环螺母结构紧凑,定位可靠,刚性好,不易磨损,反回滚道短,不易发生滚珠堵塞,摩擦损失小。
缺点是结构复杂、制造较困难。
D滚珠丝杆4进给系统FeedingSystemRaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术滚珠丝杠螺母副的选用滚珠丝杠螺母副的选用滚珠丝杠螺母副的选用滚珠丝杠螺母副的选用机床机床机床机床精度精度精度精度选用滚珠丝杠精度选用滚珠丝杠精度选用滚珠丝杠精度选用滚珠丝杠精度机床机床机床机床载荷载荷载荷载荷选定丝杠尺寸参数选定丝杠尺寸参数选定丝杠尺寸参数选定丝杠尺寸参数校核校核验算:
验算:
验算:
验算:
扭转刚度扭转刚度扭转刚度扭转刚度、压曲刚度压曲刚度压曲刚度压曲刚度临界转速临界转速临界转速临界转速、工作寿命工作寿命工作寿命工作寿命D滚珠丝杆4进给系统FeedingSystemRaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术校核计算的模型校核计算的模型校核计算的模型校核计算的模型D滚珠丝杆4进给系统FeedingSystemRaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术常见的支承形式常见的支承形式常见的支承形式常见的支承形式一端装止推轴承一端装止推轴承一端装止推轴承一端装止推轴承另一端自由另一端自由另一端自由另一端自由D滚珠丝杆4进给系统FeedingSystemRaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术常见的支承形式常见的支承形式常见的支承形式常见的支承形式一端装止推轴承一端装止推轴
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- 数控技术 数控机床 机械 结构