數(shù)控車床結(jié)構(gòu)相關(guān)知識(shí)教案

1、14/14第二章 數(shù)控車床結(jié)構(gòu)第一節(jié)數(shù)控車床簡介車削加工是機(jī)械加工中應(yīng)用最為廣泛的方法之一，要緊用于回轉(zhuǎn)體零件的加工。數(shù)控車床的加工工藝類型要緊包括：鉆中心孔、車外圓、車端面、鉆孔、鏜孔、鉸孔、切槽 、車螺紋、滾花、車錐面、車成形面、攻螺紋，此外借助于標(biāo)準(zhǔn)夾具（如四爪單動(dòng)卡盤）或?qū)Ｓ脢A具，在車床上還可完成非回轉(zhuǎn)體零件上的回轉(zhuǎn)表面加工。 依照被加工零件的類型及尺寸不同，車削加工所用的車床有臥式、立式、仿形、儀表等多種類型。按被加工表面不同，所用的車刀也有外圓車刀、端面車刀、鏜孔刀、螺紋車刀、切斷刀等不同類型。此外，恰當(dāng)?shù)剡x擇和使用夾具，不僅能夠可靠地保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，還能夠有效地拓展車削

2、加工工藝范圍。一、數(shù)控車床的類型1、按結(jié)構(gòu)分類數(shù)控車床分為立式數(shù)控和臥式數(shù)控車床兩種類型。立式數(shù)控車床用于回轉(zhuǎn)直徑較大的盤類零件的車削加工。臥式數(shù)控車床用于軸向尺寸較大或較小的盤類零件加工。相對與立式數(shù)控車床來講，臥式數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)形式較多、加工功能豐富、使用的面積較廣。本章要緊是對臥式數(shù)控車床結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹。如圖2-1-1所示兩種不同的車床臥式數(shù)控車床按功能來講可分為：經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床、一般型數(shù)控車床和車削加工中心。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床采納的是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和單片機(jī)，是通過對一般的車床的車削進(jìn)給系統(tǒng)改善后形成的簡易型數(shù)控車床，成本較低，然而自動(dòng)化程度和功能都比較差，加工的精度也不高，適用于要求不太高的回轉(zhuǎn)

3、類零件的車削加工。通數(shù)控車床 依照車削加工要求在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行專門設(shè)計(jì)并配備通用數(shù)控系統(tǒng)而形成的數(shù)控車床，數(shù)控系統(tǒng)功能強(qiáng)，自動(dòng)化程度和加工精度也比較高，適用于一般回轉(zhuǎn)類零件的車削加工。這種數(shù)控車床加工能夠同時(shí)操縱兩個(gè)坐標(biāo)軸，即X軸和Z軸。車削加工中心 在一般數(shù)控車床的基礎(chǔ)上，增加了C軸和動(dòng)立頭，更高級(jí)的機(jī)床還帶有刀庫，可操縱X、Z和C三個(gè)坐標(biāo)軸，聯(lián)動(dòng)操縱能夠是（X、Z）、（Z、C）、或（X、C）。由于增加了C軸和銑削動(dòng)力頭，這種數(shù)控車床的加工功能大大的增強(qiáng)，除能夠進(jìn)行一般車削外，還能夠進(jìn)行徑向和軸向銑削、曲面銑削、中心線不在零件回轉(zhuǎn)中心的孔和徑向孔的鉆削等加工。2、按導(dǎo)軌分類水平床身的工藝性好，便

4、于導(dǎo)軌面的加工。水平床身配上水平放置的刀架可提高刀架的運(yùn)動(dòng)精度，一般可用于大型數(shù)控車床或小型周密數(shù)控車床的布局。然而水平床身由于下部空間小，故排屑困難。從結(jié)構(gòu)尺寸上看，刀架水平放置使得滑板橫向尺寸較長，從而加大了機(jī)床寬度方向的結(jié)構(gòu)尺寸。 水平床身配上傾斜放置的滑板，并配置傾斜式導(dǎo)軌防護(hù)罩，這種布局形式一方面有水平床身工藝性好的特點(diǎn)，另一方面機(jī)床寬度方向的尺寸較水平配置滑板的要小，且排屑方便。 a) 水平床身 b) 斜車床身圖2-1-1兩種數(shù)控車床。 水平床身配上傾斜放置的滑板和斜床身配置斜滑板布局的形式被中、小型數(shù)控車床所普遍采納。這是由于此種布局形式排屑容易，熱鐵屑可不能堆積在導(dǎo)軌上，也便于

