1、數(shù)控技術(shù),2020/7/29,1,2020/7/29,2,第四章 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)與傳動(dòng),機(jī)床本體是數(shù)控機(jī)床的主體部分。來自于數(shù)控裝置的各種運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作指令，都必須由機(jī)床本體轉(zhuǎn)換成真實(shí)的、準(zhǔn)確的機(jī)械運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作，才能實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的功能，并保證數(shù)控系統(tǒng)性能的要求。 數(shù)控機(jī)床的本體由下列各部分組成： 1.機(jī)床基礎(chǔ)件，床身，底座，立柱，滑座，工作臺(tái)等。支承作用。 2.主傳動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)。 3.進(jìn)給系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 4.實(shí)現(xiàn)某些部件動(dòng)作和某些輔助功能的裝置，液壓，氣動(dòng)，潤滑，冷卻，防護(hù)，排屑。 5.實(shí)現(xiàn)工件回轉(zhuǎn)、分度定位的裝置和附件，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。 6.刀庫、刀架和自動(dòng)換刀裝置（ATC） 7.托盤交換

2、裝置(APC) 8.特殊功能裝置，如刀具破損監(jiān)測、精度檢測和監(jiān)控裝置等。 其中，1 4為基本件，5 8為可選件。,2020/7/29,3,2020/7/29,4,概述,數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn) 數(shù)控機(jī)床對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的基本要求 提高數(shù)控機(jī)床性能的措施,從本質(zhì)上說，數(shù)控機(jī)床和普通機(jī)床一樣，也是一種經(jīng)過切削將金屬材料加工成各種不同形狀零件的設(shè)備。早期的數(shù)控機(jī)床，包括目前部分改造、改裝的數(shù)控機(jī)床，大都是在普通機(jī)床的基礎(chǔ)上，通過對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的革新、改造而成的。因此，在許多場合，普通機(jī)床的構(gòu)成模式、零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算方法仍然適用于數(shù)控機(jī)床。但是，隨著數(shù)控技術(shù)（包括伺服驅(qū)動(dòng)、主軸驅(qū)動(dòng)）的迅速發(fā)展，為了適應(yīng)現(xiàn)代制

3、造業(yè)對(duì)生產(chǎn)效率、加工精度、安全環(huán)保等方面越來越高的要求，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)已經(jīng)從初期對(duì)普通機(jī)床的局部改造，逐步發(fā)展形成了自己獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。特別是隨著電主軸、直線電動(dòng)機(jī)等新技術(shù)、新產(chǎn)品在數(shù)控機(jī)床上的推廣應(yīng)用，部分機(jī)械結(jié)構(gòu)日趨簡化，新的結(jié)構(gòu)、功能部件不斷涌現(xiàn)，數(shù)控機(jī)床的機(jī)械機(jī)構(gòu)正在發(fā)生重大的變化，虛擬軸機(jī)床的出現(xiàn)和實(shí)用化，使傳統(tǒng)的機(jī)床結(jié)構(gòu)面臨著更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。,2020/7/29,5,結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、自動(dòng)化程度高,數(shù)控機(jī)床需要根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的指令，自動(dòng)完成對(duì)進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速、道具運(yùn)動(dòng)軌跡以及其他機(jī)床輔助技能（如自動(dòng)換刀，自動(dòng)冷卻）的控制。它必須利用伺服進(jìn)給系統(tǒng)代替普通機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)，并可以通過

4、主軸調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主軸自動(dòng)變速。因此，在機(jī)械結(jié)構(gòu)上，數(shù)控機(jī)床的主軸箱、進(jìn)給變速箱結(jié)構(gòu)一般非常簡單；齒輪、軸類零件、軸承的數(shù)量大為減少；電動(dòng)機(jī)可以直接連接主軸和滾珠絲杠，不用齒輪；在使用直線電動(dòng)機(jī)，電主軸的場合，甚至可以不用絲杠、主軸箱。在操作上，它不像普通機(jī)床那樣，需要操作者通過手柄進(jìn)行調(diào)整和變速，操作機(jī)構(gòu)比普通機(jī)床要簡單多，許多機(jī)床甚至沒有手動(dòng)機(jī)械操作系統(tǒng)。此外，由于數(shù)控機(jī)床的大部分輔助動(dòng)作都可以通過數(shù)控系統(tǒng)的輔助技能（M技能）進(jìn)行控制，因此，常用的操作按鈕也較普通機(jī)床少。,結(jié)構(gòu)簡單、 操作更方便，更簡單,2020/7/29,6,廣泛采用高效、無間隙傳動(dòng)裝置和新技術(shù)、新產(chǎn)品,數(shù)控機(jī)床進(jìn)行的是高

