立式加工中心主傳動系統(tǒng)設計含開題及25張CAD圖
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立式加工中心主傳動系統(tǒng)設計,內容概要,一、主傳統(tǒng)系統(tǒng)概述,二、主傳動系統(tǒng)結構形式,三、主軸部件結構,立式加工中心主傳動系統(tǒng)設計,立式加工中心主傳動系統(tǒng)設計,一、主傳動系統(tǒng)概述,主傳動:用來實現(xiàn)機床的主運動，它將主電動機的原動力變成可供主軸上刀具切削加工的切削力矩和切削速度。例如：數(shù)控車床上主軸帶動工件的旋轉運動；立式加工中心上主軸帶動銑刀的旋轉運動等。,1、概念,主傳動系統(tǒng):由主軸電機經(jīng)過一系列傳致力元件和主軸構成的具有運動和傳動聯(lián)系的整體。主要包括：主軸電機、傳動裝置、主軸部件和運動控制裝置。,XH716立式加工中心主傳動系統(tǒng)圖,2、數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的要求,數(shù)控機床與普通機床比較，由于其高自動化和高精度的需要，主傳動系統(tǒng)應具有如下特點：,轉速高、功率大；,數(shù)控機床對工件能完成大切削用量的粗加工及高速旋轉下的精加工。粗加工時，扭矩要大；精加工時轉速要高。,變速范圍寬，并可無級變速；,滿足不同的加工要求，就要有不同的加工速度。由于數(shù)控機床的加工通常在自動的情況下進行，盡量減少人的參與，因而要求能夠實現(xiàn)無級變速。,實現(xiàn)恒切削速度加工；,在加工端面時，為了保證端面穩(wěn)定的加工質量，要求工件端面的各部位能保持恒定 的線切削速度。,主傳動鏈盡可能短；,傳動鏈越短，則累積誤差越小，機床精度相應就高。,實現(xiàn)刀具的快速自動裝卸；,由于數(shù)控機床多進行多工序加工，工序變換時刀具也要更換，實現(xiàn)自動換刀可提高加工效率。,具有良好的抗振性和熱穩(wěn)定性 。,數(shù)控機床一般要同時承擔粗加工和精加工任務，加工時可能由于斷續(xù)切削、加工余量不均勻、運動部件不平衡以及切削過程中的自激振動等原因，造成主軸振動，影響加工精度和表面質量。因此在主傳動系統(tǒng)中的主要零部件不但要具有一定的靜剛度，而且要求具有良好的抗振性。此外，在切削加工過程中，主傳動系統(tǒng)的發(fā)熱往往使零部件產(chǎn)生熱變形，破壞零部件之間的相對位置精度和運動精度，造成加工誤差。,二、主傳動系統(tǒng)結構形式,1、直聯(lián)傳動,主軸與主電機由聯(lián)軸節(jié)直接連接,其優(yōu)點是結構緊湊，但主軸轉速的變化及轉矩的輸出和電動機的輸出特性一致，同時主軸部件結構相對比較復雜,因而使用上受到一定限制。,主傳動系統(tǒng)采用的結構形式主要決定于主軸轉速高低、傳遞轉矩大小和對運動平穩(wěn)性的要求。,通過少數(shù)幾對齒輪降速，使之成為分段無極變速，確保低速大轉矩，以滿足主軸輸出轉矩特性的要求。這種配置方式較多用與大、中型數(shù)控機床。 線速度 1215m/s、 轉速n20002500r/min,2、齒輪傳動,同步帶綜合了帶、鏈傳動的優(yōu)點，無相對滑動，傳動比準確，傳動精度高，而且齒形帶的強度高、厚度小、重量輕、故可用于高速傳動,速度可達50m/s,。齒形帶無需特別張緊，故作用在軸和軸承上的載荷小，傳動效率可達98%以上，傳遞功率根據(jù)帶型和帶寬可加以選擇。適用于中、小型機床。其優(yōu)點是結構簡單安裝調試、維修方便。,主軸與主電機經(jīng)一對同步帶傳遞動力。