数控设备简介课件.ppt

1、数控设备简介 1 数控机床的历史 2 国外数控机床的发展情况 3 我国数控机床的发展状况 4 数控机床的组成 5 数控装置的分类1、数控机床的历史 1946年世界上诞生了第一台电子管计算机。23年后,美国人开始研究把计算机技术应用于机床的控制。1952年制成了世界上第一台三坐标数控铣床。之后bendix等公司开始生产数控机床及数控装置。工业应用中，数控机床日益显示出具有技术上的先进性、经济上的合理性，适应了现代工业技术发展的需要。数控机床已从军事工业转移到几乎所有的民用工业,如机械制造、金属加工等其他行业，成为工业发达国家一种不可缺少的重要设备。美国1958年、日本1960年分别试制出了能够自

2、动更换刀具的数控机床。显著地提高了机床的生产率和零件加工的自动化程度。极大地改善了生产者的劳动条件，数控机床取得了重大发展。以后这种技术在卧式镗铣床、车床、磨床及自动测量机上都有广泛的应用。数控机床在实际加工过程中有30多种因素直接或间接影响到零件的加工效果.在一般条件下，机床工作不会随着这些因素的变化而变化，因而未能充分发挥数控机床的能力。1964年美国Bendix公司试制了一台采用“自适应控制技术”的数控铣床,在零件加工过程中，机床自动测量零件尺寸,表面粗糙度。调整、确定切削用量（改变切削速度和进给量），使切削过程处于最佳状态，保证获得较高的生产率，较好的加工质量，较长的刀具寿命，也就是最

3、大的经济效益。继美国之后，英.日.德也相继制造出了“适应控制”的数控机床。适应控制技术也是数控机床的一个重要发展。随着数控机床控制技术的发展，过去一台计算机只能控制一台数控机床，逐步发展到一台或几台计算机可以控制几十台、甚至二百多台数控机床，叫做计算机对数控机床进行“群控”。群控控制系统使机械零件的生产方式，生产管理发生了革命性的变革，产生了后来的无人化车间。3、我国数控机床的发展状况我国数控机床是从1958年开始研制的。1968年 清华大学制成第一台小型数控立铣。1980年前 我国数控机床的86%为线切割机床（低端数控机床）。1985年后 我国已能生产45种各类数控机床满足工业发展的需要，数

4、控装置的稳定性、可靠性有了明显的改善,同时数控机床功能部件的专业厂也逐渐形成规模。进入90年代中期国产数控装置开始崭露头角，进入21世纪，国产数控系统开始形成生产规模、拥有自主版权的五轴联动数控系统，打破了西方对高端数控系统的垄断。国产中低端数控系统在技术路线上，采用了开放式的体系平台。随着计算机技术的进步，其稳定性、可靠性都有了长足的进步。特别是中国驻南斯拉夫大使馆被轰炸后，中国高层领导逐步认清了数控技术对提高国家综合实力的重要性，从政策到资金对数控技术的开发、研究给予了极大地倾斜，极大地加快了数控技术在我国的发展。相信在不久的将来,国产数控系统一定能赶上或达到世界先进水平。4、数控机床的组

5、成 根据数控机床的工作原理，数控机床主要有控制介质、数控装置、伺服驱动装置、机床本体和测量装置等五部分组成。如图所示。控制介质数控装置测量装置伺服驱动装置机床1 1）控制介质）控制介质 它是用于记载各种加工信息的载体。从而控制机床的运动，实现零件的加工。（如主运动的启动、变速停止、进给运动的方向、速度和位移量、刀具的选择交换、冷却润滑的开关等。）。目前数控机床加工零件时，通常是编程人员（工程师或操作工人）按照图纸，零件的尺寸和工艺要求用手工编写零件加工程序。也就是用G代码编写零件加工程序，并将这些代码存储在控制介质上。控制介质可以是磁带、软磁盘或其他可以存储信息的载体。目前通常是直接用存储器（

