作者：聶曉根 福州大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 _二章 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì) 第一節(jié) 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)要求 第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)和及主軸部件 第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng) 第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 第五節(jié) 數(shù)控加工使用的刀具及自動(dòng)換刀系統(tǒng) 第六節(jié) 數(shù)控加工用輔助裝置 小結(jié) 本 章 內(nèi) 容 機(jī)床本體概述 一、機(jī)床本體： 機(jī)床本體也稱主機(jī)，它包括 : 主運(yùn)動(dòng)部件 :主軸箱及主軸； 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件 ：進(jìn)給傳動(dòng)件、工作臺(tái)、刀架、導(dǎo)軌等； 基礎(chǔ)部件： 支撐部件，如：底座、床身、立柱等； 特殊部件： 刀庫(kù)、自動(dòng)換刀裝置和托盤交換裝置等）； 當(dāng)今，包括 個(gè)部件都看做 功能部件， 專門生產(chǎn) 。 主運(yùn)動(dòng)及進(jìn)給坐標(biāo)軸都由 單獨(dú)的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng) ； 二、數(shù)控機(jī)床主機(jī)的特點(diǎn) 傳動(dòng)鏈短、結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單； 運(yùn)動(dòng)關(guān)系由計(jì)算機(jī)來(lái)協(xié)調(diào)控制 。 采用 高效傳動(dòng)件 ：精密滾珠絲杠、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副、精密 齒條、靜壓、磁浮導(dǎo)軌、消隙齒輪、同步帶等。 機(jī)械結(jié)構(gòu)應(yīng)具有 較高的靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)剛度、阻尼精度、 耐磨性以及抗熱變形性能 。 在加工中心上還具備有 刀庫(kù) 和自動(dòng)交換刀具的 機(jī)械手 。 配套設(shè)施齊全 ，如：冷卻、自動(dòng)排屑、防護(hù)、可靠的潤(rùn)滑、 對(duì)刀儀等 。 采用 電子齒輪、電子凸輪 代替?zhèn)鹘y(tǒng)齒輪、凸輪實(shí)現(xiàn)具有嚴(yán)格傳動(dòng)關(guān)系的運(yùn)動(dòng)。 ) R 三、主機(jī)的設(shè)計(jì) 1、總體設(shè)計(jì) 2、 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3、 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4、 其它系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1、 總體設(shè)計(jì) 1. 總體方案： 布局外觀 、 精度 、 性能 、 靜動(dòng)態(tài)特性 （ 剛度特性摩擦特性 、 熱特性 ） 。 2. 參數(shù)： 功率 、 扭矩 、 轉(zhuǎn)速 、 行程 、 速度 。 3. 機(jī)電匹配： 機(jī)電分工 、 電機(jī)和控制系統(tǒng)的選擇 。 4、其它系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 具系統(tǒng) ; 屑系統(tǒng)。 2、 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1. 傳動(dòng)系統(tǒng)； 2. 電主軸； 3. 自動(dòng)卡盤； 4. 動(dòng)力刀架 。 3、 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 閉環(huán)、全閉環(huán)； 3. 高效傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)、選擇、計(jì)算、機(jī)電匹配； 4. 直線電機(jī)系統(tǒng)。 第一節(jié) 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)要求 一、模塊化和機(jī)電一體化 二、提高機(jī)床的靜、動(dòng)剛度 三、減少熱變形 四、減少運(yùn)動(dòng)件的摩擦和消除傳動(dòng)間隙 五、提高機(jī)床的壽命和精度保持性 六、減少輔助時(shí)間，改善操作性 一、模塊化和機(jī)電一體化 1、模塊化設(shè)計(jì) 便于制造，可 靈活配置數(shù)控機(jī)床 以滿足用戶各種不同的功能要求。 客戶在規(guī)格方面具有更多的選擇余地，又盡可能不為多余的功能承擔(dān)額外的費(fèi)用。 如床身、立柱、主軸箱、工作臺(tái)、刀架系統(tǒng)及電氣總成等部件都做成可選配的基本單元。 指在整個(gè)數(shù)控機(jī)床功能的實(shí)現(xiàn)以及總體布局方面必須綜合考慮機(jī)械和電氣兩方面的有機(jī)結(jié)合 。 2、機(jī)電一體化 傳統(tǒng)機(jī)床是由單純的齒輪和帶輪組成的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 交流伺服電動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)的 電主軸 如： 具有嚴(yán)格傳動(dòng)關(guān)系的運(yùn)動(dòng) 傳統(tǒng)：齒輪、凸輪 如：主軸系統(tǒng) 電子齒輪、電子凸輪 二、提高機(jī)床的靜、動(dòng)剛度 （ 1）提高靜剛度的措施 1）基礎(chǔ)大件采用封閉整體箱形結(jié)構(gòu) 2）合理布置加強(qiáng)筋 3）提高部件之間的接觸剛度。 （ 2）提高動(dòng)剛度的措施 1）改善機(jī)床的阻尼特性（如填充阻尼材料） 2）床身表面噴涂阻尼涂層 3）充分利用結(jié)合面的摩擦阻尼 4）采用新材料，提高抗震性 1、提高數(shù)控機(jī)床主軸的剛度 ，采用 三支承結(jié)構(gòu)、雙列短圓柱滾子軸承和角接觸向心推力軸承 ，以減小主軸的徑向和軸向變形。 三支承主軸的結(jié)構(gòu) 2、采用加強(qiáng)肋板結(jié)構(gòu) 可提高機(jī)床大件的剛度。如立柱增加十字形肋板后，質(zhì)量增加不多，而扭轉(zhuǎn)剛度提高了 17倍 。 加強(qiáng)肋類型 相對(duì)質(zhì)量 相對(duì)彎曲剛度 相對(duì)扭曲剛度 a 1 1 1 b c d 閉整體箱形結(jié)構(gòu) 3、采用 液力平衡或重塊來(lái)減少構(gòu)件的變形 。 采用 液力平衡工作臺(tái) 4、 增大刀架底座的尺寸提高刀架剛度 。 如 減小 a/ 增大 b 減小 a 5、通過(guò) 刮研或預(yù)加載荷 來(lái)增加機(jī)床各部件的接觸面積，即提高機(jī)床的接觸剛度和承載能力。 6、 提高系統(tǒng)的靜剛度、增加阻尼以及調(diào)整構(gòu)件的質(zhì)量和自振頻率來(lái)改善機(jī)床的動(dòng)態(tài)特性。 如 :采用焊接結(jié)構(gòu)既可以增加靜剛度，減小結(jié)構(gòu)質(zhì)量，又可以增加構(gòu)件本身的阻尼； 封砂鑄件也有利于振動(dòng)的衰減。 7、對(duì) 旋轉(zhuǎn)零部件進(jìn)行動(dòng)平衡， 以減少?gòu)?qiáng)迫振動(dòng)源； 隔振： 用彈性材料將振源隔離，以減少振源對(duì)機(jī)床的影響。 人造大理石床身（混凝土聚合物） 天然大理石床身 8、重心驅(qū)動(dòng)技術(shù) 重心驅(qū)動(dòng)是基于機(jī)械運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)理論發(fā)展而成的技術(shù)。 重心驅(qū)動(dòng)原理 在構(gòu)件的一端施力，會(huì)破壞平衡、產(chǎn)生振動(dòng)。 在重心施力，可筆直推進(jìn)而不產(chǎn)生振動(dòng)。 應(yīng)用重心驅(qū)動(dòng)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)驅(qū)動(dòng)，避免無(wú)謂的消耗，從本質(zhì)改善輪廓加工精度、提高加工面質(zhì)量、縮短加工時(shí)間、延長(zhǎng)刀具壽命、提高機(jī)床的精度及精度保持性。 三、減少機(jī)床的熱變形 熱變形對(duì)加工精度的影響 控制熱變形的有效措施：對(duì)機(jī)床熱源進(jìn)行 強(qiáng)制冷卻 ，采用熱 對(duì)稱結(jié)構(gòu) 。 1、 減少發(fā)熱 分離熱源： 從主機(jī)中分離出熱源，如電動(dòng)機(jī)、變速箱、液壓裝置及油箱等應(yīng)外置。 改善潤(rùn)滑： 對(duì)不能與主機(jī)分離的熱源，如主軸軸承、絲桿螺母副、高速運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副等，則必須改善其摩擦特性和潤(rùn)滑條件，以減少機(jī)床內(nèi)部的發(fā)熱。 減少機(jī)床的熱變形的措施 減少發(fā)熱 控制溫升 改善機(jī)床結(jié)構(gòu) 2、 控制溫升 散熱 、 冷卻 ： 在機(jī)床的發(fā)熱部位進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。 升溫： 在機(jī)床低溫部分加熱，使機(jī)床各部分溫度、熱變形趨于一致。 主軸 冷卻風(fēng)管 對(duì)機(jī)床熱源進(jìn)行強(qiáng)制冷卻 冷卻風(fēng)管 主軸 對(duì)機(jī)床熱源進(jìn)行強(qiáng)制冷卻 機(jī)床排屑系統(tǒng)及時(shí)帶走熱量 3、 改善機(jī)床結(jié)構(gòu) 采用雙立柱、對(duì)稱結(jié)構(gòu)： 受熱后的主軸軸線除了產(chǎn)生垂直方向的平移外，其他方向的變形很小，而垂直方向的軸線移動(dòng)可以方便地用一個(gè)坐標(biāo)的修正量進(jìn)行補(bǔ)償。 熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)立柱 使主軸的熱變形方向與刀具的切入方向垂直： 刀尖沿工件切向的偏移對(duì)工件徑向尺寸的變化影響極小，幾乎可以忽略。 采用熱位移調(diào)節(jié)元件或熱位移補(bǔ)償脈沖。 油從變速箱中引入 熱膨脹系數(shù)很小 調(diào)整前 調(diào)整后 理想軌跡 兩者的變形相互抵消 用預(yù)拉伸來(lái)減少絲桿的熱變形： 在加工滾珠絲桿時(shí)，使螺距略小于名義值，裝配時(shí)對(duì)絲桿進(jìn)行預(yù)拉伸，使其螺距達(dá)到名義值。當(dāng)絲桿工作而受熱， 絲桿中的拉應(yīng)力補(bǔ)償了熱應(yīng)力 ，它既減少了熱伸長(zhǎng)的影響，又提高了絲桿的剛度 。 減少數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)件之間的摩擦，消除傳動(dòng)系統(tǒng)的間隙，達(dá)到 低速時(shí)無(wú)爬行，高速時(shí)快速響應(yīng) ,換向時(shí)無(wú)沖擊 。 四、減少運(yùn)動(dòng)件的摩擦和消除傳動(dòng)間隙 減少運(yùn)動(dòng)件的摩擦和消除傳動(dòng)間隙的措施 減小摩擦， 避免 “ 低速爬行 ” ，提高定位精度和運(yùn)動(dòng)平衡性。 目前數(shù)控機(jī)床幾乎無(wú)例外地采用了滾珠絲杠傳動(dòng)。 用同步帶傳動(dòng)代替齒輪傳動(dòng)、采用無(wú)鍵聯(lián)軸器。 滑動(dòng)導(dǎo)軌 滾動(dòng)導(dǎo)軌 靜壓 導(dǎo)軌 4. 間隙補(bǔ)償： 采用脈沖補(bǔ)償裝置進(jìn)行螺距精度補(bǔ)償。 