5、安裝自動(dòng)排屑器，操作方便，易于安裝機(jī)械手 ，以實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化；機(jī)床占地面積小，外形簡潔、美觀，容易實(shí)現(xiàn)封閉式防護(hù)。 傾斜床身多采納30、45、60、75和90角，常用的有45、60和75。 數(shù)控車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)一般采納直流或交流無級(jí)調(diào)速電動(dòng)機(jī)，通過皮帶傳動(dòng)，帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)無級(jí)調(diào)速及恒線速度操縱。 主軸部件是機(jī)床實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行件，結(jié)構(gòu)如圖2-1-2 所示。其工作原理如下： 交流主軸電動(dòng)機(jī)通過帶輪 15 把運(yùn)動(dòng)傳給主軸 7。 主軸有前后兩個(gè)支承。前支承由一個(gè)圓錐孔雙列圓柱滾子軸承 11 和一對角接觸球軸承 10 組成，軸承 11 用來承受徑向載荷，兩個(gè)角接觸球軸承一個(gè)大口向外（ 朝向主

6、軸前端 ），另一個(gè)大口向里（朝向主軸后端），用來承受雙向的軸向載荷和徑向載荷。前支撐軸的間隙用螺母 8 來支撐。螺釘 12 用來防止螺母 8 回松。主軸的后支承為圓錐孔雙列圓柱滾子軸承 14 ，軸 承間隙由螺母 1 和 6 來調(diào)整。螺釘 17 和 13 是防止螺母 1 和 6 回松的。主軸的支承形式為前端定位，主軸受熱膨脹向后伸長。前后支承所用圓錐孔雙列圓柱滾子軸承的支承剛性好，同意的極限轉(zhuǎn)速高。 前支承中的角接觸球軸承能承受較大的軸向載荷，且同意的極限轉(zhuǎn)速高。主軸所采納的支承結(jié)構(gòu)適宜低速大載荷的需要。主軸的運(yùn)動(dòng)通過同步帶輪 16 和 3 以及同步帶 2 帶動(dòng)脈沖編碼器 4，使其與主軸同速運(yùn)轉(zhuǎn)

7、。脈沖編碼器用螺釘 5 固定在主軸箱體 9 上。二、數(shù)控車床的差不多原理一般車床是靠手工操作機(jī)床來完成各種切削加工，而數(shù)控車床是將遍好的加工程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)中，由數(shù)控系統(tǒng)通過操縱車床 X 、 Z 坐標(biāo)軸的伺服電機(jī)去操縱車床運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)作順序,移動(dòng)量和進(jìn)給速度，再配以主軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，便能加工出各種不同形狀的軸類和盤類回轉(zhuǎn)體零件。三、數(shù)控車床的組成 數(shù)控車床由數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床本體組成，數(shù)控系統(tǒng)包括操縱電源，伺服操縱器，主機(jī)，主軸編碼器,圖像管顯示器等組成。機(jī)床本體包括床身、電動(dòng)機(jī)、主軸箱、電動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、安全愛護(hù)系統(tǒng)等組成。如圖2-1-2數(shù)控車床主軸部件四、數(shù)控車