5、速、高精度加工，再簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)的同時(shí)，對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)裝置和元件也提出了更高的要求。高效、無間隙傳動(dòng)裝置和元件在數(shù)控機(jī)床上去得了廣泛的應(yīng)用。如：滾珠絲杠副、塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌等高效執(zhí)行部件，不僅可以減少進(jìn)給系統(tǒng)的摩擦阻力，提高傳動(dòng)效率；而且還可以使運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)和獲得較高的定位精度。 特別是隨著新材料，新工藝的普及、應(yīng)用，高速加工已經(jīng)成為目前數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方向之一，快進(jìn)速度達(dá)到了每分鐘數(shù)十米，甚至上百米，主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到了每分鐘上萬轉(zhuǎn)、甚至十幾萬轉(zhuǎn)，采用電主軸、支線電動(dòng)機(jī)、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌等新產(chǎn)品、新技術(shù)已勢在必行。,2020/7/29,7,具有適應(yīng)無人化、柔性化加工的特殊部件,“工藝復(fù)合化”

6、和“功能集成化”是無人化、柔性加工的基本要求，也是數(shù)控機(jī)床最顯著的特點(diǎn)和當(dāng)前的發(fā)展方向。因此，自動(dòng)換刀裝置（ATC）、動(dòng)力刀架、自動(dòng)換屑裝置、自動(dòng)潤滑裝置等特殊機(jī)械部件是必不可少，有的機(jī)床還帶有自動(dòng)工作臺(tái)交換裝置（APC）。 “功能集成化”是當(dāng)前數(shù)控機(jī)床的另一重要發(fā)展方向。在現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床上，自動(dòng)換刀裝置、自動(dòng)工作臺(tái)交換裝置等已經(jīng)成為基本裝置。隨著數(shù)控機(jī)床向無人化、柔性化加工發(fā)展，功能集成化更多體現(xiàn)在：工件的自動(dòng)裝卸、自動(dòng)定位，刀具的自動(dòng)對(duì)刀、破損檢測、壽命管理，工件的自動(dòng)測量和自動(dòng)補(bǔ)償功能上，因此，國外還新近開發(fā)了集中突破傳統(tǒng)機(jī)床界限，集鉆、銑、鏜、車、磨等加工于一體的所謂“萬能加工機(jī)床”，大

7、大提高了附加值，并隨之不斷出現(xiàn)新的機(jī)械部件。,2020/7/29,8,對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)、零部件的要求高,高速、高效、高精度的加工要求，無人化管理以及工藝復(fù)合化、功能集成化，一方面可以大大的提高生產(chǎn)率，同時(shí)，也必然會(huì)使機(jī)床的開機(jī)時(shí)間，工作負(fù)載隨之增加，機(jī)床必須在高負(fù)荷下，長時(shí)間可靠工作。因此，對(duì)組成機(jī)床的各種零部件和控制系統(tǒng)的可靠性要求很高。 此外，為了提高加工效率，充分發(fā)揮機(jī)床性能，數(shù)控機(jī)床通常都能夠同時(shí)進(jìn)行粗細(xì)加工。這就要求機(jī)床技能滿足大切削量的粗加工對(duì)機(jī)床的剛度、強(qiáng)度和抗震性的要求，而且也能達(dá)到精密加工機(jī)床對(duì)機(jī)床精度的要求。因此，數(shù)控機(jī)床的主軸電機(jī)的功率一般比同規(guī)格的普通機(jī)床大，主要部件和基礎(chǔ)件

