数控车床主传动系统设计开题报告(2)
进给伺服系统按其控制方式不同可分为开环系统和闭环系统。闭环控制方式通常是具有位置反馈的伺服系统。根据位置检测装置所在位置的不同，闭环系统又分为半闭环系统和全闭环系统。半闭环系统具有将位置检测装置装在丝杠端头和装在电机轴端两种类型。前者把丝杠包括在位置环内，后者则完全置机械传动部件于位置环之外。全闭环系统的位置检测装置安装在工作台上，机械传动部件整个被包括在位置环之内。
开环系统的定位精度比闭环系统低，但它结构简单、工作可靠、造价低廉。由于影响定位精度的机械传动装置的磨损、惯性及间隙的存在，故开环系统的精度和快速性较差。
全闭环系统控制精度高、快速性能好，但由于机械传动部件在控制环内，所以系统的动态性能不仅取决于驱动装置的结构和参数，而且还与机械传动部件的刚度、阻尼特性、惯性、间隙和磨损等因素有很大关系，故必须对机电部件的结构参数进行综合考虑才能满足系统的要求。因此全闭环系统对机床的要求比较高，且造价也较昂贵。闭环系统中采用的位置检测装置有：脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、磁尺、光栅尺和激光干涉仪等。
4.2数控车床主轴及相关组件的设计
4.2.1数控车床主轴的设计
数控车床主轴一般采用空心轴。为了提高刚度，主轴的直径应该大些。前轴承到主轴前端的距离，称悬伸量，应尽可能小一些。为了便于装配，主轴通常作成阶梯形的。主轴的结构和形状与主轴上所安装的传动件，轴承等零件的类型、数量、位置和安装方法有直接的关系。主轴中的孔主要用于通过棒料，拉杆或其它工具。为了能够通过更大的棒料，车床的中空希望大些，但受刚度条件的影响和限制，孔径一般不宜超过外径的70%。
主轴材料的选择主要根据耐磨性和热处理变形来考虑。普通机床的材料通常是45号或60号优质中碳钢，数控机床需调质处理和淬火。数控车床主轴如图7所示。
图7 数控车床主轴
4.2.2数控车床主轴相关组件的设计
主轴部件是整个机床的重要部件之一，通常由主轴、主轴轴承和安装在主轴上的传动件等组成。机床工作时，由主轴带动工件直接参与表面的成形运动。主轴部件的性能对加工质量和生产效率有着重要的影响。轴承一般采用滚动轴承，其具有摩擦力小，可以预紧，润滑文护简单，工作稳定，文修方便等特点。
脂润滑使用方便，不需要供油管路和系统，没有漏油问题。如果转速不太高，滚动轴承应尽量采用脂润滑。 润滑脂使用期限长，如果转速不超极限值，一次充填可使用2000h以上。只要密封良好，不让灰尘、油污进入轴承，一次充填可一直用到大修时才更换，中间不需填充。润滑脂填充量不宜过多，尤其不能填满轴承空间。否则将引起过多的发热，并油可能使脂熔化流出。
润滑滚动轴承所需的油量很少。若油量增大，则由于搅拌作用会使温度升高。油量增加过大，则冷却作用为主，温度会下降，但能耗却加大了。为控制其温升，希望润滑时兼起冷却的作用。采用油润滑，用空气冷却的方法。常用油雾和油气润滑。
由于主轴前端采用了角接触球轴承，速度较高，致使发热较多，所以采用油润滑，在润滑时也起冷却的作用。后端采用的是曲路密封为防止油液外漏，用脂润滑双列圆柱滚子轴承。
主轴组件的密封：主轴组件密封主要是防止油外泄和尘埃、屑末进入。密封的类型很多，两个具有相对运动的结合面之间必然有间隙，它们之间的密封称为动密封。两个相对静止不动的结合面之间的密封称为静密封。 在本设计中轴承端盖与箱体之间的密封属于静密封，采用纸封油垫配合紧定螺钉进行密封，之所以采用此种密封是由于研磨面密封适用与结合面加工平整、光洁，但本设计箱体为铸造，不合适；而密封胶密封又不便端盖拆卸。 前、后端轴承端盖通孔和轴之间的密封属于动密封。前端轴承为角接触球轴承，转速较高，采用油润滑，为防止油液甩出，此处采用了毡圈油封；后端轴承用脂润滑，此处用迷宫式密封，利用其节流的作用达到密封的效果，且间隙中充满着润滑脂，密封效果更好。
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