1、zw 主編第一章數(shù)控機(jī)床概述第二章數(shù)控機(jī)床的程序編制第三章計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)系統(tǒng)第四章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與部件第五章伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)第六章數(shù)控機(jī)床用可編程序控制器第七章數(shù)控機(jī)床的使用與維修附錄第四章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與部件第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件第三節(jié)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部分元件第四節(jié)自動(dòng)換刀裝置第五節(jié)分度工作臺(tái)和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)一、數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的主要組成二、數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)1.高剛度和高抗振性(1)機(jī)床剛度的基本概念機(jī)床剛度是機(jī)床的技術(shù)性能之一，它反映了機(jī)床結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力。(2)提高數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)剛度的措施1

2、)提高機(jī)床構(gòu)件的靜剛度和固有頻率，改善薄弱環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)或布局，以減少所承受的彎曲負(fù)載和扭矩負(fù)載。2)改善數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)的阻尼特性。3)采用新材料和鋼板焊接結(jié)構(gòu)。2.減少機(jī)床熱變形的影響(1)改進(jìn)機(jī)床布局和結(jié)構(gòu)第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)1)采用熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)。2)采用傾斜床身和斜滑板結(jié)構(gòu)。3)采用熱平衡措施。(2)控制溫度對(duì)機(jī)床發(fā)熱部位(如主軸箱等)采用散熱、風(fēng)冷和液冷等控制溫升的辦法來(lái)吸收熱源發(fā)出的熱量，這是各類數(shù)控機(jī)床廣泛采用的一種減少熱變形影響的對(duì)策。(3)對(duì)切削部位采取強(qiáng)冷措施在大切削量切削加工時(shí)，落在工作臺(tái)、床身等部件上的熾熱切屑是重要的熱源。(4)熱位移補(bǔ)償預(yù)測(cè)熱變形規(guī)律，建立數(shù)學(xué)模型存

3、入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)圖4-1熱變形自動(dòng)補(bǔ)償裝置a)軸向補(bǔ)償b)立柱熱平衡補(bǔ)償3.傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)圖4-2傳動(dòng)系統(tǒng)比較a)某普通車床b)某數(shù)控車床第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)4.傳動(dòng)效率高和采用無(wú)間隙傳動(dòng)裝置5.導(dǎo)軌摩擦因數(shù)低(1)塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌傳統(tǒng)的鑄鐵鑄鐵滑動(dòng)導(dǎo)軌，除經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床外，在其他數(shù)控機(jī)床上已不采用，取而代之的是鑄鐵塑料或鑲鋼塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌。1)聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶。 摩擦特性好：其動(dòng)、靜摩擦因數(shù)基本不變，而且摩擦因數(shù)很低，能防止低速爬行，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，能獲得高的定位精度。普通導(dǎo)軌副的動(dòng)、靜摩擦因數(shù)相差較大，幾乎近一倍。

4、第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn) 耐磨性好：聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶材料中含有青銅、二硫化鉬和石墨，本身具有自潤(rùn)滑作用，對(duì)潤(rùn)滑油的供油量要求不高，采用間歇供油即可。此外塑料質(zhì)地較軟，即使嵌入金屬碎屑、灰塵等，也不至損壞金屬導(dǎo)軌和軟帶本身。 減振性好：塑料的阻尼性能好，其減振消聲性能對(duì)提高摩擦副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度有很大的意義。 工藝性好：可降低對(duì)粘貼塑料的金屬基體的硬度和表面質(zhì)量的要求，而且塑料易于加工(銑、刨、磨、刮)，能獲得優(yōu)良的導(dǎo)軌表面質(zhì)量。第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)圖4-3加工中心工作臺(tái)和滑座的橫剖面圖1床身2工作臺(tái)3下壓板4導(dǎo)軌軟帶5粘導(dǎo)軌軟帶的鑲條第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)圖4-4軟帶導(dǎo)