8、床結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1、由于數(shù)控車床刀架的兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)分不由伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，因此它的傳動(dòng)鏈短。不必使用掛鏈、光桿等傳動(dòng)部件，用伺服電動(dòng)機(jī)直接與絲桿聯(lián)結(jié)帶動(dòng)刀架運(yùn)動(dòng)。伺服電動(dòng)機(jī)絲桿間也能夠用同步皮帶副或齒輪副聯(lián)結(jié)。2、多功能數(shù)控車床是采納直流或交流主軸操縱單元來驅(qū)動(dòng)主軸，按操縱指令作無級(jí)變速，主軸之間不必用多級(jí)齒輪副來進(jìn)行變速。為擴(kuò)大變速范圍，現(xiàn)在一般還通過一級(jí)齒輪副，以實(shí)現(xiàn)分段無級(jí)調(diào)速，即使如此，床頭箱內(nèi)的結(jié)構(gòu)已比傳統(tǒng)車床簡單得多。數(shù)控車床的另一個(gè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是剛度大，這是為了與數(shù)控系統(tǒng)高精度操縱相匹配，以便適應(yīng)高精度的加工。3、數(shù)控車床的第三個(gè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是輕拖動(dòng)。 刀架移動(dòng)一般采納滾珠絲桿副，滾珠絲桿副是

9、數(shù)控車床的關(guān)鍵機(jī)械部件之一，滾珠絲桿兩端安裝的滾動(dòng)軸承要大的多，這種專用軸承配對安裝，是選配的，最好在軸承出廠時(shí)確實(shí)是成對的。4、為了拖動(dòng)輕便，數(shù)控車床的潤滑都比較充分，大部分采納油霧自動(dòng)潤滑。5、由于數(shù)控車床的價(jià)格較高、操縱系統(tǒng)的壽命較長，因此數(shù)控車床的滑動(dòng)導(dǎo)軌也要求耐磨性好。數(shù)控車床一般采納的是鑲剛導(dǎo)軌，如此精度保持比較長、使用是壽命也加長。6、數(shù)控車床還具有加工冷卻充分、防護(hù)較嚴(yán)密等特點(diǎn)。自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)一般都處于全封閉或半封閉狀態(tài)。7、數(shù)控車床一般還配有自動(dòng)排屑裝置。第二節(jié) 數(shù)控車床的卡盤和尾架一、卡盤數(shù)控車床一般用液壓卡盤來夾持工件。液壓卡盤是數(shù)控車削加工時(shí)加緊工件的重要附件，對一般回轉(zhuǎn)類

10、零件可采納一般液壓卡盤；對零件被夾持部位不是圓柱形的零件，則需要采納專用的卡盤；用棒料直接加工時(shí)需要采納彈簧卡盤。液壓卡盤通常都配備有未經(jīng)淬火的卡爪，即所謂軟爪。軟爪分為內(nèi)夾和外夾兩種形式，卡盤閉合時(shí)夾緊工件的軟爪為內(nèi)夾式軟爪，卡盤張開時(shí)撐緊工件的軟爪為外夾式軟爪。如圖2-2-1所示卡盤. a) b)圖2-2-1 一般的液壓卡盤二、尾座尾座安裝在床身導(dǎo)軌上，它能夠依照工件的長短調(diào)節(jié)縱向位置。它的作用是利用套筒安裝頂尖，用來支承較長工件的一端，也能夠安裝鉆頭、鉸刀等刀具進(jìn)行孔加工。尾座的外型美觀，與機(jī)床設(shè)計(jì)風(fēng)格相稱，尾座材料用1級(jí)鑄鐵，并通過時(shí)效處理，尾座可沿床身導(dǎo)軌移動(dòng)，同時(shí)也能夠利用偏心機(jī)構(gòu)

11、將尾座固定在需要的位置上，尾座和床頭箱頂尖水平面的偏移，可借橫向調(diào)節(jié)螺絲調(diào)節(jié)如圖2-2-2所示為數(shù)控車床標(biāo)準(zhǔn)尾座結(jié)構(gòu)簡圖。圖2-2-2 數(shù)控車床的液壓尾座第三節(jié) 數(shù)控車床的刀架刀架是數(shù)控車床特不重要的部件。數(shù)控車床依照其功能，刀架上可安裝的刀具數(shù)量一般為8把、10把、12把、16把，有些數(shù)控車床能夠安裝更多的刀具。刀架的結(jié)構(gòu)形式刀架的結(jié)構(gòu)形式一般為回轉(zhuǎn)式，刀具沿圓周方向安裝在刀架上，能夠安裝徑向車刀、軸向車刀、鉆頭、鏜刀。車削加工中心還能夠安裝軸向銑刀、徑向銑刀。少數(shù)數(shù)控車床的刀架為直排式，刀具沿一條直線安裝。如圖2-3-1所示數(shù)控車床的自動(dòng)刀架.二、數(shù)控車床的刀架種類數(shù)控車床能夠配備兩種刀架

