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数控冲床主运动调速范围很宽,其主轴传动形式有以下几种主要形式。
1.具有变速齿轮的传动方式 这是大、中型数控冲床采用较多的一种变速方式。通过几对齿轮降速,增大输出扭矩,以满足主轴输出扭距特性的要求。一小部分小型数控冲床也采用此种传动方式以获得强力切削时所需的扭矩。
在带有齿轮变速的主传动系统中,液压拨叉和电磁离台器是两种常用的变速操纵方法。
(1)液压拨叉变速 在前几章数控冲床主传动系统中已经介绍过。液压拨叉变速必须在主轴停车之后才能进行,但停车时拨动滑移齿轮啮合又可能出现“顶齿”现象。在一些数控冲床中需按点动按钮使主电动机瞬时冲动接通,在其它自动变速的数控机床主运动系统中,通常增设一台微电动机,它在拨叉移动滑移齿轮的同时带动各传动齿轮作低速回转,这样.滑移齿轮能够顺利啮合。液压拨叉变速是一种有效的办法,但它增加了数控冲床液压系统的复杂性.而且必须将数控装置送来的电信号先转换成电磁阀的机械动作,然后再将压力分配到相应的液压缸,因而增加了变速的中间环节,带来了更多的不可靠因素。
(2)电磁离合器变速 电磁离合器是利用电磁效应接通或切断运动的元件,由于它便于实现自动操纵,并有现存的系列产品可供选用,因而它已成为自动装置中常用的操纵元件,在数控机床上应用的电磁离合器常用的有无滑环摩擦片式电磁离舍器和啮合式电磁离合器(亦称为牙嵌式电磁离合器)。电磁离合器的缺点是体积大,磁通亦使机械件磁化。更主要的是我国的电磁商合器,目前尚未完全过关,所以一般不宜用在机床主轴传动这种重要部位。
2.通过带传动的传动方式这种传动方式多见于数控冲床和中、小型加工中心。它可避免齿轮传动时引起的振动与噪声。在数控冲床上一般采用多楔带和同步齿形带。
多楔带又称多联V带,多楔带接齿距分为三种规格:J型齿距为2.4 mm,L型齿距为4.8 mm,一M型齿距为9.5 mm,根据图7.1可大致选出所需的型号。多楔带的应用,可参阅JCS-018机床的主传动系统等有关章节:
齿形带根据齿形不同可分为梯形齿同步带和圆弧齿同步带,图7-2是这两种齿形带的纵向断面,其结构与材质和楔形带相似,但在齿面上覆盖了一层尼龙帆布,用以减小传动齿与带轮的啮合摩擦。
梯形齿同步带在传递功率时由于应力集中在齿根部,使功率传递能力下降。同时由于与带轮是圆弧形接触,当小带轮直径较小时,将使齿形变形,影响与带轮齿的啮合,不仅受力情况不好,而且在速度很高时,会产生较大的噪声与振动,这对于主传动来说是很不利的。因此在加工中心的主传动中很少采用,一般在转速不高的运动传动或小功率的动力传动中使用。而圆弧齿同步带克服了梯形齿同步带的缺点,均化了应力,改善了啮合。因此在数控机床上,无论是主传动还是伺服进给传动,当需要用带传动时,总是优先考虑采用圆弧齿形同步带。同步齿形带具有带传动和链传动的优点,与一般的带传动相比,它不会打滑,且不需要很大的张紧力,减少和消除了轴的静态径向力、传动效率高达98%~99 5%;可用于60~80r/nun的高速传动。但是在高速使用时,由于带轮必须设置轮缘,因此在设计时要考虑带轮槽的排气以免产生啸声。同步齿形带的规格是以相邻两齿的节距来表示的(与齿轮的模数相似),主轴功率为3~10kW的加工中心多用节距为5mm和8mm的圆弧齿形同步带,型号为5M或8M,大致的型号选择可参考图7-3,同步齿形带的应用可参阅数控车床的有关章节。
3由词速电动机直接驱动的主轴传动这种主轴传动是由电动机直接带动主轴旋转,如图7-4所示。因而大大简化了主轴箱体与主轴的结构,有效地提高了主轴部件的刚度,但主轴输出的扭矩小,电动机发热对主轴的精度影响较大。
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