5、軌粘合1粘結(jié)層厚度2粘結(jié)材料3導(dǎo)軌軟帶第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)2)環(huán)氧型耐磨涂層。圖4-5注塑后的導(dǎo)軌示意圖1滑座2膠條3注塑層第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)(2)滾動(dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌具有摩擦因數(shù)低，一般是0.003左右；動(dòng)、靜摩擦因數(shù)相差小，幾乎不受運(yùn)動(dòng)速度變化的影響；定位精度和靈敏度高，精度保持性好等優(yōu)點(diǎn)。圖4-6滾柱式滾動(dòng)導(dǎo)軌塊第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)1)滾動(dòng)導(dǎo)軌塊。2)單元式直線滾動(dòng)導(dǎo)軌。圖4-7單元式直線滾動(dòng)導(dǎo)軌第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)圖4-8直線滾動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)1導(dǎo)軌體2側(cè)面密封墊3保持器4滾珠5端部密封墊6端蓋7滑塊8潤(rùn)滑油環(huán)(3)靜壓導(dǎo)軌靜壓導(dǎo)軌是在兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌

6、面間通入壓力油，使運(yùn)動(dòng)件浮起。第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件一、數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)1.主傳動(dòng)系統(tǒng)2.主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)圖4-9數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)分類第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件二、主傳動(dòng)系統(tǒng)分類1.二級(jí)以上變速的主傳動(dòng)系統(tǒng)圖4-10二級(jí)齒輪變速主軸結(jié)構(gòu)第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件2.一級(jí)變速器的主傳動(dòng)系統(tǒng)3.調(diào)速電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的主傳動(dòng)系統(tǒng)三、典型主傳動(dòng)系統(tǒng)及部件1.TND360型數(shù)控車床主軸部件圖4-11TND360型主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件圖4-12TND360型車床主軸結(jié)構(gòu)1、2后軸承3軸承4、5前軸承第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件2.

7、動(dòng)力卡盤圖4-13液壓動(dòng)力卡盤液壓缸結(jié)構(gòu)圖1引油導(dǎo)套2液壓缸體3活塞4法蘭盤第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件圖4-14動(dòng)力卡盤結(jié)構(gòu)圖1盤體2拉桿3滑體4卡爪滑座5形滑塊6卡爪第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件3.車削中心的主傳動(dòng)系統(tǒng)圖4-15C軸的功能簡(jiǎn)圖a)在圓柱面或端面上銑槽b)在圓柱面上銑螺旋槽c)在端面上銑螺旋槽d)銑直線和平面第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件圖4-16MOC200MS3的C軸傳動(dòng)系統(tǒng)a)主軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖b)C軸傳動(dòng)及主傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖1蝸桿2主軸3蝸輪4、6齒形帶5主軸電動(dòng)機(jī)7脈沖編碼器8C軸伺服電動(dòng)機(jī)第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件圖4-17CH6144的C軸

8、傳動(dòng)系統(tǒng)1傳動(dòng)齒輪5滑移齒輪6換位液壓缸7主軸齒輪8主軸9主軸箱10制動(dòng)液壓缸11V帶輪12主軸制動(dòng)盤13同步帶帶輪14脈沖編碼器15C軸伺服電動(dòng)機(jī)16C軸控制箱第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件圖4-18S3-317型車削中心的C軸傳動(dòng)系統(tǒng)1C軸伺服電動(dòng)機(jī)2滑移齒輪3主軸4分度齒輪5插銷連桿6壓緊液壓缸第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件4.XH754型加工中心主軸圖4-19XH754型加工中心主軸1活塞2螺旋彈簧3磁感應(yīng)傳感器4永久磁鐵5、10帶輪6鋼球7拉桿8碟形彈簧9V帶11交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)12、13行程開關(guān)第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件5.高速切削主軸圖4-20用磁力軸承的高速

9、主軸部件1刀具系統(tǒng)2、9軸承3、8傳感器4、7徑向軸承5軸向止推軸承6高頻電動(dòng)機(jī)10冷卻水管路11氣液壓力放大器第三節(jié)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部分元件一、對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的性能要求二、滾珠絲杠副1.滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)圖4-21滾珠絲杠副的原理圖第三節(jié)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部分元件圖4-23外循環(huán)滾珠絲杠副a)插管式b)螺旋槽式第三節(jié)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部分元件圖4-24內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副第三節(jié)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部分元件表4-1循環(huán)方式第三節(jié)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部分元件表4-2結(jié)構(gòu)特征2.滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整(1)墊片調(diào)隙式如圖4-25所示，調(diào)整墊片厚度使左右兩螺母產(chǎn)生方向相反位移，使

