數控機床主傳動運動研究

　　數控機床的主傳動運動是指生產切屑的傳動運動，例如，數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、鏜刀和砂輪等的旋轉運動。數控機床的主傳動運動是通過主傳動電機拖動的。
　　
　　一、主傳動運動的變速系統
　　
　　目前，數控機床的主傳動電機已經基本不再使用普通交流異步電機和傳統的直流調速電機，他們正逐步被新興的交流變頻調速伺服電機和直流伺服調速電機代替。數控機床的主運動要求有較大的調速范圍，以保證加工時能選用合理的切屑用量，從而獲得*的生產率、加工精度和表面質量。為了適應各種工件和各種工件材料的要求，多恭喜自動換刀的數控機床和加工中心主運動的調速范圍應進一步擴大。數控機床的變速時按照控制指令自動進行的，因此變速機構必須適應自動操作的要求。由于直流和交流變速主軸電機的調速系統日趨*，不僅能方便地實現寬范圍的無級變速，而且減少了中間傳遞環節和提高了變速控制的可靠性，因此在數控機床的主傳動系統中更能顯示出它的*性。為了確保低速時的扭矩，有的數控機床在交流和直流電機無級變速的基礎上配以齒輪變速。由于主運動采用了無級變速，在大型數控車床上測斜端面時就可實現恒速切屑控制，以便進一步提高生產效率和表面質量。數控機床主傳動主要有三種配置方式。
　　
　　帶有變速齒輪的主傳動
　　
　　這是大、種型數控機床采用較多的一種方式。通過少數幾對齒輪減速，擴大了輸出扭矩，以滿足主軸對輸出扭矩特性的要求。一部分小型數控機床業采用此種傳動方式，以獲得強力切屑時所需要的扭矩。滑移齒輪的移位大都采用液壓撥叉或直接由液壓油缸帶動齒輪實現。
　　
　　通過皮帶傳動的主傳動
　　
　　這主要應用在小型數控機床上，可以避免齒輪傳動是引起的振動與噪聲。但它只能使用與要求的扭矩特性的主軸。
　　
　　由調速電機直接驅動的主傳動
　　
　　這種主傳動方式大大簡化了主軸箱體與主軸的結構，有效地提高了主軸部件的剛度。但主軸輸出扭矩小，電機發熱對主軸的精度影響較大。
　　
　　二、數控機床主軸部件
　　
　　數控機床主軸部件的精度、剛度和熱變形對加工質量有直接影響。由于加工過程中不對數控機床進行人工調整，因此這些影響就更為嚴重。目前數控機床的主軸廠主要有三種型式。
　　
　　前后支撐采用不同軸承
　　
　　前支撐采用雙列短圓柱滾子軸承和60°角接觸雙列向心推力球軸承組合，后支撐采用成對向心推力球軸承。此配置形式使主軸的綜合剛度大幅度提高，可以滿足強力切屑的要求，因此普遍應用于各類數控機床。
　　
　　前軸承采用高精度雙列向心推力球軸承
　　
　　向心推力球軸承高速時性能良好，主軸zui高轉速可達4000r/min。但是，它的承載能力小，因而適用于高速、輕載和緊密的數控車床。
　　
　　雙列和單列圓錐滾子軸承
　　
　　這種軸承徑向和軸向剛度高，能承受重載荷，尤其能承受較強的動載荷，安裝與調整性能也好。但是，這種軸承限制了主軸的zui高轉速和精度，因此使用中等精度、低速與重載的數控機床。在主軸的機構上，要處理好卡盤和刀架的裝夾、主軸的卸荷、主軸軸承的定位和間隙調整、主軸部件的潤滑和密封以及工藝上的其他一系列問題。為了盡可能減少主軸部件溫升熱變形對機床工作精度的影響，通常利用潤滑油的循環系統把主軸部件的熱量帶走，使主軸部件與箱體保持恒定的溫度。在某些數控鏜、銑床上采用的制冷裝置，比較理想的實現了溫度控制。近年來，某些數控機床的主軸軸承采用油脂，用封入方式進行潤滑，每加一次油脂可以使用7年至10年。為了使潤滑油和油脂不致混合，通常采用迷宮密封方式。
　　
　　對于數控車床主軸，因為在它的兩端安裝著結構笨重的動力卡盤和夾緊油缸，所以主軸剛度必須進一步提高，并應設計合理的連接端，以改善動力卡盤與主軸端度的連接剛度。
　　
　　對于數控鏜床或銑床的主軸，考慮到實現刀具的快速或自動裝卸，主軸上還配有刀具自動裝卸、主軸準停和主軸孔內切屑的清除裝置。