8、的加工精度通常比普通機(jī)床高，對(duì)組成機(jī)床各部件的動(dòng)、靜態(tài)性能以及熱穩(wěn)定性的精度保持性也提出了更高的要求。,4-1 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)要求,2020/7/29,9,具有較高的靜、動(dòng)剛度和良好抗震性,機(jī)床的剛度反映了機(jī)床機(jī)構(gòu)抵抗變形的能力，。機(jī)床變形產(chǎn)生的誤差，通常很難通過調(diào)整和補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ枰詮氐椎慕鉀Q。為了滿足數(shù)控機(jī)床高效、高精度、高可靠性以及自動(dòng)化的要求，與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床應(yīng)具有更高的精剛度。此外，為了充分發(fā)揮機(jī)床的效率，加大切削用量，還必須提高機(jī)床的抗震性，避免切削時(shí)產(chǎn)生的共振和顫振。而提高機(jī)構(gòu)的動(dòng)剛度是提高機(jī)床抗震性的基本途徑。,2020/7/29,10,具有較好的熱穩(wěn)定性,機(jī)床的熱變性是

9、影響機(jī)床加工精度的主要因素之一。由于數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速、快速進(jìn)給都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通機(jī)床，機(jī)床又長時(shí)間處于連續(xù)工作狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)、絲杠、軸承、導(dǎo)軌的發(fā)熱都比較嚴(yán)重，加上高速切削產(chǎn)生的切屑的影響，使得數(shù)控機(jī)床的熱變性影響比普通機(jī)床要嚴(yán)重得多。雖然在先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)具有熱變性補(bǔ)償功能，但是它并不能完全消除熱變性對(duì)于加工精度的影響，在數(shù)控機(jī)床上還應(yīng)采取必要的措施，盡可能減小機(jī)床的熱變性。,2020/7/29,11,具有較高的運(yùn)動(dòng)精度和良好的低速穩(wěn)定性,利用伺服系統(tǒng)代替普通機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的主要特點(diǎn)。伺服系統(tǒng)最小的移動(dòng)量（脈沖當(dāng)量），一般只有0.001mm，甚至更小；最低進(jìn)給速度，一般只有1mm/min

10、，甚至更低。這就要求進(jìn)給系統(tǒng)具有較高的運(yùn)動(dòng)精度，良好的跟蹤性能和低速穩(wěn)定性，才能對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的位置指令做出準(zhǔn)確的響應(yīng)，從而得到要求的定位精度。 傳動(dòng)裝置的間隙直接影響著機(jī)床的定位精度，雖然在數(shù)控系統(tǒng)中可以通過間隙補(bǔ)償、單向定位等措施減小這一影響，但不能完全消除。特別是對(duì)于非均勻間隙，必須機(jī)械消除間隙措施，才能得到較好的解決。,2020/7/29,12,具有良好的操作、安全防護(hù)性能,方便、舒適的操作性能，是操作者普遍關(guān)心的問題。在大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床上，刀具和工件的裝卸、刀具和夾具的調(diào)整、還需要操作者完成，機(jī)床的維修更離不開人，而且由于加工效率的提高，數(shù)控機(jī)床的工件裝卸可能比普通機(jī)床更加頻繁，因此良好的

11、操作性能是數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)必須的問題。數(shù)控機(jī)床是一種高度自動(dòng)化的加工設(shè)備，動(dòng)作復(fù)雜，高速運(yùn)動(dòng)部件較多，對(duì)機(jī)床動(dòng)作互鎖、安全防護(hù)性能的要求也比普通機(jī)床要高很多。同時(shí)，數(shù)控機(jī)床一般都有高壓、大流量的冷卻系統(tǒng)，為了防止切屑、冷卻液的飛濺，數(shù)控機(jī)床通常都應(yīng)采用封閉和半封閉的防護(hù)形式，增加防護(hù)性能。,2020/7/29,13,4-1 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)要求,主要結(jié)構(gòu)特性： 靜剛度、抗振性、熱穩(wěn)定性、低速運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性、運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦特性、幾何精度、傳動(dòng)精度。 一、提高機(jī)床結(jié)構(gòu)的靜剛度 靜剛度：在切削力和其他力的作用下，機(jī)床抵抗變形的能力。 合理設(shè)計(jì)基礎(chǔ)件的截面形狀和尺寸，采用合理的筋板結(jié)構(gòu) 圖4-1 圖4-2 圖