例： 減少數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)件之間的摩擦，消除間隙的措施 進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 五、提高機(jī)床的壽命和精度保持性 1、高 壽命和精度保持性 可以提高 數(shù)控機(jī)床開動(dòng)率 （比普 通用機(jī)床高 2 3倍） ，以便 縮短數(shù)控機(jī)床投資的回收時(shí)間 。 2、 設(shè)計(jì)時(shí) 就 必須考慮數(shù)控機(jī)床零部件的耐磨性， 如 導(dǎo)軌、進(jìn)給絲桿及主軸部件等的耐磨性 ，以使 數(shù)控機(jī)床在長(zhǎng)期使用過(guò)程中不喪失精度 。 保證數(shù)控機(jī)床各部件的良好潤(rùn)滑是提高壽命的重要條件。 六、減少輔助時(shí)間，改善操作性 1、數(shù)控機(jī)床單件加工時(shí)，輔助時(shí)間（非切削時(shí)間）占有較大的比例，如空行程、換刀、裝拆工件等。 2、 加工中心可減少換刀和多次裝拆工件的時(shí)間 。 數(shù)控機(jī)床都有快速運(yùn)動(dòng)的機(jī)能 ， 可縮短空行程時(shí)間 。 數(shù)控機(jī)床的操作性具有新的含意： （ 1） 提高機(jī)床各部分的 互鎖能力 ， 以防止意外事故的發(fā)生； （ 2） 盡可能 改善操作者的觀察 、 監(jiān)控和維護(hù)條件 ， 并設(shè)有緊急停車裝置 ， 以避免發(fā)生意外事故； （ 3） 數(shù)控機(jī)床上必須留出最有利的工件裝夾位置 ， 以 改善裝拆工件的操作條件 。 （ 4） 床身結(jié)構(gòu)必須 有利于排屑 。 2于切屑的自動(dòng)集中和排出。 有利于排屑的結(jié)構(gòu) 切削能力較大的斜置床身數(shù)控車床 ， 采用主軸反向轉(zhuǎn)動(dòng)的加工方式 ，使大量切屑直接落入自動(dòng)排屑裝置 ，并迅速被運(yùn)輸帶從床身上排出 。 圖 2利于排屑的結(jié)構(gòu) 七、數(shù)控機(jī)床應(yīng)有更好的宜人性（人機(jī)關(guān)系及環(huán)保） 便于操作的機(jī)床結(jié)構(gòu) 第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件 一、主傳動(dòng)系統(tǒng) 二、主傳動(dòng)變速 三、主軸部件 一、主傳動(dòng)系統(tǒng) 產(chǎn)生主切削力 1、主傳動(dòng)系統(tǒng)作用 度、剛度和抗振性 行平穩(wěn) 2、 對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的要求 二、主傳動(dòng)變速 1、對(duì)主傳動(dòng)變速的要求 要求具有 較大的調(diào)速范圍 ，以保證加工時(shí)能選用合理的切削用量，從而獲得最佳的生產(chǎn)效率、加工精度、表面質(zhì)量。 2、主傳動(dòng)變速的常用機(jī)構(gòu) 采用變頻和交流調(diào)速主軸電動(dòng)機(jī) ，無(wú)級(jí)變速寬，中間環(huán)節(jié)少，可靠性高，易于實(shí)現(xiàn)指令控制。 配以齒輪變速 ，使之成為分段無(wú)級(jí)變速，可確保低速時(shí)的扭矩。 3、主傳動(dòng)變速的主要配置方式 大中型機(jī)床 用 ， 齒輪降速擴(kuò)大扭矩 小型機(jī)床 用 ， 低扭矩 、 可避免 振動(dòng)與噪聲 ， 常用同步齒形帶 。 結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)化 ， 電機(jī)發(fā)熱對(duì)主軸精度的影響大 。 變速齒輪傳動(dòng) 同步齒形帶傳動(dòng) 主軸電機(jī)直接驅(qū)動(dòng) 電主軸 4、齒輪變速主傳動(dòng)變速系統(tǒng)的變速方法 液壓撥叉 電磁離合器 兩類 摩擦片式離合器： 會(huì)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象， 不能用于有伺服要求的主軸系統(tǒng)。 電磁離合器： 電刷和滑環(huán)之間有摩擦和磨損，變速的可靠性差；更為嚴(yán)重的是電磁離合器具有 剩磁和發(fā)熱等 缺點(diǎn)，使主軸軸承磁化，壽命下降，并影響加工精度。 后兩種目前已很少被采用。 撥叉機(jī)構(gòu)： 在使用中常出現(xiàn) “頂齒”現(xiàn)象。 通常增加一臺(tái)小型電動(dòng)機(jī)，在變速時(shí)使主軸作低速回轉(zhuǎn)，避免發(fā)生 “頂齒”現(xiàn)象， 但使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。 主軸部件是數(shù)控機(jī)床上的重要部件之一，它帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)完成切削，其 精度、 剛度、抗振性和熱變形 對(duì)加工質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響。 二、主軸部件 二、主軸部件 （ 1） 前支承采用 雙列短圓柱滾子軸承 和 60 角接觸雙列向心推力球軸承 組合，后支承采用成對(duì)向心推力球軸承。 1、數(shù)控機(jī)床主軸軸承一般配置形式 該配置型式的特點(diǎn)：主軸的 綜合剛度大 ，可以滿足強(qiáng)力切削的要求，因此，普遍應(yīng)用于各類數(shù)控機(jī)床的主軸。 （ 2） 前支承采用高精度雙列向心推力球軸承 向心推力球軸承具有 良好的高速性能 ，主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá) 1000r/是它的承載能力小，因而 適用于高速、輕載和精密的數(shù)控機(jī)床主軸。 （ 3） 雙列和單列圓錐滾子軸承 這組軸承 徑向和軸向剛度高 ，能承受重載荷，尤其能承受較強(qiáng)的動(dòng)載荷，安裝與調(diào)整性能好。但是這組軸承配置方式限制了主軸的最高轉(zhuǎn)速和可以達(dá)到的精度，因此 適用于中等精度、低速與重載的數(shù)控機(jī)床主軸 。 2、提高主軸部件轉(zhuǎn)速的措施 1）高速軸承： 采用 氮化硅（ 瓷作為滾動(dòng)體， 可提高軸承的轉(zhuǎn)速和精度。 2）減小滾動(dòng)體的直徑，增加滾動(dòng)體的數(shù)量 降低高速旋轉(zhuǎn)時(shí)滾動(dòng)體離心力?？