6、如软磁盘、U盘）作为载体，用计算机键盘和操作面板（工程面板）上的按键将加工程序键入数控装置。零件加工程序在液晶显示器上显示出来。2 2）数控装置）数控装置 数控装置是数控机床的核心。它由输入装置、存储器、控制器、运算器和输出装置组成。它的功能是接收输入装置输入的加工信息，经过数控装置的系统软件对代码进行处理后，输出相应的指令脉冲。这些控制信号中最基本的信号，是经过插补运算后的各坐标轴（即作进给运动的各执行部件）的进给速度、进给方向和位移量指令。另外，为了保证零件的正常加工,还必需对机床的一些辅助运动实现自动控制.因此,在数控装置与机床之间还有强电控制装置，其主要作用是接受数控装置输出的主运动变

7、速、刀具选择、交换、各辅助装置等动作的指令信号经过必要的编译，逻辑判断，功率放大后直接驱动相应的继电器，以完成液压及机械部件的指令规定的动作。执行完这些动作后的开关信号也要经由强电控制装置送数控装置进行处理。为了满足不同机床的多种控制要求，数控系统的配置和组成有很大的区别，数控系统的配置体现了数控机床控制系统的水平。按进给伺服系统的不同，数控装置可以分为：（1）开环进给伺服系统 开环进给伺服系统中没有测量装置。数控装置根据程序所要求的进给速度，方向和位移量输出一定频率和数量的进给指令脉冲，经驱动电路放大后，每一个进给指令脉冲驱动功率步进电机旋转一个步距角。经减速齿轮、丝杆螺母付转化成工作台的当

8、量直线位移。如果工作台的实际位移增多或减少数控装置将不予理会，不会补发指令脉冲加以补偿。指令脉冲步进电机驱动电路（a）开环进给伺服系统功率步进电机机床工作台（2）闭环进给伺服系统 数控装置将位移指令与位置检测装置（如光栅尺、直线感应同步器等）测得的实际位置反馈信号，随时进行比较。根据其差值与指令进给位移的要求，按照一定的规律转换后，随时对驱动电机的转速进行校正。使得工作台的实际位移量与指令位移量相一致。闭环进给伺服系统进给速度快、精度高是数控机床的发展方向。位置检测装置（光栅尺）交流伺服 电机机床工作台速度反馈位置反馈位移指令(b)闭环进给伺服系统（3）半闭环控系统机床 将位置检测装置安装在驱

9、动电机的端部或是丝杆的端部，虽然没有直接测量出工作台的实际位移，但通过间接测量高精度丝杆的角速度，或驱动电机的角速度从而得到工作台的实际位置。最后对工作台的实际位移量进行补偿。半闭环的数控的进给速度低于闭环数控机床，高于开环数控机床，由于机械制造水平的提高及速度检测元件和丝杆螺距精度的提高，半闭环数控机床已能达到相当高的进给精度。大多数的机床厂家广泛采用了半闭环数控系统。位置检测装置交流伺服 电机机床工作台速度反馈位置反馈位移指令(c)半闭环进给伺服系统位置检测装置3）伺服驱动装置）伺服驱动装置 伺服驱动装置由伺服发大器（俗称伺服单元或驱动器）和执行机构两个部分组成（如功率步进电机、交流伺服电

10、机等）。将伺服驱动装置与机床上的机械传动部件相联接就构成了数控机床的进给系统。伺服驱动装置接受数控装置发出的进给速度、方向、位移量的指令脉冲，经伺服驱动电路的放大，驱动伺服电机，伺服电机把运动传递给机械传动装置。每个作进给运动的执行部件，都配有一套伺服驱动装置。伺服驱动系统有开环、半闭环和闭环之分。半闭环和闭环伺服驱动系统中使用了位置检测装置。间接或直接测量执行部件的实际位移量。并将指令位移量与实际位移量进行比较，其误差经过转换放大后再对执行部件的位移量进行补偿。4）机床）机床 数控机床的主要机械部件有：主运动部件，（车床主轴箱，铣床主轴箱、及支撑它们的床身及立柱等）进给运动部件，如工作台、拖

