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公用齿轮在数控铣床主运动变速系统中的应用

时间:2017-02-06 08:42来源:未知 作者:admin 点击:
                                                                                公用齿轮在数控铣床主运动变速系统中的应用
目前,数控铣床的主传动电机已经基本不再使用普通交流异步电机和传统的直流调速电机,他们与逐步被新兴的交流变频调速伺服电机和直流伺服调速电机代替。数控铣床的主运动要求有较大的调速范围,以保证加工时能选用合理的切屑用量,从而获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。为了适应各种工件和各种工件材料的要求,多恭喜自动换刀的数控机床和加工中心主运动的调速范围应进一步扩大。数控机床的变速时按照控制指令自动进行的,因此变速机构必须适应自动操作的要求。
由于直流和交流变速主轴电机的调速系统日趋完善,不仅能方便地实现宽范围的无级变速,而且减少了中间传递环节和提高了变速控制的可靠性,因此在数控机床的主传动系统中更能显示出它的优越性。为了确保低速时的扭矩,有的数控机床在交流和直流电机无级变速的基础上配以齿轮变速。由于主运动采用了无级变速,在大型数控车床上测斜端面时就可实现恒速切屑控制,以便进一步提高生产效率和表面质量。数控机床主传动主要有三种配置方式。
1引言数控机床主运动般都采用由直流或交流调速电动机作为动力源的电气无级调速。但由于数控机床主运动调速范围大,单靠调速电动机无法满足这么大的调速范围;另外,调速电动机的功率和扭矩特性也难于直接与机床的功率和扭矩相匹配。因此,总是在无级调速电动机之后串联机械有级变速机构,以满足调速范围和扭矩特性的要求,数控机床的主运动变速系统的设计与普通机床有级变速传动与所配电动机组合后应满足主轴转矩与无级调速范围的要求;主运动有级变速运动应尽可能缩短其传动链,提传动刚度;主运动有级变速机构的体积应尽可能小。在对数控机床的主运动变速系统的分析中发现,采用公用齿轮有利于上述要求的实现,可取得意想不到的效果。
  2公用齿轮的特点采用公用齿轮可以减少变速传动机构中齿轮的个数,简化传动机构,因此,在普通机床的变速系统中被广泛采用。采用单公用或多公用齿轮都不会妨碍转速系列构成儿何级数,但由于公用齿轮同时隶属于两个传动组,便使得传动比的选择受到定的牵制,特别是在使用多公用齿轮时,传动比有更严格设计均可采用优化设计,尽管如此,公用齿轮在普通机床变速系统的应用仍是有限的。原因在于普通机床的主运动由齿轮变速机构单独完成,其调速范围比较大,因此当调速级数定时,级比数值就大要求公比9要较小,则公用齿轮机构因轴间齿数的原因和难于通过变位的方式纳人同传动组内而难以实现。
  数控铣床主运动的调速范围虽然较大,但由于在无级变速之后串联齿轮有级变速运动,通过合理较小,这对采用公用齿轮传动是有利的。
  3数控机床主运动设计采用交流异步电动机的有级变速主运动系统是恒功率变速系统,但在实际生产中,并不需要在整个调速范围内均为恒功率。机床的实际使用情况调,统计明,般都要求在计算转速,以上为恒功率传动,在以下为恒转矩传动。这计算转速就是主轴能传递全功率时的最低转速。机床上采用直流复励电动机,从额定转速以下调节电枢电压调压来调速属恒扭矩调速;从额定转速以上调节电磁场电流调磁来调速属恒功率调。因此与机床所要求的转矩与功率特性是相似的。般,4,且电动机恒功率区小于主轴恒功率区。由电动机直接驱动主轴是不能满足机床的使用要求的,需在电动机之后串联齿轮有级变速传动以达到主轴转矩与无级调速范围的要求。
  下面通过数控机床的主运动变速系统设计举例,说明其无级变速范围的选取。
  主轴转速瓜主轴上的最大输出功率P无级调速选用直流电动机2252,额定功率13=7额定转速=1500此,最高转速,= 240,如,由此可确定计算转速4=80也。电动机范围=20,因此,必须在电动机与主轴之间串联个有级变速箱,机械变速传动的调速范围为尺机=由于尺机8,故可采用两个变速组组成的齿轮变速机构。原传动方案中,2=4,由尺机=1得= 1=2.37;现采用公用齿轮所构成的6级变速机构,即7=6,1.68.两种传动方案的转速与功率转矩特性和传动系统,分别1和2.
  在同样的传动副数下,带公用齿轮的传动机构比原传动机构更紧凑,减少了变速箱的体积,缩短了轴向长度,增加了主轴刚度。