數控車床進給傳動系統及傳動裝置
1.進給傳動系統的特點
數控車床的進給傳動系統是控制膏軸、z軸伺服系統的主要組成部分。它將伺服電動機的旋轉運動轉化為刀架的直線運動,而且對移動精度要求很高,x軸最小移動量為0.0005mm(直徑編程),z軸最小移動量為o 00lmm。采用滾珠絲杠螺母傳動副,可以有效地提高進給系統的靈敏度、定位精度和防止爬行。另外,消除絲杠螺母的配合間隙和絲杠兩端的軸承間隙,也有利于提高傳動精度。
數控車床的進給系統采用伺服電動機驅動,通過滾珠絲杠螺母帶動刀架移動,所以,刀架的快速移動和進給為同一傳動路線。
2.對進給系統的性能要求
數控車床進給傳動裝置的精度、靈敏度和穩定性,將直接影響工件的加工精度,其進給傳動裝置結構外觀如圖6—43所示。為此,數控車床的進給傳動系統必須滿足下列要求。
(1)提高傳動精度和剛度,消除傳動間隙。從機械結構方面考慮,進給傳動系統的傳動精度和剮度主要取決于絲杠螺母副、傳動齒輪副的傳動精度及其支承結構的剛度。加大絲杠直徑,對絲杠螺母副、支承部件、絲杠本身施加預緊力,是提高傳動剛度的有效措施。傳動間隙主要來自于傳動齒輪副、絲杠螺母副及其支承部件之間,因此,進給傳動系統中廣泛采用施加預緊力或其他消除間隙(縮短傳動鏈及采用高精度的傳動裝置)的措施來提高傳動度。
(2)減小摩擦阻力。為了提高數控車床進給系統的快速響應性能,除了對伺服元件提出要求外,還必須減小運動件之間的摩擦阻力和動、靜摩擦力之差。在數控機床進給系統中,為了減小摩擦阻力,普遍采用滾珠絲杠螺母副、靜壓絲杠螺母副、滾動導軌、靜壓導軌和塑料導軌等。
(3)減小運動部件慣量。傳動部件的慣量對伺服機構的啟動和制動特性都有影響,尤其是高速運轉的零件。因此,在滿足部件強度和剛度的前提下.應盡可能減小運動部件的質量,減小旋轉零件的直徑和重量,以降低其慣量。
(4)系統要有適度阻尼。阻尼一方面降低進給伺服系統的快速響應性,另一方面增加系統的穩定性。在剛度不足時,運動件之間的運動阻尼對降低工作臺爬行,提高系統的穩定性起重要作用。
3.進給系統傳動裝置
(1)置軸進給傳動裝置。圖6一“是數控車床蓋軸進給傳動裝置的結構簡圖。Ac伺服電動機15經同步帶輪14和10以及同步帶12帶動滾珠絲杠6回轉,并通過螺母7帶動刀架2l沿滑板l的導軌移動,實現x軸的進給運動,見圖6一
“(b)。脈沖編碼器16安裝在伺服電動機的尾部。件5和件8是緩沖塊,在出現意外碰撞時起保護作用。
滾珠絲杠前軸承座4用螺釘20固定在滑板上(見A—A剖面圖)。滑板導軌為矩形導軌,鑲條17、18、19用來調整刀架與滑板導軌的間隙。
件22為導軌護板,件26、27為機床參考點的限位開關和撞塊。鑲條23、24、25用于調整滑板與床身導軌的間隙。
因為頂面導軌與水平面傾斜30。,回轉刀架的自身重力使其下滑,滾珠絲杠和螺母不
能以自鎖阻止其下滑,故機床依靠Ac伺服電動機的電磁制動來實現自鎖。
(2)z軸進給傳動裝置。數控車床z軸進給傳動裝置。Ac伺服電動機14經同步帶11傳動到滾珠絲杠5,由螺母4帶動滑板連同刀架沿床身13的矩形導軌移動,實現z軸的進給運動。電動機軸與同步帶輪12之間用錐環無鍵連接,局部放大視圖中,19和20是錐面相互配合的內錐環和外錐環,當擰緊螺釘17時,
法蘭18的端面壓迫外錐環20,使其向外膨脹,內錐環19受力后向電動機軸收縮,從而使電動機軸與同步帶輪12連接在一起,這種連接方式無需在被連接件上開鍵槽,而且兩錐環的內外圓錐面壓緊后,使連接配合面無間隙,對中性較好。選用錐環對數的多少.取決于所傳遞扭矩的大小。
滾珠絲杠的支承形式為左端固定,右端浮動,留有絲杠受熱膨脹后軸向伸長的余地。件3和6為緩沖擋塊,起超程保護作用。B向視圖中的螺釘lo將滾珠絲杠的右支承軸承座9固定在床身13上。
z軸進給裝置的脈沖編碼器1與滾珠絲杠5相連接,直接檢測絲杠的回轉角度,從而提高系統對z向進給的精度控制。