蛇_(dá)到降低溫升、增加耐磨性和提高軸承 陶瓷材料的性能：密度低，為鋼的 40%，高速旋轉(zhuǎn)時(shí)滾動(dòng)體產(chǎn)生的 離心力大幅度下降 ，軸承的溫升和磨損減小。 陶瓷材料滾動(dòng)體和鋼質(zhì)內(nèi)外環(huán)滾道的分子親和力極小， 不容易產(chǎn)生微粘現(xiàn)象，有利于減少磨損 ； 陶瓷材料熱脹系數(shù)較小，有助于減小在不同溫度下預(yù)加載荷的變化。能明顯地 提高軸承的精度和精度保持性。 3、主軸端部結(jié)構(gòu) 主軸端部結(jié)構(gòu)： 對(duì) 工件或刀具的定位、安裝、拆卸以及夾緊的準(zhǔn)確、牢固、方便和可靠有很大影響。 常見(jiàn)的幾種數(shù)控機(jī)床的主軸端部結(jié)構(gòu)： 4主軸部件的特殊結(jié)構(gòu) （ 1） 主軸內(nèi)刀具的自動(dòng)夾緊和切屑清除裝置 （ 2） 主軸準(zhǔn)停裝置 （ 1）主軸內(nèi)刀具的自動(dòng)夾緊和切屑清除裝置 夾緊： 碟形彈簧 8使拉桿 7保持約 10000通過(guò)拉桿左端的鋼球 3將刀桿 1的尾部軸頸拉緊； 松開： 壓力油通入油缸右腔，活塞 11推動(dòng)拉桿 7向左移動(dòng)，使碟形彈簧 8壓緊。拉緊 7的左移使左端的鋼球 3位于套筒 5的喇叭口處，解除了刀桿上的拉力。 用壓縮空氣吹屑： 活塞 11的心部鉆有壓縮空氣通道，當(dāng)活塞向左移動(dòng)時(shí)，壓縮空氣經(jīng)過(guò)活塞由主軸孔內(nèi)的空氣噴嘴 4噴出，將錐孔清理干凈。 2主軸部件結(jié)構(gòu)的改進(jìn) 改進(jìn)結(jié)構(gòu)： 上述的主軸結(jié)構(gòu)在活塞向左推動(dòng)拉桿時(shí)， 將在主軸軸承上作用一個(gè)很大的推力。 采用圖 2軸向推力作用到箱體上。 推力作用到箱體上 （ 2）主軸準(zhǔn)停裝置 應(yīng)用需求： 使刀柄上的鍵槽對(duì)準(zhǔn)主軸的端面鍵； 保證精鏜孔時(shí)刀尖的方向固定以便裝刀和讓刀。 實(shí)現(xiàn)方法： 在主軸尾部連接接近開關(guān)。 第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng) 一、數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng) 二、滾珠絲杠螺母副 三、進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)間隙的消除 四、滾動(dòng)導(dǎo)軌 一、數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng) 1、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)作用 接受數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的進(jìn)給脈沖，經(jīng)放大和轉(zhuǎn)換后驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)。 2、 對(duì) 進(jìn)給 傳動(dòng)系統(tǒng)的要求 3、對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 絲杠螺母和導(dǎo)軌的 滾動(dòng)化 ，提高響應(yīng)速度。 進(jìn)給系統(tǒng)直接影響加工精度，設(shè)計(jì)進(jìn)給系統(tǒng)時(shí)應(yīng)注意 減少摩擦阻力、提高傳動(dòng)精度和剛度、消除傳動(dòng)間隙以及減少運(yùn)動(dòng)部件的慣量 等。 預(yù)緊 可消除滾珠絲杠螺母副、軸承、齒輪、蝸輪等零件的間隙，提高剛度。 慣量直接影響伺服機(jī)構(gòu)的 啟動(dòng) 和 制動(dòng) 特性，速度越高影響越大。在滿足傳動(dòng)件強(qiáng)度和剛度的要求下合理配置各元件，減少它們的慣量。 二、滾珠絲杠螺母副 滾珠絲杠副 是由 絲杠、螺母、滾珠 等零件組成的機(jī)械元件，其作用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 滾珠絲杠螺母副 滾珠絲杠螺母副的特性 傳動(dòng)效率、傳動(dòng)剛度高 定位精度高 傳動(dòng)可逆性 使用壽命長(zhǎng) 同步性能好 摩擦力小 特性 滾珠絲杠副因 優(yōu)良的摩擦特性 使其廣泛的運(yùn)用于各種工業(yè)設(shè)備、精密儀器、精密數(shù)控機(jī)床。尤其是近年來(lái)，滾珠絲杠副作為數(shù)控機(jī)床直線驅(qū)動(dòng)執(zhí)行單元，在機(jī)床行業(yè)得到廣泛運(yùn)用，極大的推動(dòng)了機(jī)床行業(yè)的數(shù)控化發(fā)展。 (摩擦系數(shù)低至 滾珠絲杠螺母副 +滾動(dòng)導(dǎo)軌副 電機(jī) 支承 絲杠 螺母 典型伺服進(jìn)給系統(tǒng) 工作臺(tái) 床身 直線電機(jī)伺服進(jìn)給系統(tǒng) 外循環(huán)式 內(nèi)循環(huán)式 （ 1）外循環(huán)式： 螺母螺旋槽兩端通過(guò)回珠管 1相連接，滾珠在管道內(nèi)作循環(huán)運(yùn)動(dòng) 。 （ 2）內(nèi)循環(huán)式： 螺母螺旋槽的兩相鄰滾道之間由滾珠反向器 2實(shí)現(xiàn)滾珠的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，并防止?jié)L珠沿滾道掉出。 1）外循環(huán)方式 插管式 螺旋槽式 端蓋式 2）內(nèi)循環(huán)方式 反向器反向器內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副的每個(gè)螺母有 2列、 3列、 4列、5列等幾種，每列只有一圈；外循環(huán)每列有 滾珠絲杠和滾珠螺母的螺紋滾道形狀 采用 哥 德式 （ 槽 。 歌德式溝槽 滾道法向截形是雙圓弧形， 具有尖形拱門、肋狀拱頂?shù)奶攸c(diǎn)。這 種外形結(jié)構(gòu)可 使?jié)L珠和滾道能夠達(dá)到最佳接觸，旋轉(zhuǎn)靈活。 2. 滾珠絲杠副軸向間隙的消除 滾珠絲杠用于進(jìn)給機(jī)構(gòu)時(shí)，為了消除反向間隙，提高進(jìn)給機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性能，通常需要預(yù)緊。 