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【资讯】三坐标数控铣床原理及应用

责任编辑:卢老师  分类:新闻资讯  发布时间:2019/5/26 15:18:39(长期有效) 更新时间:2019/5/26 15:18:52   本新闻资讯由VIP会员发布

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第3章 3坐标数控铣床的设计和计算
3.1主传动系统的设计
主传动系统一般由动力源(如电动机)、变速装置及执行元件(如主轴、刀架、工作台),以及开停、换向和制动机构等部分组成。动力源为执行元件提供动力,并使其得到一定的运动速度和方向,变速装置传递动力以及变换运动速度,执行元件执行机床所需的运动,完成旋转或直线运动。
现代切削加工正向着高速、高效和高精度方向发展,对机床的性能提出越来越高的要求,如转速高,调速范围大,恒扭矩调速范围达1:100~1:1000,恒功率调速范围达1:10以上;更大的功率范围达2.2~250kW,能在切削加工中自动变换速度;机床结构简单,噪声小,动态性能好,可靠性高等。数控机床主传动设计应满足如下特点:
(1)主传动采用直流或交流电动机无级调速
(2)数控机床驱动电动机和主轴功率特性的匹配设计
(3)数控机床高速主传动设计
(4)数控机床采用部件标准、模块化结构设计
(5)数控机床的柔性化、复合化
(6)虚拟轴机床设计
为了适应数控机床加工范围广、工艺适应性强、加工精度高和自动化程度高等特点,要求主传动装置应具有以下特点:
(1)具有较大的调速范围,并实现无级调速。无级变速传动在一定的变速范围内连续改变转速,以便得到最有利的切削速度;能在运转中变速,便于实现变速自动化;能在负载下变速,便于车削大端面时保持恒定的切削速度,以提高生产效率和加工质量。
(2)具有较高的精度和刚度,传动平稳,噪音低。数控机床加工精度的提高,与主传动系统的刚度密切相关。为此,应提高传动件的精度与刚度,采用高精度轴承及合理的支撑跨距等,以提高主轴组件的刚性。
(3)良好的抗震性和热稳定性。数控机床一般既要进行粗加工,又要精加工;加工时可能由于断续切削、加工余量不均匀 运动部件不平稳以及切削过程中的自激振动等原因引起的冲击力或交变力的干扰,使主轴产生振动,影响加工精度和表面粗糙度,严重时甚至破坏刀具或零件,使加工无法进行。因此主传动系统中的各主要零部件不但要具有一定的刚度,而且要求具有足够的抑制各种干扰力引起振动的能力—抗振性。抗振性 用动刚度或动柔度来衡量。例如主轴组件的动刚度取决于主轴的当量静刚度 阻尼比及固有频率等参数。
机床在切削加工中主传动系统的发热使其中所有零部件产生变形,破坏了零部件之间的相对位置精度和运动精度造成的加工误差,且热变形限制了切削用量的提高,降低传动效率,影响到生产率。为此,要求主轴部件有较高的热稳定性,通过保持合适的配合精度,并进行循环润滑保持热平衡等措施来实现。
3.1.1 主传动变速系统
普通机床一般采用机械有级变速调速传动,而数控机床需要自动变速;且在切削阶梯轴的不同直径,切削曲线旋转面和断面时,需要随切削的直径的变化而自动变速,以保持切削速度基本恒定。这些自动变速又是无级变速,以利于在一定的调速范围内选用到理想的切削速度,这样既有利于提高加工精度,又有利于提高切削效率。
机床主传动中常采用的无级变速装置有3大类:变速电动机、机械无级变速装置和液压无级变速装置。
无级变速主传动系统设计原则:
一为尽量选择功率和扭矩特性符合传动系统要求的无级变速装置。如铣床主传动系统要求恒功率传动,就应该选择恒功率无级变速装置。
二为无级变速系统装置单独使用时,其调速范围较小,尤其是恒功率调速范围往往小于机床实际需要的恒功率变速范围。为此,常把无级变速装置与机械分级变速箱串联在一起使用,以扩大恒功率变速范围和整个变速范围。
1.主轴部件设计
主轴部件的性能要求
主轴部件是机床主要部件之一,它是机床的执行元件。它的功用是支承并带动工件或刀具旋转进行切削,承受切削力和驱动力等载荷,完成表面成型运动。主轴部件由主轴及其支承轴承、传动件、密封件及定位元件等组成。
主轴部件的工作性能对整机性能和加工质量以及机床生产效率有着直接影响,是决定机床性能和技术经济指标的重要因素。因此,对主轴部件有如下要求:
(1)轴的旋转精度是指装配后,在无载荷、低速转动的条件下,主轴安装工件或刀具部位的定心表面(如车床轴端的定心短锥、锥孔,铣床轴端的7:24锥孔)的径向和轴向跳动。旋转精度取决于的主要件如主轴、轴承、壳体孔等的制造、装配和调整精度。工件转速下的旋转精度还取决于主轴的转速、轴承的性能,润滑剂和主轴组件的平衡。
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