12、4-3 圖4-4 采用合理的結(jié)構(gòu)布局，改善受力狀態(tài)，提高機(jī)床的靜剛度 圖4-5 圖4-6 補(bǔ)償有關(guān)零、部件的靜力變形 圖4-7 提高機(jī)床部件的接觸剛度 采用鋼板焊接結(jié)構(gòu),2020/7/29,14,2020/7/29,15,二、提高機(jī)床結(jié)構(gòu)的抗振性 基礎(chǔ)件內(nèi)腔充填泥芯、混凝土等阻尼材料。圖4-8 表面采用阻尼涂層 采用新材料制造基礎(chǔ)件 充分利用結(jié)合面間的阻尼 三、減少機(jī)床的熱變形 改進(jìn)機(jī)床布局和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 采用熱對(duì)稱結(jié)構(gòu) 圖4-9 采用預(yù)拉伸的滾珠絲杠結(jié)構(gòu) 在機(jī)床布局時(shí)，盡量減少內(nèi)部熱源 圖4-10 控制溫升 熱變形補(bǔ)償 圖4-11,4-1 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)要求,2020/7/29,16,四、改善運(yùn)

13、動(dòng)導(dǎo)軌副的摩擦特性 一）塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌 主要有導(dǎo)軌軟帶和導(dǎo)軌涂層，常與鑄鐵或鋼導(dǎo)軌配成導(dǎo)軌副 聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶 摩擦特性好 圖4-12 耐磨性好 減振性好 工藝性好 圖4-13 環(huán)氧型耐磨導(dǎo)軌涂層 抗壓強(qiáng)度高 摩擦特性好 圖4-12 耐磨性好 具有良好的可加工性 穩(wěn)定性好 涂層工藝 圖4-14,4-1 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)要求,2020/7/29,17,二）滾動(dòng)導(dǎo)軌 滾動(dòng)導(dǎo)軌塊 圖4-15 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌 圖4-16 主要特點(diǎn)： 對(duì)安裝基面的要求不高； 制造精度高 可高速運(yùn)行，運(yùn)行速度可大于60m/min 能長時(shí)間保持高精度 可預(yù)加負(fù)載，提高剛度 抗振性不如滑動(dòng)導(dǎo)軌，不宜用在有過大振動(dòng)和沖擊的機(jī)床上。

14、,4-1 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)要求,2020/7/29,18,三）靜壓導(dǎo)軌 在兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌面間通以壓力油，將運(yùn)動(dòng)件浮起，使導(dǎo)軌面間處于純液體摩擦狀態(tài)。 圖4-17,4-1 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)要求,2020/7/29,19,4-2 數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)與主軸部件,數(shù)控機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：主軸轉(zhuǎn)速更高、變速范圍更寬、消耗功率更大 一、數(shù)控機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的參數(shù) 運(yùn)動(dòng)參數(shù)：是指主軸轉(zhuǎn)速和變速范圍。 動(dòng)力參數(shù)：是指主運(yùn)動(dòng)的功率。 主軸轉(zhuǎn)速和調(diào)速速范圍 主軸轉(zhuǎn)速： r/min 主軸最低轉(zhuǎn)速： r/min 主軸最高轉(zhuǎn)速： r/min 調(diào)速范圍： 數(shù)控機(jī)床的調(diào)速范圍寬，一般Rn100，有時(shí)甚至Rn1000,2020/7/2

15、9,20,主運(yùn)動(dòng)的功率扭矩特性 PZ-切削力切向分力（N）; V-切削速度（m/min）; T-切削扭矩（Nm）; n-主軸轉(zhuǎn)速（r/min）; 功率扭矩特性曲線,4-2 數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)與主軸部件,2020/7/29,21,二、主運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)與變速 主運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)形式 帶有變速齒輪的主傳動(dòng) 特點(diǎn)：齒輪變速組即可降速，擴(kuò)大輸出扭矩和恒功率變速范圍，適用于大中型機(jī)床。,4-2 數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)與主軸部件,通過皮帶傳動(dòng)的主傳動(dòng) 特點(diǎn)：傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡單、輸出扭矩和變速范圍小，適用于小型機(jī)床,2020/7/29,22,電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的主傳動(dòng) 精密聯(lián)軸器連接：結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高，但主軸的轉(zhuǎn)速和扭矩與電機(jī)完