經(jīng)過(guò)預(yù)拉伸，可 消除軸向間隙 ， 增加滾珠絲杠副的剛性 ， 減少滾珠和滾柱絲杠及螺母間的彈性變形 ，達(dá)到更高的精度。 預(yù)緊的方式 過(guò)盈配合法 雙螺母預(yù)緊法 緊方式 單螺母預(yù)緊 法 2： 螺母沿徑向 開一薄槽 ，通過(guò)內(nèi)六角螺釘調(diào)整間隙和預(yù)緊。性價(jià)比好，使用方便。 法 1： 選用比常規(guī)尺寸稍大的滾珠，使得滾珠在絲杠和螺母滾道之間形成過(guò)盈配合，以達(dá)到預(yù)緊的目的。 1）過(guò)盈配合法 適用于單螺母消除間隙 雙螺母預(yù)緊法 具有更高的定位能力和更好的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。 2）雙螺母預(yù)緊法 雙螺母預(yù)緊的原理 雙螺母預(yù)緊法 雙螺母墊片調(diào)隙 雙螺母齒差調(diào)隙 雙螺母螺紋調(diào)隙 （ 1）雙螺母墊片調(diào)隙 結(jié)構(gòu)： 通過(guò)修磨墊片的厚度來(lái)調(diào)整軸向間隙。 特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛性好和裝拆方便。但很難在一次修磨中調(diào)整完畢，調(diào)整的精度也不如齒差調(diào)隙式。 2）雙螺母預(yù)緊法 （ 2）雙螺母齒差調(diào)隙 結(jié)構(gòu)： 在兩個(gè)螺母 1和 2的凸緣上各制有圓柱外齒輪，且齒數(shù)差 ，兩只內(nèi)齒圈 3和 4的齒數(shù)相同，并用螺釘和銷釘固定在螺母座的兩端。 調(diào)整方法： 先將內(nèi)齒圈取出，根據(jù)間隙的大小使兩個(gè)螺母轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)或幾個(gè)齒，使螺母在軸向彼此移近相應(yīng)的距離。 2）雙螺母預(yù)緊法 （ 1）雙螺母齒差調(diào)隙 間隙消除量： 單齒補(bǔ)償量： t/2=(t/t/點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，計(jì)算簡(jiǎn)單精確，調(diào)整方便。 消除量： = 或 z= t z 兩螺母同時(shí)轉(zhuǎn)過(guò)的齒數(shù) 絲杠導(dǎo)程 （ 3）雙螺母螺紋調(diào)隙結(jié)構(gòu)： 用平鍵限制了螺母在螺母座內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)。調(diào)整時(shí)，只要擰動(dòng)圓螺母就能將滾珠螺母沿軸向移動(dòng)一定距離，在消除間隙之后將其鎖緊。 特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，但調(diào)整精度較差 。 （ 1）向心軸承與圓錐軸承組合： （ 2）推力軸承或向心推力球軸承和向心軸承組合： 軸向剛度提高，但也增大了軸承的摩擦阻力、發(fā)熱以及軸承支架的結(jié)構(gòu)。 軸向剛度不足。 （ 3）滾珠絲杠專用軸承： 能夠承受很大軸向力的特殊向心推力滾珠軸承，比一般軸承的軸向剛度提高兩倍以上，使用極為方便。 留有間隙 （ a）懸臂單支承： 小型數(shù)控機(jī)床 （ b）兩端止推： 可預(yù)拉伸，提高剛度，中輕載機(jī)床 （ c）一端固定，一端簡(jiǎn)支： 中載數(shù)控機(jī)床 （ d）兩端固定： 重載數(shù)控機(jī)床 (4)支承結(jié)構(gòu) ： 滾珠絲杠和螺母之的摩擦系數(shù)極小，因此 不具有滑動(dòng)絲杠螺母的自鎖性 。 (5)鎖緊裝置： 滾珠螺母在沿軸線方向的外力作用下可以反過(guò)來(lái)使絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)。為此滾珠絲杠在用于垂直升降或水平放置的高速大慣量傳動(dòng)的場(chǎng)合，必須設(shè)計(jì)可靠的 鎖緊裝置 。常用的鎖緊裝置一般由 超越離合器 或 電磁制動(dòng)器 等器件組成 。也可 采用帶剎車的電機(jī)。 主軸箱離合器摩擦 (1)毛氈圈密封： 厚度為螺距 2孔做成螺紋的形狀，使之緊密地包住絲杠，并裝入螺母或套筒兩端的槽孔內(nèi)。也可采用耐油橡膠或尼龍材料。密封圈和絲杠直接接觸，防塵效果好，但摩擦阻力大。 (2)防護(hù)罩： 對(duì)于暴露在外的絲杠用螺旋鋼帶、伸縮套筒、錐形套筒管以及折疊式塑料或人造革等形式的防護(hù)罩。 螺旋鋼帶： 鋼帶寬度等于絲杠的螺距，螺紋槽被嚴(yán)密地封住。鋼帶的正反兩面不接觸，外表面粘附的臟物不會(huì)被帶到內(nèi)表面去，使內(nèi)表面保持清潔。這是其他防護(hù)裝置很難做到的。 三、進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)間隙的消除 是指調(diào)整之后齒側(cè)間隙可以自動(dòng)補(bǔ)償?shù)恼{(diào)整方法。這種方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜、傳動(dòng)剛度低。 2. 柔性調(diào)整法： 是指調(diào)整后齒側(cè)間隙不能自動(dòng)補(bǔ)償?shù)恼{(diào)整方法。這種方法傳動(dòng)剛度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 (1)偏心軸套式： 電機(jī) 1通過(guò)偏心軸套 2裝到殼體上，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)偏心軸套就能夠調(diào)整兩齒輪的中心距，從而消除齒側(cè)間隙。 剛性調(diào)整法 (2)墊片式： 剛性調(diào)整法 (1)雙齒輪錯(cuò)齒式消除間隙結(jié)構(gòu) 柔性調(diào)整法 柔性調(diào)整法 (2)碟形彈簧消除斜齒輪齒側(cè)間隙的結(jié)構(gòu) 要求： 可靠、無(wú)間隙。 圖 2鍵套筒 連接。圖 2 2銷套筒連接，它們都是通過(guò)錐銷和螺母鎖緊，有效地消除了因伺服電動(dòng)機(jī)頻繁正反向引起的傳動(dòng)間隙。 梅花型聯(lián)軸器 1： 扭向彈性。 