12、：1、專用刀架 由車床生產(chǎn)廠商自己開發(fā)，所使用的刀柄也是專用的。這種刀架的優(yōu)點(diǎn)是制造成本低，但缺乏通用性。2、通用刀架 依照一定的通用標(biāo)準(zhǔn)而生產(chǎn)的刀架，數(shù)控車床生產(chǎn)廠商能夠依照數(shù)控車床的功能要求進(jìn)行選擇配置。 圖2-3-1數(shù)控車床的自動(dòng)刀架3、刀架安裝各種切削加工刀具，其結(jié)構(gòu)直接阻礙機(jī)床的切削性能和工作效率。數(shù)控車床的刀架分為轉(zhuǎn)塔式和排刀式刀架兩大類。轉(zhuǎn)塔式刀架是普遍采納的刀架形式，它通過轉(zhuǎn)塔頭的旋轉(zhuǎn)、分度、定位來實(shí)現(xiàn)機(jī)床的自動(dòng)換刀工作。兩坐標(biāo)連續(xù)操縱的數(shù)控車床，一般都采納 612 工位轉(zhuǎn)塔式刀架。排刀式刀架要緊用于小型數(shù)控車床，適用于短軸或套類零件加工。第四節(jié) 數(shù)控車床的刀具一、數(shù)控車刀的功

13、能數(shù)控車床能兼做粗、精加工。為了使粗加工能以較大的切削深度、較大的進(jìn)給速度加工，要求粗車刀具強(qiáng)度要高、耐用度好精車首先是要保證精度，因此要求刀具精度高、耐用度好。為減少換刀時(shí)刻和方便對刀，應(yīng)可能的多采納機(jī)夾刀。二、數(shù)控車刀的類型數(shù)控車削的車刀一般分為三類，即尖形車刀、圓弧形車刀和成型車刀如圖2-4-1 2-4-2 2-4-3所示。尖形車刀 一直線切削刃為特征的車刀一般稱為尖形車刀。這類車刀（同時(shí)也為其刀位點(diǎn)）由直線形的主、副切削刃構(gòu)成，如90內(nèi)、外圓車刀，左、右端面車刀，切槽（斷）車刀及刀尖倒棱專門小的各種外圓和內(nèi)孔車刀。用這類車刀加工零件時(shí)，其零件的輪廓形狀要緊由一個(gè)獨(dú)立的刀尖或一條直線型主切削刃位移后得到，它與另兩類車刀加工時(shí)所得到零件輪廓形狀的原理是截然不同的。 圖2-4-1數(shù)控車床兩種刀具 圓弧形車刀圓弧形車刀是較為專門的數(shù)控加工用車刀。其特征是：構(gòu)成主切削刃的刀刃形狀為一圓度誤差或線輪廓度誤差專門小的圓弧，該圓弧刃每一點(diǎn)差不多上圓弧形車刀的刀尖，因此刀位點(diǎn)不在圓弧上，而在該圓弧的圓心上，車刀圓弧半徑理論上與被加工零件的形狀無關(guān)，并可按需要靈活確定或測定后確認(rèn)。當(dāng)某些尖形車刀（如螺紋車刀）的刀尖具有一定的圓弧形狀時(shí)，也能夠作為這類車刀使用。圓弧車刀能夠用于車削內(nèi)、外表面，特不適宜于車削各種光滑連接（凹形）的成型面。3、成型車刀俗稱樣板車刀，其加工零