11、板等。此外还有冷却、润滑及铁屑收集器 等部件。对于加工中心还应有刀库及用于刀具交换的机械手等。与普通机床相比数控机床在设计上的特点是,有更高的机床精度、更大的刚性和抗振性。导轨副的动、静磨擦系数差值要小，在低速移动时不能爬行。传动间隙及反向传动间隙要小。否则指令脉冲位移量将被间隙吞噬掉了。立式加工中心主机床身工作台 立 柱主轴主轴箱刀库拖板（床鞍）全功能数控车床主机全功能数控车床主机二、目前公司生产数控设备基本有：数控车、数控铣、(车削中心、)(三轴、四轴、五轴)(立式、卧式)加工中心、多轴(五、六轴)机器人、柔性自动生产线、其它专机及即将开发投产的单轴和双轴转台等。1、数控车 我们常用的车床

12、有平床身卧车、斜床身卧车、仪表车床、车削中心、立式车床等。按国家机床行普，卧车型号一般为6开头，立车型号一般为5开头。其精度检验标准也不尽相同，一般简易式卧车精度标准为JB/T8324.1-1996，普通型卧车精度标准为JB/T1646.2-1996，仪表车精度标准为JB/T8326.1-1996，立式车床精度标准为JB/T9934.1-1999。平床身车床斜床全功能身车床 车削中心立式车床 卧车主轴可分多档变速、变频连续变速等，车床卡盘分自动卡盘、普通中实卡盘、普通中空卡盘，分别满足不同工件的加工需要。这要求我们在给用户介绍清楚，再要特别注意的就是刀架形式和刀方大小。其导轨形式大多为滑动导轨

13、，也有配备直线滚动导轨副。卡盘 中空卡盘 中实卡盘插入导轨图片、丝杆、刀架立式刀架卧式刀架HED-21ST数控车床综合实训系统简介数控车床综合实训系统简介 HED-21ST数控车床综合实训系统是由华中数控“世纪星”HNC-21T数控系统、主轴变频调速单元、交流伺服单元、步进驱动单元、开关量输入输出单元以及CK6116小型数控车床等组成。可用于培养学生掌握数控系统的编程方法、数控系统电气设计、安装、调试、维修、数控机床操作等实际动手能力的一套试验装置。数控车床综合实训系统采用模块化设计，便于组合和扩展，也便于检查和调试，利用该试验装置可以使学生掌握数控系统控制原理、电气原理、电气设计方法、元器件

14、的选用，能够掌握工业生产过程，达到工业现场实践效果，不仅可以按照推荐的方式进行设计、安装、调试，也可根据课程设计的要求自行设计、组合安装、调试，更好的培养学生的动手能力和分析能力。HED-21ST数控车床综合实训系统适用于小型轴类、盘类零件高效、高精度加工。工件在一次装夹中可连续完成圆面、斜面、端面、弧型面、孔、螺纹等多序加工。其操作简单，维护方便，适用范围广泛，可用于铝件、塑料、蜡模等零件加工。机床采用全防护，安全可靠，小巧紧凑。具有占地面积小、排屑方便、工作速度高、操作简单、经济实用等优点。CK6116小型数控车床集成了二相混合式步进电机、交流伺服电机、交流变频电机等。机床床身采用45度斜

15、置，纵向、横向走刀用精密滚珠丝杠传动，定位准确，传动效率高；X、Z向导轨均采用预加负荷的直线滚动导轨，各运动轴响应快、精度高、寿命长，保可轻松实现目标轨迹和动作。HED-21ST数控车床综合实训系统可完成如下试验：1、数控系统的原理和组成2、数控系统连接与调试3、数控系统参数设置与调整4、数控编程及加工操作5、可编程控制器（PLC）编程与调试6、数控系统位置测量装置的选型与应用7、步进电机驱动系统的构成、调整及使用8、交流伺服系统的构成、调整及使用9、变频调速系统的构成、调整及使用10、数控系统电磁兼容（EMC）设计及应用11、数控车床故障设置与排除 主要技术参数 序号 项目参数备注1床身上最