產(chǎn)品材質(zhì)：鋁合金（臺(tái)灣 中間彈性體（聚氨脂）；有良好的動(dòng)態(tài)特性 2： 設(shè)計(jì)緊湊，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量低 3： 可吸收振動(dòng) ，傳動(dòng)大扭動(dòng)軸向插入式安裝 4：主體采用陽(yáng)極表面處理， 抗油污與電氣絕緣，免維護(hù) 5：順時(shí)針與逆時(shí)針回轉(zhuǎn)特性完全相同 6：夾緊螺絲固定方式 7：適用于步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)、主軸傳動(dòng)等機(jī)械 無(wú)鍵聯(lián)軸器 四、滾動(dòng)導(dǎo)軌 （ 1） 良好的導(dǎo)向精度： 包括運(yùn)動(dòng)部件的移動(dòng)直線性和圓運(yùn)動(dòng)的真圓性 。 （ 2） 良好的精度保持性： 能夠長(zhǎng)期保持原始精度 。 使精度喪失的主要原因是磨損 ， 因而要從根本上解決導(dǎo)軌的摩擦問(wèn)題 。 （ 3）足夠的剛度： 導(dǎo)軌承受著很大負(fù)載，如果要求在受負(fù)載的情況下仍能保持精度，則必須使摩擦副具有良好的摩擦特性，在導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)和材料的選擇上也必須認(rèn)真考慮。 （ 1） 滑動(dòng)導(dǎo)軌： 摩擦系數(shù)大 、 工藝性好 、 速度較低 。 （ 2） 貼塑導(dǎo)軌： 聚四氟乙烯導(dǎo)軌帶 、 環(huán)氧型耐磨涂料 ， 摩擦系數(shù)較小 ， 承載能力較低 。 （ 3）滾動(dòng)導(dǎo)軌： 摩擦系數(shù)小 、運(yùn)動(dòng)輕便、位移精度和定位精度高、耐磨性好、抗震性較差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難、防護(hù)要求較高、成本高。 （ 4）靜壓導(dǎo)軌： 摩擦系數(shù)最小，承載能力大，低速無(wú)爬行、精度保持性好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難、成本高。 2. 導(dǎo)軌的種類 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副4 - 滑 塊 5 - 滾 珠 l - 導(dǎo) 軌 條 2 - 端 面 擋 板 3 - 密 封 墊12345滑動(dòng)導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)a ） 開 式 導(dǎo) 軌 b ） 閉 式 導(dǎo) 軌a） b ）滾動(dòng)導(dǎo)軌 滑動(dòng)導(dǎo)軌 （ 1） 滾動(dòng)導(dǎo)軌組件外形： 圖 受傾覆力矩 的中等負(fù)載的結(jié)構(gòu) ， 圖 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副4 - 滑 塊 5 - 滾 珠 l - 導(dǎo) 軌 條 2 - 端 面 擋 板 3 - 密 封 墊12345（ 2）導(dǎo)軌內(nèi)部結(jié)構(gòu)和滾珠循環(huán)原理 導(dǎo)軌條 7有各種結(jié)構(gòu)。導(dǎo)軌條安裝在床身或立柱上。數(shù)量不等的滑塊 5安裝在工作臺(tái)或滑座等移動(dòng)件上，沿導(dǎo)軌條作直線運(yùn)動(dòng)。 （ 3）滾動(dòng)導(dǎo)軌組件的固定 滾動(dòng)導(dǎo)軌組件安裝和預(yù)緊方便。需要保證安裝面的 直線度和平面度 。 滾動(dòng)導(dǎo)軌的組件 （ 4）滾動(dòng)導(dǎo)軌組件的側(cè)向預(yù)緊 第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 一、數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 二、數(shù)控分度工作臺(tái) 一、數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 主要用于數(shù)控 鏜床和銑床 。 臥式鏜床的回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 運(yùn)動(dòng)由蝸桿 1傳給大蝸輪 2 光柵 10讀取回轉(zhuǎn)位移量 八對(duì)夾緊瓦 3 、 4和底座 9上的小油缸 5用于鎖緊工作臺(tái)。 當(dāng)油缸上腔通壓力油時(shí)，活塞 6壓向鋼球 8，撐開夾緊瓦夾緊蝸輪 2?；剞D(zhuǎn)時(shí)，使小油缸的上腔接通回油路，彈簧 7將鋼球 8抬起，夾緊瓦松開。 工作臺(tái)導(dǎo)軌面由大型圓柱滾子軸承13支承。圓錐滾柱軸承 12及雙列向心圓柱滾子軸承 11保正回轉(zhuǎn)準(zhǔn)確。 回轉(zhuǎn)精度主要取決于蝸輪副的精度。也可以通過(guò)實(shí)際測(cè)量工作臺(tái)的靜態(tài)定位誤差后，確定需要補(bǔ)償?shù)拿}沖數(shù)和方向，記憶在補(bǔ)償回路中，由數(shù)控裝置進(jìn)行誤差補(bǔ)償。 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)有零點(diǎn)。工作臺(tái)能完成進(jìn)給驅(qū)動(dòng)，還可以作任意角度的分度和定位。 二、分度工作臺(tái) 由定位銷和定位孔來(lái)分度定位。分度臺(tái) 2的底部均布八個(gè)削邊圓柱銷 8， 45度角分布，底座 12上有一個(gè)定位孔襯套 7以及供定位銷移動(dòng)的環(huán)形槽。 1）松開鎖緊機(jī)構(gòu)并拔出定位銷 ： 底座 20上六個(gè)鎖緊油缸 9卸荷?；钊瓧U 22在彈簧 21作用下上升 15工作臺(tái) 2松開。同時(shí)間隙消除油缸 6也卸荷，中央油缸 16從管道 15進(jìn)壓力油，使活塞 17上升，通過(guò)螺柱 18，支座 5把止推軸承 13上抬，頂在底座 12上，通過(guò)螺釘 4、錐套 3使工作臺(tái) 2抬起 15柱銷從襯套 7中拔出。 2） 工作臺(tái)回轉(zhuǎn)分度 ： 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)減速齒輪 ， 帶動(dòng)與工作臺(tái) 2底部連接的大齒輪 10回轉(zhuǎn)分度 。 