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王工给大家普及‘数控车床加工工艺--变速主传动系统设计’（八）
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一、分挡无级变速传动设计
(1)公比9大于电动机恒功率调速范围尺扣按式（2-13>，适当增大少，可使Z减少， 从而使变速箱简化。设2=2，则主轴的转速图、功率图如图2-15 U)、（b>所示。A-A’此时， 电动机从转速ndjnax至额定转速d (恒功率）时.主轴可在以段连续变速，而在6c'c 段出现“缺口”。f'点的转速和r点的相同。此时6,段由电动机在额定转速以下调速来实现， 即在6c'段恒转矩输出。设^点对应的电动机功率为/^，6点对应的电动机功率为/\，则有
Pb/nb = Pc7nc， (2-16) Pb = Pc(nb/nc-)
式中nb、分别为点的转速。B-B’
由式（2-16)可知，Pb>iV,若在，点时主轴能达到机床主轴所需功率，则 9>^dP时电动机功率要求比？>=尺办时增大才能满足机床要求，这就是说，虽然P取大可以 简化机构（变速级数少〉，但电动机的额定功率却也越大*
根据以上分析可知，时变速机构较简单，但存在恒功率变速段不连续，屮间有 恒转矩过渡。设恒转矩过渡区的变速范围（即“缺n”宽度）
A=为保证缺口内电动机仍能提供主轴所笫功率，主电动机的额定功率P若已知机床主轴的转速《x、计算转速％、电动机恒功率调速范围尺dP和分挡变速 机构的传动级数Z后，可按下式计算ZX
XZ-1)‘A-A’
为使和Z不致过大，在实际设计中常使恒功率区内保留一定宽度“缺U”的方法。
但厶值不能过大，以避免降低机床使用性能 或必须选用较大的电动机功率对于中型机小于电动机恒功率调速范围减小，财2相应变大4 设Z=4 = 2X2,则主轴的转速图、功率图分 别如图2-16 (a)、（b)所示。电动机从商 转速ndx至额定转速(恒功率）时主 轴可在afc或cd或e/或gh段连续变速，6c、 de、/g为恒功率重合段。B-B
数控车床在切削台阶面或袖面时，为保证切削质均匀，常霈进行恒速切削，要求主轴 在运转过程中不停车变换齿轮来连续变速。由于yxCRjp时主轴转速跨于两级之间又能实现 不停车连续变速，因此这是数控车床主传动系统常用的设计方式。C-C
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J‘电火花成形加工机床的控制系统’（一）
电火花机床的自动控制系统由三部分组成：一是调节间隙大小的主轴伺服 控制系统，二是加工过程参数控制系统，三是加工轨迹及多轴联动的数控系统。
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1.伺服控制系统
伺服控制系统主要的作用是调节放电间隙大小。在电火花成形加工中， 电极与工件必须始终保持一定的间隙，间隙过大或过小均应及时补偿进给。而 放电间隙一般为数微米至数百微米，维持这一间隙只有依靠伺服控制系统，或称 自动进给调节系统。B-B
伺服控制系统通常由测量环节、比较环节、放大环节和执行环节等几个主要 环节组成，图1-41是其基本原理方框图。当然，实际上不同型电火花机床基本 组成部分可能有所增减。
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1）调节对象
调节对象是指工具电极和工件之间的实际放电间隙。
2）测量环节
直接测量电极间隙及其变化是很困难的，一般都是采用测量与放电间隙成比例关系的电参数来间接反映放电间隙的大小。C-C
常用的检测方式有平均值测量法和脉冲电压的峰值测量法。
这里不介绍具体的测量方法，但需要理解电火花加工过程中会出现的物种基本放电状态（放电间隙），它们分贝对应于图1-42中所示的物种脉冲波形。物种基本放电状态如下：
图7
（1）空载。放电间隙加工介质没有击穿，间隙上有大于50V的电压，但间隙内没有电流流过，为空载状态。A-A
（2）正常火花放电。间隙内绝缘性能良好，放电期间放电电压波形上有高频杂波分量出现，峰值大，有击穿延时现象。而在形成火花放电过程中，电压电流波形平直，规律性整齐。