16、大回转直径160mm2最大车削直径70mm3最大车削长度200mm4X/Z轴最大行程48/220mm5主轴通孔直径16mm6主轴转速范围100-2800 r/min7主电机功率0.37kw8X轴伺服电机1.6 Nm9Z轴步进电机2.2 Nm10尾座套筒行程40mm11机床净重12012机床外形尺寸(LWH)800450475 mm2、数控铣床 根据市场的需要，我们配备数控床身铣床主要有713、714、715系列，SX2016小型数控铣床等,同时根据用户的不同需要，给予不同的配置。其精度标准基本采用JB/T8329.1-1999数控床身铣床精度。XK714/XK715数控床身铣床 HED-21S

17、M数控综合实验台简介数控综合实验台简介 HED-21SM数控综合实验台用于培养学生掌握数控系统的编程方法、数控系统电气设计、安装、调试、维修、数控机床操作等实际动手能力的一套试验装置。数控综合实验台采用模块化设计，便于组合和扩展，也便于检查和调试，利用该试验装置可以是学生掌握数控系统控制原理、电气原理、电气设计方法、元器件的选用，能够掌握工业生产过程，达到工业现场实践效果，不仅可以按照推荐的方式进行设计、安装、调试，也可根据课程设计的要求自行设计、组合安装、调试，更好的培养学生的动手能力和分析能力。HED-21SM数控综合实验台是由华中数控世纪星HNC-21M数控系统、主轴变频调速单元、交流伺

18、服单元、步进驱动单元、开关量输入输出单元以及SX2016小型数控铣床等组成。HED-21SM数控综合实验台可进行各种曲面、曲线、平面、槽、孔等的加工，其操作简单，维护方便，适用范围广泛，可用于铝、有机玻璃、塑料、蜡模等零件或模具型腔的加工。具有占地面积小、工作速度高、操作简单等优点。SX2016小型数控铣床集成了二相混合式步进电机、交流伺服电机、高速恒转矩电主轴、光栅尺等。三进给轴均采用滚珠丝杠和直线导轨，可轻松实现目标轨迹和动作。X轴执行装置采用交流伺服电机和交流伺服驱动器，构成一个位置半闭环控制系统。Y 轴执行装置装有光栅尺，并将交流伺服电机、交流伺服驱动器和光栅尺构成一个位置闭环控制系统

19、。Z轴执行装置采用二相混合式步进电机及步进驱动器，形成开环控制结构。HED-21SM数控综合实验台以其具备开环控制、半闭环控制和闭环控制的多功能控制原理组合，完美地为数控教学提供了极佳的条件，是全面培养中高级数控技能型人才的首选设备之一。主要技术参数可完成如下试验：数控系统的原理和组成数控系统连接与调试数控系统参数设置与调整数控代码编程可编程控制器（PLC）编程与调试数控系统位置测量装置的选型与应用步进电机驱动系统的构成、调整及使用交流伺服系统的构成、调整及使用交流调速系统的构成、调整及使用数控系统电磁兼容（EMC）设计及应用数控铣床故障设置与排除 附录：切削参数推荐表附录：切削参数推荐表 3

20、、三轴、四轴加工中心 我们自己生产的三轴、四轴立式加工中心主要有XHK714、XHK715等,还有不同规格的卧式加工中心，其精度标准基本采用JB/T8771.2-1998立式加工中心精度。四轴立式加工中心即是在三轴立式加工中心的基础上增装一立卧两用数控转台。在配置数控转台规格时主要要求考虑机床工作台宽度、Y轴行程及机床防护空间，再次即要求考虑Z轴行程及刀库高度。一般建议714规格立加配200mm台面转台，715规格立加配250mm台面转台，特殊情况下可以适当加大。XHK714/XHK715立式加工中心 主要技术参数：4、五轴立式加工中心 目前高档的加工中心正朝着五轴控制的方向发展，工件一次装夹

21、就可完成五面体的加工。如配置上五轴联动的高档数控系统，还可以对复杂的空间曲面进行高精度加工。这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业有着举足轻重的影响力。现在，大家普遍认为，五轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等等加工的唯一手段。长期以来，以美国为首的西方工业发达国家，一直把五轴联动数控机床系统作为重要的战略物资，实行出口许可证制度。特别是冷战时期，对中国、前苏联等社会主义阵营实行封锁禁运。爱好军事的朋友可能知道著名的“东芝事件”：上世纪末，日本东芝公司卖给前苏联几台五轴联动的数控铣床，结果让前苏联用