在大齒輪 10上面以 45的間隔均布八個(gè)擋塊 1。 先快速回轉(zhuǎn) ， 當(dāng)定位銷快進(jìn)入位置時(shí) ， 擋塊碰第一個(gè)限位開關(guān) ， 使工作臺(tái)降速 。 擋塊碰第二個(gè)限位開關(guān)時(shí) ， 工作臺(tái) 2停止回轉(zhuǎn) 。 此時(shí) ， 相應(yīng)的定位銷 8正好對(duì)準(zhǔn)定位孔襯套 7 。 3） 工作臺(tái)下降并鎖緊 ： 中央油缸 16卸荷 ， 工作臺(tái) 2靠自重下降 ， 定位銷 8插入定位襯套 7中 。 鎖緊前 ， 油缸 6通壓力油 ， 活塞頂向工作臺(tái) 2， 消除徑向間隙 ， 然后使鎖緊油缸 9的上腔通壓力油 ， 活塞拉桿 22下降 ， 通過(guò)拉桿將工作臺(tái)鎖緊 。 分度機(jī)構(gòu)采用向心多齒嚙合，有誤差平均作用，精度高（ 5 3）。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零件數(shù)較少。 1)分度工作臺(tái)上升、鼠齒盤脫離嚙合： 工作臺(tái) 1中央的壓緊油缸下腔 11通過(guò)油孔 4進(jìn)壓力油，活塞 3向上移動(dòng)，通過(guò)止推軸承 5和 14將分度工作臺(tái)抬起，鼠齒盤 6與 7脫離嚙合。同時(shí)，與工作臺(tái)心軸連接成一體的內(nèi)齒輪 13向上套入齒輪 12。 2)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)分度： 當(dāng)工作臺(tái) 1上升時(shí) ， 推桿 8和 9在彈簧的作用下分別向上和向右移動(dòng) ， 使微動(dòng)開關(guān)復(fù)位 ， 控制電磁閥使壓力油經(jīng)油孔 19進(jìn)入分度油缸左腔 23。 推動(dòng)活塞齒條 22向右移動(dòng) ， 并帶動(dòng)齒輪 12作逆時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn) 。 由于齒輪 12已經(jīng)與內(nèi)齒輪 13連接 ，分度工作臺(tái)也隨著一起回轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度 。 開始回轉(zhuǎn)時(shí) ， 擋塊 16就離開推桿 17， 使微動(dòng)開關(guān)復(fù)位 ， 通過(guò)互鎖電路 ， 始終保持工作臺(tái)處于上升位置 。 按設(shè)計(jì)要求 ， 當(dāng)活塞移動(dòng) 113 工作臺(tái)回轉(zhuǎn) 90 ， 回轉(zhuǎn)角度的近似值將由微動(dòng)開關(guān)和擋塊 15控制 。 3)分度工作臺(tái)下降，并定位夾緊： 當(dāng)工作臺(tái)轉(zhuǎn)到 90 位置附近，擋塊 15通過(guò)推桿 18使微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作，控制電磁閥使壓緊油缸上腔10通過(guò) 2進(jìn)壓力油。活塞 3帶動(dòng)工作臺(tái) 1下降，鼠齒盤 6及 7在新的位置重新嚙合，并定位壓緊。油缸下腔 11的回油經(jīng)過(guò)節(jié)流閥，以限制工作臺(tái)的下降速度，保護(hù)齒面不受沖擊。 4)分度活塞退回： 當(dāng)分度工作臺(tái) 1下降時(shí) ， 通過(guò)推桿 8及 9的作用 ，使微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作 。 分度油缸右腔 20通過(guò)油孔 21進(jìn)壓力油 ， 活塞齒條 22退回原處 。 因?yàn)閮?nèi)齒輪 13已與齒輪 12脫開 ， 工作臺(tái)保持靜止?fàn)顟B(tài) 。 齒輪 12順時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)時(shí) ， 帶著擋塊 15及 16回到原處 ，準(zhǔn)備下一次分度 。 當(dāng)擋塊 15離開推桿 18， 而使微動(dòng)開關(guān)復(fù)位時(shí) ，必須通過(guò)維持電路保證工作臺(tái)始終處于壓緊狀態(tài) 。 第五節(jié) 數(shù)控加工使用的刀具及自動(dòng)換刀系統(tǒng) 一、數(shù)控加工使用的刀具 二、自動(dòng)換刀系統(tǒng) 一、數(shù)控加工使用的刀具 圖示為某數(shù)控車床的刀具配置，其構(gòu)成有 旋轉(zhuǎn)刀架體、裝夾刀具底座、刀具套筒、和刀具 四部分組成。 數(shù)控車床刀具的安裝 安裝外圓車刀 數(shù)控車床刀具的安裝 安裝內(nèi)孔車刀 數(shù)控車床刀具的安裝 安裝螺紋車刀 回轉(zhuǎn)型刀具通常由連接主軸的刀柄，中間接桿和適用刀具三部分組成 。 主軸刀柄與主軸孔大多錐度為 7： 24。刀柄的規(guī)格有 40、 45、50號(hào)。 圖 2圖 2圖 2接主軸刀柄，中間接桿和適用刀具 組合的示意圖。 中間接桿 中間接桿在機(jī)床上的軸向位置是通過(guò)調(diào)整螺母的端面定位的。調(diào)整螺母的軸向位置并給予鎖緊就能較精確地確定刀具的伸出長(zhǎng)度。其結(jié)構(gòu)如圖 2 鏜桿刀尖的徑向位置應(yīng)能精確調(diào)整。圖 2 圖 2過(guò)帶刻度的調(diào)整螺母調(diào)整刀尖位置，調(diào)整后用鎖緊螺釘固定。 二、自動(dòng)換刀系統(tǒng) 1、自動(dòng)換刀裝置的形式 2、刀庫(kù)及刀具的選擇方式 3、刀具交換裝置 （ 1）回轉(zhuǎn)刀架換刀 （ 2）主軸頭轉(zhuǎn)位換刀 （ 3）帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀系統(tǒng) 1）順序選擇方式 2）刀具編碼方式 3）刀座編碼方式 （ 1）刀庫(kù) （ 2）刀具的選擇方式 1、自動(dòng)換刀裝置的形式 （ 1）回轉(zhuǎn)刀架換刀： 一種最簡(jiǎn)單的自動(dòng)換刀裝置。 福大機(jī)械系立式四方刀架數(shù)量繪 圖審 閱設(shè) 計(jì)序號(hào)聶曉根翁俊峰翁俊峰名 稱11:1數(shù) 量比 例材料材 料圖 號(hào)標(biāo) 準(zhǔn)01備 注 圖 2 換刀動(dòng)作分為四個(gè)步驟： 1）刀架抬起 壓力油由 塞 1上升，刀架體 2抬起使定位用活動(dòng)插銷 10與固定插銷 9脫開。