16、全一致，低速性能的改善是其廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。,4-2 數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)與主軸部件,內(nèi)裝電機(jī)主軸：主軸部件結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、慣量小，振動(dòng)噪聲小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性和剛度好。但發(fā)熱對(duì)主軸精度影響較大。 用于立式加工中心的內(nèi)裝電機(jī)主軸如圖（最高轉(zhuǎn)速可達(dá)20000rpm）,2020/7/29,23,主傳動(dòng)的自動(dòng)變速 無級(jí)調(diào)速：一般由電機(jī)調(diào)速與齒輪變速實(shí)現(xiàn)聯(lián)合調(diào)速 自動(dòng)變速：齒輪變速組的自動(dòng)變速一般由液壓撥叉或電磁離合器自動(dòng)操縱。 圖5-21為某數(shù)控車床電機(jī)與齒輪聯(lián)合調(diào)速主傳動(dòng)系統(tǒng),4-2 數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)與主軸部件,2020/7/29,24,液壓變速機(jī)構(gòu) 圖5-21所示三聯(lián)滑移齒輪的液壓變速原理如下,4-2

17、數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)與主軸部件,對(duì)應(yīng)的動(dòng)作示意圖如下,2020/7/29,25,4-2 數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)與主軸部件,三聯(lián)滑移齒輪液壓變速動(dòng)作示意圖,2020/7/29,26,電磁離合器變速,4-2 數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)與主軸部件,2020/7/29,27,電磁離合器種類： 摩擦片式 牙嵌式兩種 無滑環(huán)摩擦片式電磁離合器 特點(diǎn)：可在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速、具有過載保護(hù)功能，但尺寸大、摩擦發(fā)熱大。,4-2 數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)與主軸部件,2020/7/29,28,牙嵌式電磁離合器 特點(diǎn)：傳遞扭矩大、尺寸小，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，可用于內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈中。,4-2 數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)與主軸部件,2020/7/29,29,三、主軸部件 主軸

18、部件包括：主軸、主軸支承及安裝在主軸上的傳動(dòng)零件，對(duì)于自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床還包括自動(dòng)夾緊、清屑、準(zhǔn)停等裝置。 一）主軸端部結(jié)構(gòu)和主軸支承 主軸端部結(jié)構(gòu) 圖5-27,4-2 數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)與主軸部件,主軸支承 主軸支承的選用 主軸支承一般應(yīng)根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速、承載能力、回轉(zhuǎn)精度等性能選用。 中小型機(jī)床：多采用滾動(dòng)軸承。 重型機(jī)床：多采用液體靜壓軸承 高精度機(jī)床：多采用氣體靜壓軸承 超高速機(jī)床（210104rpm）：多采用磁力軸承或陶瓷滾珠軸承。,2020/7/29,30,數(shù)控機(jī)床常用滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)形式如圖5-28,4-2 數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)與主軸部件,2020/7/29,31,數(shù)控機(jī)床常用主軸軸承的配置形

19、式如圖,4-2 數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)與主軸部件,2020/7/29,32,二）刀具自動(dòng)夾緊、切屑清除和主軸準(zhǔn)停裝置 刀具自動(dòng)夾緊、切屑清除,4-2 數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)與主軸部件,動(dòng)畫演示,2020/7/29,33,主軸準(zhǔn)停裝置 作用：以保證加工中型機(jī)床實(shí)現(xiàn)刀具自動(dòng)交換。,4-2 數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)與主軸部件,動(dòng)畫演示,2020/7/29,34,一、自動(dòng)換刀裝置的結(jié)構(gòu)類型 回轉(zhuǎn)刀架換刀裝置（常用于數(shù)控車床） 多主軸轉(zhuǎn)塔頭換刀裝置（常用于數(shù)控鏜銑床） 帶刀庫的自動(dòng)換刀裝置 只帶刀庫的自動(dòng)換刀系統(tǒng) 刀庫機(jī)械手自動(dòng)換刀系統(tǒng),4-3 自動(dòng)換刀裝置,2020/7/29,35,二、刀庫類型及刀具的選擇與識(shí)別 刀庫類