,3、帶傳動,電主軸部件結構緊湊，重量輕，慣量小，可提高起動、停止的響應特性，有利于控制振動和噪聲；缺點是制造和維護困難且成本較高。電動機運轉產(chǎn)生的熱量直接影響主軸，主軸的熱變形嚴重。,4、電主軸,電主軸通常用于小功率高速數(shù)控機床上。,三、主軸部件的結構,機床主軸部件是機床的重要部件之一，是主運動的執(zhí)行件，它夾持刀具或工件，并帶動其旋轉實現(xiàn)切削運動；因此主軸部件的精度、抗振性和熱變形對加工質量有直接的影響。,高精度。包括運動精度（回轉精度、軸向串動）和安裝刀具或夾持工件的夾具的定位精度(軸向、徑向)； 高剛性和抗振性； 較低的溫升及較好的熱穩(wěn)定性； 較好的精度保持性； 裝夾刀具和工件的可靠性；,主軸部件的要求：,刀具的自動自動夾緊裝置； 主軸的準停; 主軸內孔的清潔裝置。,數(shù)控機床主軸部件除上述要求以外，還應有：（機械結構方面）,1、主軸的端部結構,主軸端部主要是用來安裝刀具或夾持工件的夾具，因此，要保證刀具或夾具定位（軸向、徑向定心）準確，裝夾可靠、牢固，而且裝卸方便。 目前，主軸的端部形狀已標準化。,2、主軸的支承,主軸支承的配置形式,機床主軸有前、后兩支承及前、中、后三支承兩種形式，以前者多見。,主軸箱長度較長，采用兩支承其支承夸距遠在于合理夸距，通過加大軸徑來提高剛性和抗振性無效時，應考慮增設第三支承。 由于制造工藝上的限制，通常難使三支承座孔完全同軸，通常只有兩個支承起主要作用，另一個（中間或后）支承起輔助作用。輔助支承通常選用深溝球軸承或向心圓柱滾子軸承。,主軸支承軸承選用的一般原則：,支承軸承的選用主要是根據(jù)主軸的轉速、承載能力、剛度以及精度等確定。,滾動軸承的預緊及間隙的調整,滾動軸承的預緊,滑動軸承一定要在有間隙的條件下工作，而滾動軸承通常應在過盈的條件下工作。安裝滾動軸承時，預先在軸向施加一個徑向載荷30%的力，使軸承滾道與滾動體間有一定的過盈量，稱為“預緊”。適當?shù)念A緊量可使?jié)L動體產(chǎn)生微小的彈性變形，增加滾動體與滾道的接觸面積，從而提高軸承剛度。,過大的預緊對軸承剛度提高已不顯著，么而會導致發(fā)熱高，磨損嚴重和后果。,滾動軸承的間隙調整,主軸支承結構一定要考慮軸承間隙調整結構： 裝配時能對軸承施加預緊力，控制過盈量； 軸承磨損后，為恢復精度和過盈量而再進行調整，確保滾動軸承能長期、可靠而又穩(wěn)定地工作。,調整結構原理：使軸承內外圈軸向相對位移，消除滾動體與滾道之間的間隙，并有一定的過盈量，然后在調整好的位置上固定下來。最常用的調隙方法是用螺母調整。,密封：為了提高主軸軸承的壽命和確保軸承的旋轉精度，必須采取嚴格的密封措施，防止切屑液及雜物從外部進入組件內部，保證軸承的使用性能和壽命。目前通用的有主軸吹氣、迷宮密封等非接觸式密封方式，對于要求不高的可以采用間隙密封，但必須準確地控制間隙的大小，一般是在0.020.04mm之間。,潤滑：潤滑方式有兩種：脂潤滑和油潤滑,主軸軸承的密封和潤滑,加工中心和高速數(shù)控銑床刀具安裝勢必采用自動裝刀機構。由預緊彈簧控制軸向拉力，再由氣壓、液壓或機械螺桿等執(zhí)行機構實現(xiàn)松刀和夾刀動作的拉桿機構。,刀具的自動自動夾緊裝置,蝶形彈簧,鎖緊螺母,主軸準停機構,主軸準停也叫主軸定向。在加工中心等數(shù)控機床上，由于有機械手自動換刀，要求刀柄上的鍵槽對準主軸的端面鍵上，因此主軸每次必須停在一個固定的位置上，所以主軸上必須設有準停裝置。,主軸準停裝置分為機械式準停和電氣式準停。,主軸內孔的清潔裝置。,為了提高刀具重復安裝精度，減少刀具錐柄和主軸錐孔非正常接合，在自動裝刀系統(tǒng)中必須對刀具錐柄安裝孔進行清潔。,結 束,
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