10、兩個(gè)螺母中的滾珠分別貼緊在螺旋滾道的兩個(gè)相反的側(cè)面上，即可消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力。第三節(jié)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部分元件(2)螺紋調(diào)隙式如圖4-26所示，右螺母4外端有凸緣，而左螺母1左端是螺紋結(jié)構(gòu)，用兩個(gè)圓螺母2、3把墊片壓在螺母座上，左、右螺母和螺母座上加工有鍵槽，采用平鍵聯(lián)結(jié)，使螺母在螺母座內(nèi)可以軸向滑移而不能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。圖4-25墊片調(diào)隙式第三節(jié)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部分元件(3)齒差調(diào)隙式如圖4-27所示，在左、右兩個(gè)螺母的凸緣上各加工有圓柱外齒輪，分別與左、右內(nèi)齒圈相嚙合，內(nèi)齒圈緊固在螺母座左、右端面上，所以左、右螺母不能轉(zhuǎn)動(dòng)。圖4-27齒差調(diào)隙式第三節(jié)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部分元

11、件(4)單螺母變位螺距式如圖4-28所示，它是在螺母體內(nèi)的兩列循環(huán)內(nèi)螺旋滾道之間的軸向產(chǎn)生一個(gè)L0的導(dǎo)程變量，從而使兩列滾珠在軸向錯(cuò)位實(shí)現(xiàn)預(yù)緊。圖4-28單螺母變位螺距式第三節(jié)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部分元件表4-3預(yù)緊方式第三節(jié)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部分元件表4-4精度等級(jí)標(biāo)號(hào)及選擇第三節(jié)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部分元件3.滾珠絲杠副的參數(shù)圖4-29滾珠絲杠副的基本參數(shù)第三節(jié)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部分元件1)公稱直徑d0：用于標(biāo)識(shí)的尺寸值(無(wú)公差)。2)節(jié)圓直徑DPW：滾珠與滾珠螺母體及滾絲杠位于理論接觸點(diǎn)時(shí)滾珠球心包絡(luò)的圓柱直徑。3)導(dǎo)程Ph：滾珠螺母相對(duì)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)2弧度時(shí)的行程。4

12、)接觸角：滾道與滾珠間所傳遞的負(fù)荷矢量與滾珠絲杠軸線的垂直面之間的夾角，如圖4-29b所示,理想接觸角45。4.滾珠絲杠副的標(biāo)識(shí)符號(hào)L-1.TIF第三節(jié)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部分元件5.滾珠絲杠副的安裝支承方式圖4-30滾珠絲杠在機(jī)床上的支承方式a)僅一端裝推力軸承b)一端裝推力軸承，另一端裝深溝球軸承c)兩端裝推力軸承d)兩端裝推力軸承和深溝球軸承1)圖4-30所示為僅一端裝推力軸承。2)圖4-30所示為一端裝推力軸承，另一端裝深溝球軸承。第三節(jié)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部分元件3)圖4-30所示為兩端裝推力軸承。4)圖4-30所示為兩端裝推力軸承和深溝球軸承。6.滾珠絲杠的防護(hù)三、進(jìn)給系統(tǒng)

13、傳動(dòng)齒輪間隙的消除1.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)圖4-31偏心軸套式消除間隙的結(jié)構(gòu)1偏心套2電動(dòng)機(jī)第三節(jié)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部分元件圖4-33雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法1、2薄片齒輪3短圓柱4彈簧第三節(jié)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部分元件2.斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)3.錐齒輪傳動(dòng)圖4-34斜齒輪墊片調(diào)整法1、2薄片齒輪3墊片4寬齒輪第三節(jié)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部分元件圖4-36錐齒輪軸向壓簧調(diào)整法1、2錐齒輪3壓簧4螺母5傳動(dòng)軸第三節(jié)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部分元件4.預(yù)加負(fù)載雙齒輪齒條傳動(dòng)圖4-38預(yù)加負(fù)載雙齒輪-齒條無(wú)間隙傳動(dòng)機(jī)構(gòu)a)工作原理b)液壓預(yù)加負(fù)載式1小齒輪2齒條3調(diào)整軸4進(jìn)給電動(dòng)機(jī)軸5右旋齒輪6加載

