同步带传动的优点是:
无滑动,能保证固定的传动比;
预紧力较小,轴和轴承上所受的载荷小;
带的厚度小,单位长度的质量小,故允许的线速度较高;
带的柔性好,故所用带轮的直径可以较小。
其主要缺点是安装时中心距的要求严格。
齿轮传动有需要较为苛刻复杂的润滑条件、要求更高的工作环境避免灰尘等影响等以保证旋转精度等不利因素。同步带传动在规避这些缺陷的同时,也能够保证传动效率和固定的传动比,因此在本次设计中选择同步带传动。
2.3加工中心主轴组件总体设计方案的确定
综合2.2中的方案,本课题的总体设计方案现确定如下:
主轴传动机构负责将电机产生的动力传送给主轴从而使主轴旋转。要保证有固定的传动比、较小的预紧力、有较高的转速、有较高的传动效率且有较好的经济性。本课题综合考虑之后选择同步带传动方式
主轴的进给运动采用滚珠丝杠。滚珠丝杠有很高的耐磨性,在低速运动时不会爬行不会振动,保证Z轴进给的准确度。
因为本次设计的实训台需要有自动换刀功能,所以在主轴组件中必须有主轴准停装置、刀具自动夹紧机构以及切屑清除机构。主轴准停装置又称为主轴定位装置,是具有自动换刀功能的数控机床的重要结构。它的作用是使主轴每次都准确停在固定的圆周位置上,这样不仅保证了每次换 刀时主轴上的端面键都能准确对准刀夹上的键槽,还保 证了每次装刀时刀夹与主轴的相对位置不变,提高了刀 具的重复安装精度和零件的加工精度。同时检测主轴转速并在控制面板显示,方便实训人员了解和调整转速。
换刀时,刀具的松拉刀机构是必须的一部分。刀杆的松紧由它控制,使刀具在加工时能紧紧地固定在主轴上,在换刀时能快速地卸载。本次设计采用了液压缸的动力,通过活塞、拉杆、拉钉等一系列元件的运动来达到刀杆的松紧目的。同时,为了减少液压推力对主轴支承的磨损,在主轴的内部设置了一段碟形弹簧,使活塞对拉杆的作用起到一个缓冲的作用。同时,在换刀过程中,活塞及拉杆的内部将被加工成中空状。其间将通入一定的压缩空气来清除切屑。使刀杆和主轴始终具有很好的配合精度。源1自37518.论~文'网·www.751com.cn
在伺服系统中,本课题在进给系统中选用直流伺服电动机,而在主运动系统中则选用交流伺服电动机。由于交流伺服电动机具有电刷和换向器,需要常常维修,故不适合于主运动系统中。
3 主轴组件的主运动部件
3.1 主轴电动机的选用
主轴电机型号:MDMA082A1D
交流伺服系统能进行精密定位控制,可作为CNC机床和工业机器人等的执行元件。
FANUC交流主轴电机S系列从0.65kW~37kW共分13种。它的特点是转速高、输出功率大、性能可靠、精度好、振动小、噪音低,既适合于高速切削又适合于低速重切削。该系列可应用在各种类型的数控机床上。根据主电机功率 =5.5kW,故本课题选用FANUC交流主轴电机6S型号。其主要技术参数如下:
额定输出功率:5.3kW;
最高速度:4000r/min;
额定输出转矩:35.0N∙m;
转子惯量:0.022N∙m∙s^2。