22、于制造潜艇的推进螺旋桨，上了几个档次，使美国间谍船的声纳监听不到潜艇的声音了，所以美国以东芝公司违反了战略物资禁运政策，要惩处东芝公司。五轴机床的种类有：摇篮式、立式、卧式、NC工作台+NC分度头、NC工作台+90B轴、NC工作台+45B轴、NC工作台+A轴、二轴NC 主轴等。目前国内五轴机床生产厂家主要有江苏多棱数控机床股份有限公司，北京机电研究院、北京第一机床厂、桂林机床股份有限公司、济南二机床集团有限公司，大连机床厂等企业。图1 工作台回转的立式五轴加工中心 图2 主轴回转的立式五轴加工中心图3 工作台回转的卧式五轴加工中心叶轮 目前我们高科自己生产五轴立式加工中心基本采用3+2的结构形

23、式，主要有XHK715/3-5G、XHK715/3-5F等，基本是在贵航STW850增装TK14170B数控可倾回转工作台和在福建威诺VMC850的基础上增装TK14250A数控可倾回转工作台，其精度检验标准为 JB/T10792.1-2007五轴联动立式加工中心精度。其基本参数为：在配置数控转台规格时主要要求考虑机床工作台宽度、主轴端到工作台面的最大距离及刀库高度，再次要求考虑Y轴行程及机床防护空间，一般建议715规格立加配250mm台面数控可倾回转工作台，同时转台需按如图加以改动。5、多轴(五、六轴)机器人六轴机器人参数 该机器人是武汉华中数控股份有限公司与北京世纪枫林公司联合制造的六轴工

24、业机器人，本机器人采用成熟可靠的控制器，小间隙减速器和轻金属臂，具有各臂工作范围大，运行速度快，精度高，控制轴数多等特点，配备华中数控为本机器人专门开发的数控系统，具有6轴联动，响应速度快，手动和自动操作灵活等优点。可广泛应用于机械加工、焊接、热处理、火焰切割、表面涂覆、自动上下料、装配、检测及仓库堆垛等作业中，也适用于教育培训行业。插入图片五轴机器人插入图片6、柔性自动生产线 柔性自动生产线组成部分包括：回转自动线，直线输送线，运输小车，运输小车定位系统，加工中心交换工作台装置，立式、卧式加工中心。总共3套华中210B控制系统，分别为立式加工中心1套、卧式加工中心1套、总控制系统1套。整个生

25、产线共8个工位，如下图：柔性自动生产线示意图6.1.环形输送线技术参数环形输送线技术参数 6.2.卧式加工中心卧式加工中心6.3.立式加工中心立式加工中心 柔性线在自动状态下的动作流程柔性线自动运行交换工件的过程分成了以下几个步骤：1八个运输小车在回转线上运动，负责将随行工作台送到机床对应的直线输送线上。2运输小车定位系统将运行小车定位，并将随行工作台中板推到直线输送线交换位置。3直线输送线将随行工作台送到机床交换的工位，等待交换。4机床具有回转交换机构，将机床外部工位和机床内部工位的随行工作台进行交换，完成最后的动作。运输小车底板安装有行程开关撞块，在工位三和工位七各有一个三触点行程开关，当

26、工位三和工位七的行程开关都被触发后，电机停止转动，由小车定位装置锁紧.小车定位装置由气缸推动插销，插销插入小车底部定位，定位后，气缸继续推动小车中板前进一段距离，并让小车中板固定装置脱离小车保持架。气缸推动工作台中板到位后，直线输送装置电机启动，带动中托板到达直线输送装置上靠近机床的行程开关，开关响应后,直线输送装置处的气缸启动，锁紧运输小车中板，机床交换工作台可以对随行工作台进行交换、交换完成后，气缸锁紧松开，直线输送装置将运输小车中板送到机床外部，带动小车中板的插销脱离开小车后，定位系统中的气缸启动，将小车中板固定装置拉回到小车保持架上，同时将小车底板插销抽出，小车可以继续前行到下一个工位