20、型 盤形刀庫（儲(chǔ)存量一般為1540把刀） 鏈?zhǔn)降稁欤▋?chǔ)存量一般為30120把刀） 格子式刀庫（選刀及取刀動(dòng)作復(fù)雜，應(yīng)用最少）,4-3 自動(dòng)換刀裝置,選刀方式 順序選擇方式 任意選擇方式 刀座編碼方式 刀具編碼方式 編碼附件方式,2020/7/29,36,刀具識(shí)別裝置,4-3 自動(dòng)換刀裝置,非接觸式刀具識(shí)別裝置,接觸式刀具識(shí)別裝置,2020/7/29,37,4-4 回轉(zhuǎn)工作臺(tái),作用：按照數(shù)控裝置的指令作回轉(zhuǎn)分度或連續(xù)回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以使數(shù)控機(jī)床完成指定的加工工序。 種類：分度工作臺(tái)和數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。 一、分度工作臺(tái) 功能：完成一定角度的回轉(zhuǎn)分度運(yùn)動(dòng)。 作用：在加工中自動(dòng)完成工件的轉(zhuǎn)位換面，實(shí)現(xiàn)工件

21、一次安裝完成幾個(gè)面的加工。 精度保證：采用專門定位元件來保證。 種類：定位銷式分度工作臺(tái)和鼠齒盤式分度工作臺(tái)。 定位銷式分度工作臺(tái) 主要特點(diǎn) 定位精度取決于定位銷和定位孔的精度，最高可達(dá)5。 定位銷和定位孔襯套制造和裝配精度要求高。 定位銷和定位孔襯套硬度和耐磨性要求高。,2020/7/29,38,定位銷式分度工作臺(tái)結(jié)構(gòu) 工作過程分為三步： 工作臺(tái)松開并抬起 工作臺(tái)回轉(zhuǎn)分度 工作臺(tái)下降并鎖緊,4-4 回轉(zhuǎn)工作臺(tái),2020/7/29,39,鼠齒盤式分度工作臺(tái) 主要特點(diǎn) 定位精度高，可達(dá)2，最高可達(dá)0.4。 采用多齒重復(fù)定位，重復(fù)定位精度穩(wěn)定。 由于多齒嚙合，嚙合率高，所以定位剛度好，承載能力強(qiáng)。

22、 最小分度為360/Z，分度數(shù)目多，適用于多工位分度。 由于離合過程具有磨合作用，其定位精度不斷提高，使用壽命長。 缺點(diǎn)是鼠齒盤制造比較困難。,4-4 回轉(zhuǎn)工作臺(tái),2020/7/29,40,4-4 回轉(zhuǎn)工作臺(tái),鼠齒盤及齒形結(jié)構(gòu)如圖 工作過程分為三步： 工作臺(tái)抬起 工作臺(tái)回轉(zhuǎn)分度 工作臺(tái)下降并定位鎖緊,2020/7/29,41,二、數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 功能：完成工作臺(tái)的連續(xù)回轉(zhuǎn)進(jìn)給和任意角度的分度。 作用：即能作為回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工，又能作為分度頭完成工件的轉(zhuǎn)位換面。 特點(diǎn)：采用伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)、精確分度和定位。 種類：開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 和閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái),4-4 回轉(zhuǎn)工作臺(tái),2020/

23、7/29,42,4-4 回轉(zhuǎn)工作臺(tái),一）開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 特點(diǎn)： 采用電液脈沖馬達(dá)或功率步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，如圖,2020/7/29,43,二）閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 特點(diǎn)： 采用交、直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并帶有轉(zhuǎn)角檢測元件。,4-4 回轉(zhuǎn)工作臺(tái),2020/7/29,44,三）雙導(dǎo)程（變齒厚）蝸桿傳動(dòng) 作用：用于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的連續(xù)精確分度。 基本原理：利用蝸桿齒左右兩側(cè)不同的齒矩（左右兩側(cè)模數(shù)不同），通過軸向移動(dòng)蝸桿的方法來消除或調(diào)整嚙合間隙。,4-4 回轉(zhuǎn)工作臺(tái),2020/7/29,45,雙導(dǎo)程蝸桿傳動(dòng)特殊參數(shù)的選擇 公稱模數(shù)、齒厚增量系數(shù)、齒厚調(diào)整量、模數(shù)差與節(jié)距,4-4 回轉(zhuǎn)工作臺(tái),2020/7/29