（3）稳定电弧放电。在间隙放电条件恶劣的情况下，如由于排屑不良，放电点集中在某一局部而不分散，局部热量积累，温度升高，恶性循环，此时火花放电就成为电弧放电。由于放电点固定在某一点或某拒不，因此成为稳定电弧，常使电极表面结碳、。这时工具电极及工件表面都会形成局部凸包或凹坑，电压及电 流波形都很光滑。形成烧弧后，如不擦除黑斑，加工过程不可能自行恢复正常。B-B
波形特点是:基本没有td和高频振荡的小锯齿波。
(4)过渡电弧。也称不稳定电弧放电，或称不稳定火花放电，过渡电弧放电 是正常火花放电与稳定电弧放电的过渡状态，放电期间放电电压波形上高频杂 波分量几乎没有，击穿延时也不明显，波形无规律。这种波形可通过伺服控制恢 复为正常火花放电，也可因间隙状态变化而自行恢复为正常火花放电。因此它 是作为理论研究提出的，实际加工控制过程中不需要专门测量。C-C
波形特点是:击穿延时td很小或接近于零，仅成为一尖刺，电压电流波上的 高频分量变低成为稀疏和锯齿形。
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数控车床加工工艺--变速主传动系统设计’
1)合理分配传动比电动机和主轴的转速是已定的，确定了结构网或结构式方案后， 就可分配各传动副的传动比，绘制转速图。一般应注意以下几点。
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①各传动副的传动比尽可能不超过极限传动比《_和Mnwx。
②适当提高中间轴的转速，可使传动系统中多数传动件的尺寸减小4因此从电动机到 主轴的降速过程宜采用“前缓后急”的降速比分配原则，即前面的变速组降速慢一些，后面 的变速组降速快一些。为此，各变速组的小传动比应满足下述关系。B-B’这就是所谓的“先慢后快”但应注意，中间轴的转速不能过高，否则将引起较大的振 动、发热和噪声。通常，中间轴的离转速应不超过电动机的转速。
在拟定转速图时，一般应遵循上述原则。但有时还霈根据实际情况加以灵活运用。C-C’例 如，若在轴I上安装启停摩擦离合器和反向齿轮.为不增大轴I的轴向尺寸，使结构紧凑， 变速组采用双联齿轮，而不进按照“前多后少”的原则，采用三个传动副。
以上所述的传动系统是由单速异步电动机驱动，采用几个滑移齿轮变逨机构串联扩抿得到的，可使主轴获得连续且不敢复的单一公比的等比数列转速值。D-D’这样的传动系统称为常规 的传动系统。此外，由于机床的设计、使用要求不同，也有一些特殊变速方式的传动系统。 如采用交换齿轮、公用齿轮、背轮机构、双速电动机、多公比等变速方式可以减少传动系统 中的传动件个数、传动级数，简化机床结构或扩大机床的变速范围。
采用多速电动机.可以简化机床的机械结构.并能在运转中变速，常用于自动、半自动 车床，在经济型数控车床上也有一定应用。机床上常用双速或三速电动机。A-A’
图2-8所示为某多乃半自动车床的主变速传动系统和转速图_其公比1.41,采用双 速电动机，电动机的同步转速比为2, Wd = 710r/min、1440r/min。D-D电变速组的级比& = ^=】.412=2,级比指数& = 2,为扩大组。轴I与轴11间的变速组的两条传动比连线 在转速图上相距1格，是基本组，级比指数^ = 1，其传动副数必须等于扩大组（电变 速组）的级比指数，即轴D与轴ID间的变速组为第二扩大组，传动副数 朽=2,级比指数^ = ^^=2X2=必转速级数共8级，其结构式为8 = 22X2^2“
由此可见，电变速组总是在传动链的冇端。除了公比免==2外，采用任一标准公比时， 电变速组的级比指数A均大于1。B-B’因此，电变速组一般为扩大组对于常用公比？>=1. 26 和穸=1.41，级比2=-1. 263 = 1.412,电变速组为扩大组。公比9>=1.26时，：《:丨=々= 3，基本组的传动副数应为/>D=:c丨=jrd = 3，若公比？>=1.41，x,=2?则/>。=2,2. 。C-C
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