27、，从而完成全部交换过程。7、其它专机8.即将开发产品8.1.WGZT250数控立卧回转工作台数控立卧回转工作台 产品的主要技术参数产品的主要技术参数 产品用途产品用途 该数控立卧回转工作台是各类数控镗铣床和加工中心的理想配套附件，可以主轴水平或垂直两种方式安装于主机工作台面上，用作主机的第四轴。在主机相关控制系统控制下，完成各种分度回转工作。工作台上可安装板、盘或其他形状比较复杂的被加工零件，实现等分的和不等分的孔、槽或者连续的特殊曲面的加工，且保证很高的加工精度。8.2.刀片周边磨机床 8.2.1.基本布局介绍 刀片做为机加工的专用配件，其基本生产过程为毛坯烧结成型、探伤检测、尺寸检测、精密

28、磨削加工、尺寸检测、表面涂层处理、表面缺陷检测、包装。尺寸检测项为不定工序，周边磨机床做为刀片专用精加工设备 周边磨机床根据其运动轴数可分为3轴、4轴、5轴等分别满足不同的刀片磨削要求，具体的运动轴和功能分别为直线轴X、Y轴，其中主轴装在X轴上，旋转轴为A、B、C轴，其中A轴主要完成刀片台阶面磨削、B轴完成刀片周边磨削、C轴完成刀片后角的磨削。其布局示意图如图：济南第六机床厂生产的2MK71258.2.2.分布情况 刀片周边磨机床做为刀具行业的专用机床，集数控电气、机械、液压、检测于一体的高、尖段产品，考虑到其加工工艺的特殊和复杂程度，以及与之配套的专用数控系统的开发条件，目前自动周边磨机床主

29、要集中在国外如AGATHON、万特等；国内目前主要为济南第六机床厂生产的2MK7125三轴三联动刀片周边磨床(配备FAG8055系统)，该机床自1996年国家鉴定以来基本年产量在10台左右，主要销往国内小型刀片生产厂家，其与国外进口机床相比最大的优势为价格低廉，基本为国外同类产品的1/2。8.2.3.市场预测 随着数控刀具应用的日益广泛及加工方法和工艺水平的提高，与之配套的刀片应用和要求也越来越多，特别是其一致可靠度、耐用度等。在不考虑每片刀片其它的生产工序，仅完成周边磨削所需时间基本在70s左右，目前国内大小刀片生产厂家约3000家(含经销商)。从欧洲GDP增长率和工业产值，以及加工设备进出

30、口及消费等多顶指标来看，斯洛伐克、捷克和波兰排名前三甲。而在全球范围内机床产值排名前三位的为日本、德国与中国，按机床消费排名前三位的则为中国、日本与美国。刀片周边磨机床目前国内基本依靠进口，特别是多轴联动刀片周边磨机床国内基本为空白。而国外此类设备三轴约250万，四轴、五轴约300-500万，国内济南第六机床厂为成都成量生产的2MK7125售价约120万。我公司可利用华中数控系统强大的二次开发功能，开发设计刀片周边磨机床，特别是多轴联动刀片周边磨机床，生产此类产品其成本基本可控制在100万以内。预计公司全年除去其它产品的生产销售外，可生产销售各类周边磨机床15余台套，实现全年该产品销售收入20

31、00万以上，利润1000万以上。在实现公司新的经济增长点的同时，填补国内此项技术空白。9.机床功能部件斗笠式刀库圆盘式刀库链条式刀库立卧两用数控回转工作台立卧两用数控回转工作台 此类回转工作台适用于各类数控铣床和加工中心的关键配套附件，可以主轴垂直和水平两种方式安装在主机工作台上，用作主机的第四回转轴。转台在主机相关控制系统控制下，可以实现等分的和不等分的孔、槽或者连续特殊曲面的加工，且保证很高的加工精度。其分度精度一般在1530，重复精度一般在46。数控可倾斜回转 工作台此类回转工作台主要用于各类数控铣床和加工中心机床上，可利用原来机床的两个控制坐标控制转台的回转和倾斜，也可直接单独配置数控