14、彈簧7左旋齒輪5.靜壓蝸桿-蝸輪條傳動(dòng)第三節(jié)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部分元件圖4-39蝸桿蝸輪條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1蝸輪條2蝸桿第三節(jié)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部分元件圖4-40蝸桿蝸輪條機(jī)構(gòu)工作原理1油箱2過(guò)濾器3油泵4電動(dòng)機(jī)5溢流閥6粗過(guò)濾器7精過(guò)濾器8壓力表9壓力繼電器10節(jié)流器第三節(jié)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部分元件1)摩擦阻力小，起動(dòng)摩擦因數(shù)小于0.0005，功率消耗少，傳動(dòng)效率高，可達(dá)0.940.98，在很低的速度下運(yùn)動(dòng)也很平穩(wěn)。2)使用壽命長(zhǎng)。3)抗振性能好。4)有足夠的軸向剛度。5)蝸輪條能無(wú)限接長(zhǎng)，因此，運(yùn)動(dòng)部件的行程可以很長(zhǎng)，不像滾珠絲杠受結(jié)構(gòu)的限制。第四節(jié)自動(dòng)換刀裝置一、數(shù)控車床刀架1

15、.經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床方刀架圖4-41數(shù)控車床方刀架結(jié)構(gòu)1電動(dòng)機(jī)2聯(lián)軸器3蝸桿軸4蝸輪5刀架底座6粗定位盤7刀架體8球頭銷9轉(zhuǎn)位套10電刷座11發(fā)信體12螺母13、14電刷15定位銷第四節(jié)自動(dòng)換刀裝置2.盤形自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架圖4-42回轉(zhuǎn)刀架1刀架2、3端面齒盤4滑塊5蝸輪6軸7蝸桿8、9、10傳動(dòng)齒輪11電動(dòng)機(jī)12微動(dòng)開關(guān)13小軸14圓環(huán)15壓板16楔鐵第四節(jié)自動(dòng)換刀裝置3.車削中心用動(dòng)力刀架圖4-43動(dòng)力轉(zhuǎn)塔刀架a)刀架外形b)傳動(dòng)示意圖第四節(jié)自動(dòng)換刀裝置二、加工中心自動(dòng)換刀系統(tǒng)1.刀庫(kù)的形式圖4-44鼓輪式刀庫(kù)之一a)徑向取刀形式b)軸向取刀形式第四節(jié)自動(dòng)換刀裝置圖4-45鼓輪式刀庫(kù)之二a)刀具徑

16、向安裝b)成一定角度分布的結(jié)構(gòu)第四節(jié)自動(dòng)換刀裝置圖4-46各種鏈?zhǔn)降稁?kù)a)單環(huán)鏈?zhǔn)絙)多環(huán)鏈?zhǔn)絚)折疊鏈?zhǔn)?.刀具的選擇第四節(jié)自動(dòng)換刀裝置圖4-47編碼刀柄示意圖1編碼環(huán)2鎖緊螺母3拉緊螺桿第四節(jié)自動(dòng)換刀裝置圖4-48光電識(shí)別方法1刀座2刀具3投光器4機(jī)械手5屏板第四節(jié)自動(dòng)換刀裝置圖4-49換刀過(guò)程3.刀具交換裝置第四節(jié)自動(dòng)換刀裝置(1)無(wú)機(jī)械手換刀無(wú)機(jī)械手換刀的方式是利用刀庫(kù)與機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)刀具交換。圖4-50刀庫(kù)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)1、2齒輪3蝸桿4蝸輪5壓蓋6轉(zhuǎn)動(dòng)套7螺母第四節(jié)自動(dòng)換刀裝置圖4-51刀庫(kù)液壓缸結(jié)構(gòu)圖1刀庫(kù)2液壓缸3立柱頂面第四節(jié)自動(dòng)換刀裝置(2)機(jī)械手換刀采用機(jī)械手進(jìn)行刀具交換的方式應(yīng)用得最為廣泛，這是因?yàn)闄C(jī)械手換刀有很大的靈活性，而且可以減少換刀時(shí)間。圖4-52換刀分解動(dòng)作示意圖第四節(jié)自動(dòng)換刀裝置圖4-53機(jī)械手臂和刀爪1、3彈簧2鎖緊銷4活動(dòng)銷5刀爪6活動(dòng)銷第五節(jié)分度工作臺(tái)和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)一、分度工作臺(tái)1.端面齒盤式分度工作臺(tái)圖4-54端面齒盤式分度工作臺(tái)1、2、15、16推桿3下齒盤4上齒盤5、13推力軸承6活塞7工作臺(tái)8齒條活塞9升降液壓缸上腔10升降液壓缸下腔11齒輪12齒圈14、17擋塊18分度液壓缸右腔19分度液壓缸左腔20、21分度液壓缸進(jìn)回油管道22、23升降液壓缸進(jìn)回油管道第五節(jié)分度工作臺(tái)和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)2