文档介绍：目录
概述
主运动的方案选择与主运动的设计
确定齿轮齿数
选择电动机
皮带轮的设计计算
传动装置的运动和运动参数的计算
主轴调速系统的选择计算
主轴刚度的校核
一、概述
主传动系统是用来实现机床主运动的传动系统,它应具有一定的转速(速度)和一定的变速范围,以便采用不同材料的刀具,加工不同的材料,不同尺寸,不同要求的工件,并能方便的实现运动的开停,变速,换向和制动等。
数控机床主传动系统主要包括电动机、传动系统和主轴部件,它与普通机床的主传动系统相比在结构上比较简单,这是因为变速功能全部或大部分由主轴电动机的无级调速来承担,剩去了复杂的齿轮变速机构,有些只有二级或三级齿轮变速系统用以扩大电动机无级调速的范围。
与普通机床比较,数控机床主传动系统具有下列特点。
转速高、功率大。它能使数控机床进行大功率切削和高速切削,实现高效率加工。
变速范围宽。数控机床的主传动系统有较宽的调速范围,一般Ra>100,以保证加工时能选用合理的切削用量,从而获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。
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。
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。
主传动系统的设计要求
①主轴具有一定的转速和足够的转速范围、转速级数,能够实现运动的开停、变速、换向和制动,以满足机床的运动要求。
②主电机具有足够的功率,全部机构和元件具有足够的强度和刚度,以满足机床的动力要求。
③主传动的有关结构,特别是主轴组件要有足够高的精度、抗震性,热变形和噪声要小,传动效率高,以满足机床的工作性能要求。
④操纵灵活可靠, 维修方便,润滑密封良好,以满足机床的使用要求。
⑤结构简单紧凑,工艺性好,成本低,以满足经济性要求。
数控机床主传动系统配置方式
数控机床的调速是按照控制指令自动执行的,因此变速机构必须适应自动操作的要求。在主传动系统中,目前多采用交流主轴电动机和直流主轴电动机无级调速系统。为扩大调速范围,适应低速大转矩的要求,也经常应用齿轮有级调速和电动机无级调速相结合的调速方式。
数控机床主传动系统主要有四种配置方式,如图3-1所示。
⑴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3-1(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。
⑵通过带传动的主传动如图3-1(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。常用的是V带和同步齿形带。
⑶用两个电动机分别驱动主轴如图3-1(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。
⑷内装电动机主轴传动结构如图3-1(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。
主传动系统结构设计
机床主传动系统的结构设计,是将传动方案“结构化”,向生产提供主传动部件装配图,零件工作图及零件明细表等。
在机床初步设计中,考虑主轴变速箱机床上位置,其他部件的相互关系,只是概略给出形状与尺寸要求,最终还需要根据箱内各元件的实际结构与布置才确定具体方案,在可能的情况下,设计应尽量减小主轴变速箱的轴向和径向尺寸,以便节省材料,减轻质量,满足使用要求。设计中应注意对于不同情况要区别对待,如某些立式机床和摇臂钻床的主轴
箱;要求较小的轴向尺寸而对径向尺寸要求并不严格;但有的机床,如卧式铣镗床、龙门铣床的主轴箱要沿立柱或横梁导轨移动,为减少其颠覆力矩,要求缩小径向尺寸。
机床主传动部件即主轴变速箱的结构设计主要内容包括:主轴组件设计,操纵机构设计,传动轴组件设计,其他机构(如开停、制动及换向机构等)设计,润滑与密封装置设计,箱体及其他零件设计等。
主轴变速箱部件装配图包括展开图、横向剖视图、外观图及