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數控沖床主運動調速范圍很寬,其主軸傳動形式有以下幾種主要形式。
1.具有變速齒輪的傳動方式 這是大、中型數控沖床采用較多的一種變速方式。通過幾對齒輪降速,增大輸出扭矩,以滿足主軸輸出扭距特性的要求。一小部分小型數控沖床也采用此種傳動方式以獲得強力切削時所需的扭矩。
在帶有齒輪變速的主傳動系統中,液壓撥叉和電磁離臺器是兩種常用的變速操縱方法。
(1)液壓撥叉變速 在前幾章數控沖床主傳動系統中已經介紹過。液壓撥叉變速必須在主軸停車之后才能進行,但停車時撥動滑移齒輪嚙合又可能出現“頂齒”現象。在一些數控沖床中需按點動按鈕使主電動機瞬時沖動接通,在其它自動變速的數控機床主運動系統中,通常增設一臺微電動機,它在撥叉移動滑移齒輪的同時帶動各傳動齒輪作低速回轉,這樣.滑移齒輪能夠順利嚙合。液壓撥叉變速是一種有效的辦法,但它增加了數控沖床液壓系統的復雜性.而且必須將數控裝置送來的電信號先轉換成電磁閥的機械動作,然后再將壓力分配到相應的液壓缸,因而增加了變速的中間環節,帶來了更多的不可靠因素。
(2)電磁離合器變速 電磁離合器是利用電磁效應接通或切斷運動的元件,由于它便于實現自動操縱,并有現存的系列產品可供選用,因而它已成為自動裝置中常用的操縱元件,在數控機床上應用的電磁離合器常用的有無滑環摩擦片式電磁離舍器和嚙合式電磁離合器(亦稱為牙嵌式電磁離合器)。電磁離合器的缺點是體積大,磁通亦使機械件磁化。更主要的是我國的電磁商合器,目前尚未完全過關,所以一般不宜用在機床主軸傳動這種重要部位。
2.通過帶傳動的傳動方式這種傳動方式多見于數控沖床和中、小型加工中心。它可避免齒輪傳動時引起的振動與噪聲。在數控沖床上一般采用多楔帶和同步齒形帶。
多楔帶又稱多聯V帶,多楔帶接齒距分為三種規格:J型齒距為2.4 mm,L型齒距為4.8 mm,一M型齒距為9.5 mm,根據圖7.1可大致選出所需的型號。多楔帶的應用,可參閱JCS-018機床的主傳動系統等有關章節:
齒形帶根據齒形不同可分為梯形齒同步帶和圓弧齒同步帶,圖7-2是這兩種齒形帶的縱向斷面,其結構與材質和楔形帶相似,但在齒面上覆蓋了一層尼龍帆布,用以減小傳動齒與帶輪的嚙合摩擦。
梯形齒同步帶在傳遞功率時由于應力集中在齒根部,使功率傳遞能力下降。同時由于與帶輪是圓弧形接觸,當小帶輪直徑較小時,將使齒形變形,影響與帶輪齒的嚙合,不僅受力情況不好,而且在速度很高時,會產生較大的噪聲與振動,這對于主傳動來說是很不利的。因此在加工中心的主傳動中很少采用,一般在轉速不高的運動傳動或小功率的動力傳動中使用。而圓弧齒同步帶克服了梯形齒同步帶的缺點,均化了應力,改善了嚙合。因此在數控機床上,無論是主傳動還是伺服進給傳動,當需要用帶傳動時,總是優先考慮采用圓弧齒形同步帶。同步齒形帶具有帶傳動和鏈傳動的優點,與一般的帶傳動相比,它不會打滑,且不需要很大的張緊力,減少和消除了軸的靜態徑向力、傳動效率高達98%~99 5%;可用于60~80r/nun的高速傳動。但是在高速使用時,由于帶輪必須設置輪緣,因此在設計時要考慮帶輪槽的排氣以免產生嘯聲。同步齒形帶的規格是以相鄰兩齒的節距來表示的(與齒輪的模數相似),主軸功率為3~10kW的加工中心多用節距為5mm和8mm的圓弧齒形同步帶,型號為5M或8M,大致的型號選擇可參考圖7-3,同步齒形帶的應用可參閱數控車床的有關章節。
3由詞速電動機直接驅動的主軸傳動這種主軸傳動是由電動機直接帶動主軸旋轉,如圖7-4所示。因而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,但主軸輸出的扭矩小,電動機發熱對主軸的精度影響較大。
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