同時(shí)，活塞桿下端的端齒離合器與空套齒輪 5結(jié)合。 2）刀架轉(zhuǎn)位 刀架抬起后，壓力油從 塞 6向右移動(dòng)，通過(guò)連接板帶動(dòng)齒條 8移動(dòng)，使空套齒輪 5作逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)端齒離合器使刀架轉(zhuǎn)過(guò) 60度?；钊男谐虘?yīng)等于齒輪 5節(jié)圓周長(zhǎng)的 1/6，并由限位開關(guān)控制。 3）刀架壓緊 轉(zhuǎn)位后，壓力油從 塞 1帶動(dòng)刀架體 2下降。件 3的底盤上精確地安裝著六個(gè)帶斜楔的圓柱固定插銷 9，利用活動(dòng)插銷 10消除定位銷與孔之間的間隙，實(shí)現(xiàn)反靠定位。刀架體 2下降時(shí)，定位活動(dòng)插銷 10與另一個(gè)固定插銷 9卡緊，同時(shí)件 3與件 4的錐面接觸，刀架在新的位置定位并壓緊。這時(shí)，端齒離合器與空套齒輪 5脫開。 4）轉(zhuǎn)位油缸復(fù)位 刀架壓緊之后，壓力油從 塞 6帶動(dòng)齒條復(fù)位，由于此時(shí)端齒離合器已脫開，齒條帶動(dòng)齒輪 7在軸上空轉(zhuǎn)。 如果定位和壓緊動(dòng)作正常，推桿 11與相應(yīng)的觸頭 12接觸，發(fā)出信號(hào)表示換刀過(guò)程已經(jīng)完成，可以繼續(xù)進(jìn)行切削加工。 （ 2）主軸頭轉(zhuǎn)位換刀（動(dòng)力刀架） 換刀后，相應(yīng)的主軸帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)，非加工位置上的主軸與主運(yùn)動(dòng)脫開。 臥式八軸轉(zhuǎn)塔頭 圖 2塔頭上徑向分布著八根結(jié)構(gòu)完全相同的主軸 1，主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由齒輪 15輸入。當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)出換刀指令時(shí)，先通過(guò)液壓撥叉（圖中未示出）將移動(dòng)齒輪 6和齒輪 15脫離嚙合，同時(shí)在中心油缸 13的上腔通壓力油。由于活塞桿和活塞 12固定在底座上，因此中心油缸 13帶著兩個(gè)止推軸承 9和 11支撐的轉(zhuǎn)塔刀架 10抬起，鼠齒盤 7和 8脫離嚙合。然后壓力油進(jìn)入轉(zhuǎn)位油缸，推動(dòng)活塞齒條，再經(jīng)過(guò)中間齒輪（圖中均未示出）使大齒輪 5與轉(zhuǎn)塔刀架 10一起回轉(zhuǎn) 45度，將下一工序的主軸轉(zhuǎn)到工作位置。轉(zhuǎn)位結(jié)束后，壓力油進(jìn)入中心油缸 13的下腔使轉(zhuǎn)塔頭下降，鼠齒盤 7和 8重新嚙合，實(shí)現(xiàn)精確的定位。在壓力油的作用下，轉(zhuǎn)塔頭被壓緊，轉(zhuǎn)位油缸退回原位。最后通過(guò)液壓撥叉撥動(dòng)齒輪 6，使它與新?lián)Q上的主軸齒輪15嚙合。 十工位轉(zhuǎn)塔頭 圖 2種形式的轉(zhuǎn)塔頭可以任意配置，使工藝范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，為提高生產(chǎn)效率和加工精度發(fā)揮了很好的作用。目前，較先進(jìn)的轉(zhuǎn)塔頭的轉(zhuǎn)位時(shí)間可以小于 1s，重復(fù)定位精度為 （ 3）帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀系統(tǒng)： 用于鉆鏜銑加工中心 。 圖 2短換刀停頓時(shí)間。 2、刀庫(kù)及刀具的選擇方式 （ 1） 刀庫(kù) 盤式刀庫(kù) 鏈?zhǔn)降稁?kù) 盤式刀庫(kù) 鏈?zhǔn)降稁?kù) 圖 2盤式刀庫(kù)， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容量較小， 15 30把刀。 (e)鼓輪彈倉(cāng)式 (f)鏈?zhǔn)?(g)多盤式 (h)格子式 鏈?zhǔn)降稁?kù)結(jié)構(gòu)靈活，存放刀具的數(shù)量較多，選刀和取刀動(dòng)作十分簡(jiǎn)單。 鏈?zhǔn)降稁?kù)結(jié)構(gòu) （ 2）刀具的選擇方式 1）順序選擇方式 將刀具按加工工序的順序，依次放入刀庫(kù)的每一個(gè)刀座內(nèi)。每次換刀時(shí)，刀庫(kù)按順序轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)刀座的位置，并取出所需要的刀具。已經(jīng)使用過(guò)的刀具可以放回到原來(lái)的刀座內(nèi)，也可以按順序放入下一個(gè)刀座內(nèi)。 順序選擇方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。但 刀庫(kù)中的刀具不能重復(fù)使用 ，零件 不同 ，刀 庫(kù)順序就不同。 裝刀操作必須十分謹(jǐn)慎，一旦刀具順序發(fā)生差錯(cuò)，將會(huì)造成嚴(yán)重事故。 2）刀具編碼方式 采用一種特殊的刀柄結(jié)構(gòu)，并對(duì)每把刀具進(jìn)行編碼，換刀時(shí)通過(guò)編碼識(shí)別裝置，根據(jù)換刀指令代碼，在刀庫(kù)中尋找出所需要的刀具。 由于每一把刀具都有自己的代碼，因而刀具可以放入刀庫(kù)中的任何一個(gè)刀座內(nèi)，這樣不僅刀庫(kù)中的刀具可以在不同的工序中多次重復(fù)使用，而且換下來(lái)的刀具刀不必放回原來(lái)的刀座，這對(duì)裝刀和選刀都十分有利。 刀具編碼方式 圖 2刀柄的尾部的拉緊螺桿 3上套裝著一組等間隔的編碼環(huán) 1，并由鎖緊螺母 2將它們固定。編碼環(huán)的外徑有大小兩種不同的規(guī)格，每個(gè)編碼環(huán)的高低分別表示二進(jìn)制數(shù)的 “ 1”和 “ 0”。 3）刀座編碼方式 將相對(duì)應(yīng)的刀具放入指定的刀座中，根據(jù)刀座的編碼選取刀具。若刀具與刀座編碼不符會(huì)導(dǎo)致出錯(cuò)。 與順序式 不同