32、装置与机床联接完成所需要的工作循环。它可以完成任意角度的孔、槽、平面类机械加工，以及曲线、凸轮等的加工，并可达到较高的精度。另外液可用于非数控钻、铣、镗类机床上，独立完成等分和不等分的角度分度工作。其分度精度一般在2030，重复精度一般在46。其它形式的回转工作台为满足不同生产的需要，还有大台面和矩形台面的回转工作台。如下图，其中大台面的回转工作台台面直径可达2.5米。分度头分度头 主轴进给丝杠直线导轨组件润滑系统10、电机大小初选10.1.进给轴电机扭矩初选T=FP/(2000)(Nm)后边还需核算电机转动惯量及加减速时间长度。10.2.主轴电机扭矩选择 主要要求分清加工状况、特性，选择刀具

33、形状及切削参数等等综合考虑，一般32、36规格平床身车床主轴为3.7kw，40规格平床身车床主轴为5.5kw，50规格平床身车床主轴为7.5kw，全功能车床主轴为7.5kw，713铣床主轴为3.7kw，714铣床主轴为5.5kw，715铣床主轴为7.5kw 交流主轴电机的(转速，力矩)，(转速，功率)特性曲线反映它的性能，其特性曲线如图所示；切削机床要求电机在计算转速以下的恒扭矩工作区具有粗加工的能力。N(kw)Tn(N m)功 率 力 矩恒 功 率 工 作 区恒 扭 矩 工 作 区转 速N（功 率 转 速 曲 线）Tn（力 矩 转 速 曲 线）nm axn计nm in一、工作原理及特点 a)

34、原理：滚珠丝杠是由梯形丝杠演变过来的，它将原来的滑动摩擦副转换成滚动摩擦副，滑动摩擦系数为0.1，而滚动摩擦系数为0.01，梯形丝杠的材料一般都选用40Cr,热处理调质，滚珠丝杠的材料为GCr15（滚珠轴承材料）中频淬火。表面硬度HRc60，硬化层达到2mm以上，为了防止淬火后生成的晶相组织马氏体在常温下慢速膨胀。影响尺寸的稳定性，一般还需要对丝杠作-80下的深冷处理。b)特点：1）由于是滚动摩擦副，传动效率很高，大于98 ；由滚珠丝杠组成的进给伺服系统的最高进给速度已达100 m/min。2）摩损小，精度保持好，寿命长；3）摩擦阻力小，动，静摩擦力相差极小，可以在极低转速下而不产生爬行；4）

35、丝杠经过予紧后，可以完全消除传动间隙，提高传动刚度；5）丝杠不能自锁，运动具有可逆性。可将旋转运动变成直线运动，也可将直线运动转成旋转运动，因此滚珠丝杠立式使用时必须增加制动装置。二、滚珠丝杠的予紧方法 滚珠丝杠副的最大特点是可以采用予紧结构来消除传动间隙，又能将丝杠副的弹性变形控制在最小限度内.有资料表明适当施加予紧力可以提高丝杠螺母副的刚度2040；但是过大的予紧力会加大驱动力矩.缩短丝杠的使用寿命。通常在中，小型数控铣床的丝杠副予紧力取其轴向负荷的1/3。目前国内W型和N型滚珠丝杠常用三种结构形式消除轴向间隙。目前广泛使用的是修磨垫片调隙法。Z1-Z2=1，若t=10，Z1=100，Z2

36、=99，mmS001.01009910修磨垫片调隙利用螺纹调隙齿差调隙法结构简单、调整可靠、调整困难 调整方便，予紧力不精确，难以控制 调整可靠、精确、结构复杂 三、滚珠丝杠副的支承型式 滚珠丝杠副的支承结构的好坏，选择得恰当不恰当，直接影响丝杠传动系统的刚度。1、一端装止推轴承，另一端悬伸 结构简单；承载能力小，轴向刚度低，升降台式铣床 的垂直坐标常用这种结构，还常用于机床的调整环节。2、一端装止推轴承，另一端装向心球轴承，滚珠丝杠较长时，一端固定,一端自由可以减小丝杠热变形的影响，固定端布置到远离热源的一端。3、两端装止推轴承，止推轴承装在两端并施加予拉力提高传动刚度，在热变形较大的场合慎

