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数控车床的机械结构

日期：2010年06月10　来源：沈阳机床集团　关键字：数控车床
数控车床的机械结构
  一、数控车床主传动系统及主轴部件
  1．主运动传动系统
  主运动传动系是数控车床的重要组成部分之一，它的最高与最低转速、转速范围、传递功率和动力特性都决定了数控车床的最高切削加工工艺能力。数控车床的主运动传动系统其中，主运动传动系统由功率为11／15kw的Ac伺服器电动机驱动，经一级l：1的带传动带动主轴旋转，使主轴在35—3500r／min的转速范围内实现无级调速。由于主轴箱内部省去了齿轮传动变速机构，因此，减少了齿轮传动对主轴精度的影响，并且维修方便。
  2．主轴部件
  数控车床主轴部件的精度、刚度和热变形对加工质量有直接的影响。(1)主轴的支承和滑。数控车床主轴的支承配置形式主要有以下三种。
  ①前支承采用双列圆柱滚子轴承和60。角接触双列球轴承组合，后支承采用成对安装的高精度角接触轴承，这种配置形式使主轴的综合刚度大幅度提高，普遍应用于各类数控机床主轴。
  ②前轴承采用高精度双列(或三列)角接触球轴承，后支承采用单列(或双列)角接触轴承，这种配置适用于高速、轻载和精密的数控机床主轴。
    ③前后轴承采用双列和单列圆锥滚子轴承．适用于中等精度、低速与重载的数控机床主轴。
   为数控车床主轴结构。交流主轴电动机通过带轮15把运动传给主轴7。主轴前支承由一个双列圆柱滚子轴承1l和一对角接触球轴承10组成，轴承儿用来承受径向载荷。两个角接触球轴承分别承受两个方向的轴向载荷，另外还承受径向载荷。松开螺母8的锁紧螺钉，就可用螺母来调整前支承轴承的间隙。主轴的后支承为双列圆柱滚子轴承14，轴承间隙由螺母l和6来调整。主轴的支承形式为前端定位，主轴受热膨胀向后伸长，前后支承所用双列圆柱滚子轴承的支承刚性好，允许的极限转速高。前支承中的角接触轴承能承受较大的轴向载荷，且允许的极限转速高。主轴所采用的支承结构适宜高速大载荷的需要。主轴的运动经过同步带轮16和3以及同步带2带动脉冲编码器4，使其与主轴同速运转。脉冲编码器用螺钉5固定在主轴箱体9上。
    为另一种常见的主轴部件结构(TND360数控车床)。主轴内孔用于通过长的棒料，也可以通过气动、液压夹紧装置(动力夹盘)。主轴前端的短圆锥及其端面用于安装卡盘或夹盘。主轴前后支承都采用角接触轴承或球轴承。前支承三个一组，前面两个大口朝前端，后面一个大口朝后端。后支承两个角接触球轴承小口相对。前后轴承都由轴承厂配好，成套供应．装配时不需修配。此外．电主轴也已逐步在数控车床上得到广泛应用，所谓电主轴就是将主电动机与机床主轴合二为一，从而使主轴部件从机床传动系统和整体结构中独立出来，制成模块化、系列化的主轴单元功能部件。电主轴是一种智能型功能部件，不但转速高(最高转速可达20000 r／皿n)，功率大，而且还有一系列控制主轴温升和振动等机床运行参数的功能，以确保高速运转的可靠性与安全，因此，电主轴是一个完整的系统。目前，电主轴产品主要采用交流高频电动机，故也称高频主轴。电主轴由于没有中间传动环节，也称为直接传动主轴。为数控车床所采用的电主轴，采用油脂润滑并配以水冷却。
    (2)液压卡盘结构。数控车床工件夹紧装置可采用三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘或弹簧夹头(用于棒料加工)。为了减少数控车床装夹工件的辅助时间，广泛采用液压或气动动力自定心卡盘。液压卡盘固定安装在主轴前端，回转液压缸1与接套5用螺钉7连接，接套又通过螺钉与主轴后端面连接．使回转液压缸随主轴一起转动。卡盘的夹紧与松开，由回转液压缸通过一根空心拉杆2来驱动。拉杆后端与液压缸内的活塞6用螺纹连接，连接套3两端的螺纹分别与拉杆2和滑套4连接为卡盘内楔形机构示意图。当液压缸内的压力油推动活塞和拉杆向卡盘方向移动时，滑套4向右移动，并通过楔形槽的作用，使卡爪座1l带着卡爪12沿径向向外移动，从而使卡盘松开。反之，液压缸内的压力油推动活塞和拉杆向主轴后端移动时，通过楔形机构，使卡盘夹紧工件。卡盘体9用螺钉10固定安装在主轴前端。
    (3)主轴编码器。数控车床主轴编码器采用与主轴同步的光电脉冲发生器。该装置可以通过中间轴上的齿轮1：l地与主轴同步转动，也可以通过弹性联轴器与主轴同轴安装。利用主轴编码器检测主轴的运动信号，  方面可实现主轴调速的数字反馈，另一方面可用于进给运动的控制，例如车螺纹时，控制主轴与刀架之间的运动关系。
    数控车床主轴的转动与进给运动之间投有机械方面的直接联系，为了加工螺纹，要求输给进给伺服电动机的脉冲数与主轴的转数应有相位关系，主轴脉冲发生器起到了主轴传动与进给传动的联系作用。

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