數(shù)控機(jī)床的工作原理

1 、對主傳動系統(tǒng)的要求

數(shù)控車床是高度自動化的機(jī)床，對主傳動系統(tǒng)的要求是:

(1)機(jī)床有足夠高的主軸轉(zhuǎn)速和大的功率，以適應(yīng)高效率加工的需要。

(2)主軸轉(zhuǎn)速范圍廣，變速迅速可靠，一般能自動變速。

(3)主軸應(yīng)有足夠高的剛度和回轉(zhuǎn)精度，低溫升、小的熱變形。

(4)主軸組件必須有足夠的耐磨性、高剛度和抗振性。

日前數(shù)控機(jī)床的主軸傳動形式主要有電動機(jī)直接傳動、齒輪傳動、帶傳動、電主軸傳動2.主軸傳動形式四種形式。本任務(wù)中CK6130型數(shù)控車床采用齒輪傳動形式。

(1)電動機(jī)直接傳動

電動機(jī)通過聯(lián)軸器可以直聯(lián)傳動主軸，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，但主軸轉(zhuǎn)速的變化及轉(zhuǎn)矩的輸出和電動機(jī)的輸出特性一致，因而使用上受到一定限制。

采用主電動機(jī)和主軸直連式的KV60型數(shù)控鐵床，不僅提高了傳動效率，降低了功耗，而且避免了平帶傳動使車尾主軸軸承受徑向力造成發(fā)熱和損壞，結(jié)構(gòu)要簡單，運(yùn)行更可靠，維護(hù)更方便。

(2)齒輪傳動

齒輪傳動是通過變速齒輪變速降速，增大輸出轉(zhuǎn)矩，以滿足主軸低速時對輸出轉(zhuǎn)矩特性的要求。滑移齒輪的移動大都采用液壓缸帶動齒輪來實(shí)現(xiàn)。這種傳動方式與臥式車床基本相同，早期生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床經(jīng)常使用。

(3)帶傳動

帶傳動目前多用V帶或同步帶來完成，其優(yōu)點(diǎn)是可以免齒輪傳動引起的振動和噪聲，結(jié)構(gòu)簡單，安裝調(diào)試方便，且在一定程度上能夠滿足轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩輸出要求，但主軸調(diào)速范圍受電動機(jī)調(diào)速范圍的約束。

(4)電主軸傳動

通常作為現(xiàn)代機(jī)電一體化的功能部件，裝備在高速數(shù)控機(jī)床上。其主軸部件結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、慣量小，可提高啟動、停止的響應(yīng)特性，有利于控制振動和噪聲;缺點(diǎn)是制造和維護(hù)困難，且成本較高。因電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量直接影響主軸，主軸的熱變形嚴(yán)重影響機(jī)床的加工精度，所以合理選用主軸軸承以及潤滑、冷卻裝置十分重要。

3、主軸變速方式

主軸變速方式一般有無級變速和分段無級變速兩種，本任務(wù)中CK6130型數(shù)控車床采用分段無級變速。

(1)無級變速

數(shù)控機(jī)床一般采用直流或交流主軸伺服電動機(jī)實(shí)現(xiàn)主軸無級變速。

交流主軸電動機(jī)及交流變頻驅(qū)動裝置(籠型感應(yīng)交流電動機(jī)配置矢量變頻調(diào)速系統(tǒng))沒有電刷，不產(chǎn)生火花，使用壽命長，且性能已達(dá)到直流驅(qū)動系統(tǒng)的水平，甚至噪聲也有所降低。

(2)分段無級變速

數(shù)控機(jī)床不需要在整個變速范圍內(nèi)采用無級變速，一般在交流或直流電動機(jī)無級變速的基礎(chǔ)上配以齒輪變速，使之實(shí)現(xiàn)分段無級變速。

1)分段無級變速方式比較

分段無級變速通常有四種方式，在本任務(wù)中CK6130型數(shù)控車床采用方式一，即通過變速齒輪進(jìn)行變速的方式。

方式一:通過變速齒輪進(jìn)行變速。

方式二:通過帶傳動進(jìn)行變速。

方式三:通過兩個電動機(jī)分別驅(qū)動主軸進(jìn)行變速。

方式四:通過電主軸直接變速。

四種變速方式視同范圍和不足比較。

2)分段無級變速機(jī)構(gòu)

分段無級變速機(jī)構(gòu)一般采用液壓拔叉和電磁離合器兩種變速機(jī)構(gòu)，本任務(wù)中CK6130型數(shù)控車床采用液壓拔叉分段無級變速機(jī)構(gòu)。

液壓拔叉變速機(jī)構(gòu)是通過改變通油方式來獲得不同的變速位置，在帶有齒輪傳動的主傳動系統(tǒng)中，齒輪的換擋主要靠液壓拔叉來完成。電磁離合器是應(yīng)用電磁效應(yīng)接通或切斷運(yùn)動的元件，電磁離合器用于數(shù)控機(jī)床的主傳動時，能簡化變速機(jī)構(gòu)，通過若干個安裝在各傳動軸上的離合器的吸合與分離的不同組合來改變齒輪的傳動路線，實(shí)現(xiàn)主軸的變速。