37、用。4、两端装止推轴承及向心球轴承 丝杠两端采用双重支承，提高了支承刚度，丝杠热伸长会转化成轴承的予紧力。5、采用滚珠丝杠专用轴承，大接触角径向推力球轴承，接触角为60，专为滚珠丝杠支座轴承设计。滚珠直径小,球数多能承受的轴向载荷是普通轴承的两倍以上。机床或机械装置的伺服系统精度大多在空载下检验。空载时作用在滚珠丝杠副上的最大轴向工作载荷是静摩擦力F0。移动部件在Kmin处起动和反向时，由于F0方向的变化将产生误差2F0/Kmin(又称为摩擦死区误差)，数控机场的反向差值主要取决与此，同时该误差一般占重复定位精度的(1/21/3),机床的定位误差主要取决于滚珠丝杠副的精度，其次才是F0(1/K

38、min-1/Kmax)，K为装置的综合刚度，主要受丝杠本身的拉压刚度、支撑轴承的轴向刚度，滚珠丝杠副的滚珠与滚道的接触刚度一、园柱直齿轮时1、双齿轮片结构2、偏心套1）、齿轮）、齿轮 2）、偏心套）、偏心套 3）、齿轮）、齿轮1 2 33、调节中心距二、双齿轮条消除齿轮间隙机构 1、2为正齿轮与齿条齿合，3、4为左右螺旋齿轮，5上有一对旋向相反的螺旋齿轮，当零件5向前移动是会迫使34齿轮分别向相反的方向旋转，令圆柱齿轮1、2左右边贴紧齿条传动齿面固定零件与达到消除齿条间隙的目的。三三 电机轴与丝杠轴的联结方式电机轴与丝杠轴的联结方式1、无键联结、无键联结2、应用（在数控机床中）、应用（在数控机

39、床中）在伺服电机轴上装齿轮，同步带轮，在滚珠丝杠轴端安装齿轮或同步带轮在伺服电机轴上装齿轮，同步带轮，在滚珠丝杠轴端安装齿轮或同步带轮选择胀结套应满足：选择胀结套应满足：传递扭矩传递扭矩MtM 承受轴向力承受轴向力 FtFx 承受径向力承受径向力式中式中M需要传递的扭矩需要传递的扭矩KNm Fx：需要承受的轴向力需要承受的轴向力KN Mt：胀紧套的额定扭矩胀紧套的额定扭矩KNm Ft:胀紧套的额定轴向力胀紧套的额定轴向力KN dl：胀紧套内径和内环宽度胀紧套内径和内环宽度mm Pf ：胀紧套与轴结合面上的压力：胀紧套与轴结合面上的压力 N/mm2 B：采用：采用n组胀紧套时的额定负荷组胀紧套时

40、的额定负荷Mm Mm=mMt 23)102(dMFFxt310ldFPtf式中式中m负荷系数见表负荷系数见表1胀紧套的数量 n负荷系数 m123411.561.862.03表 1c、结合面的表面粗糙度及公差配合，见表2表 2胀紧套的内径 d（mm）38h 6h 8与胀紧套结合的孔公差带与胀紧套结合的孔公差带H 7H 8Rzum 6.3 6.3d、拧紧胀紧套螺钉的方法、拧紧胀紧套螺钉的方法第一步以第一步以1/3 Mt的值对角拧紧所有螺钉以防偏斜；的值对角拧紧所有螺钉以防偏斜；第二步以第二步以1/2Mt对角拧紧全部螺钉加力；对角拧紧全部螺钉加力；第三步以第三步以Mt值全部拧紧螺钉。值全部拧紧螺钉。e、结构装配图、结构装配图举例X轴总装图Z轴总装图主轴部件