24、,46,4-4 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是數(shù)字控制的直接對(duì)象，被加工工件的最終位置精度和輪廓精度都與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)精度、靈敏度、和穩(wěn)定性有關(guān)。因此在設(shè)計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，選用傳動(dòng)元件時(shí)應(yīng)充分注意： 減小摩擦阻力 提高傳動(dòng)精度和剛度 消除傳動(dòng)間隙和減小運(yùn)動(dòng)慣量。 一、滾珠絲杠螺母副 作用：實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)到直線運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換 工作原理：在絲杠和螺母上加工有弧形螺旋槽，當(dāng)它們套裝在一起時(shí)形成螺旋滾道，并在滾道內(nèi)裝滿滾珠。當(dāng)絲杠相對(duì)于螺母旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩者發(fā)生軸向位移，而滾珠則沿著滾道流動(dòng)。,2020/7/29,47,特點(diǎn)：傳動(dòng)效率高、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、壽命高以及可預(yù)緊消除間隙并提高系統(tǒng)剛度等特點(diǎn)，普遍用于中小型機(jī)床的直線進(jìn)給系統(tǒng)中（

25、大型機(jī)床因距離大而采用齒條或蝸條）。 種類：內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種。 內(nèi)循環(huán)：結(jié)構(gòu)緊湊、流暢性好，但工藝性差。 外循環(huán)：工藝性好，但徑向尺寸較大、流暢性稍差。 使用要求：應(yīng)具有可靠的軸向間隙消除結(jié)構(gòu)、合理的安裝結(jié)構(gòu)和有效的防護(hù)裝置。 軸向間隙消除 目的：消除反向死區(qū)、提高傳動(dòng)精度和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。 常用消間隙措施：單螺母結(jié)構(gòu)和雙螺母結(jié)構(gòu) 單螺母結(jié)構(gòu)：過盈滾珠消間隙結(jié)構(gòu)和變導(dǎo)程消間隙結(jié)構(gòu)兩種。 雙螺母結(jié)構(gòu)：雙螺母齒差調(diào)隙式、雙螺母墊片調(diào)隙式、雙螺母螺紋調(diào)隙式,4-4 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),2020/7/29,48,滾珠絲杠的安裝 注意事項(xiàng)： 螺母座孔與螺母座之間保持良好的配合，并保證孔對(duì)端面的垂直度。 要保證螺

26、母座的局部剛度和接觸剛度。 合理選擇滾動(dòng)軸承、正確安裝滾珠絲杠，確保支承結(jié)構(gòu)的剛度。 垂直升降絲杠應(yīng)安裝鎖緊機(jī)構(gòu)。 常用軸承組合方式： 向心軸承和圓錐軸承組合：結(jié)構(gòu)簡單，但軸向剛度不足。 推力軸承或角接觸軸承與向心軸承組合：軸向剛度較高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、摩擦發(fā)熱大。 滾珠絲杠專用軸承：結(jié)構(gòu)簡單、剛度高，但成本也較高。,4-4 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),2020/7/29,49,滾珠絲杠的防護(hù) 作用：防止贓物落入滾道，保證滾珠的正常運(yùn)行并避免滾珠和滾道的磨損。 防護(hù)措施： 接觸式密封圈密封： 防塵效果好，但增加了滾珠絲杠副的摩擦阻力矩。 非接觸式迷宮密封： 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但避免了與滾珠絲杠副的直接接觸。 運(yùn)動(dòng)式密封裝置： 用于暴露在外的絲桿的防護(hù)。 鋼帶纏卷式絲杠防護(hù)裝置，如圖,4-4 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),2020/7/29,50,二、靜壓蝸桿蝸條副和齒輪齒條副 絲杠傳動(dòng)的局限性：長絲杠制造困難，且容易彎曲下垂，軸向剛度和扭轉(zhuǎn)剛度較差。 靜壓蝸桿蝸條副 工作原理：同靜壓絲杠螺母副。其中，蝸桿相當(dāng)于絲杠，蝸條相當(dāng)于螺母。 配油問題：由于蝸桿是旋轉(zhuǎn)的且與蝸條的接觸區(qū)只有120左右，必須解決壓力油從蝸桿進(jìn)入靜壓油腔的問題。 配油原理 圖5-44,4-4 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),2020/7/29,51,齒輪齒條副： 特點(diǎn)： 速度高、傳動(dòng)比大、剛度及效率高，但傳動(dòng)不夠平穩(wěn)、傳動(dòng)精度差