全套課件：數(shù)控機(jī)床原理與結(jié)構(gòu)分析

12023/1/11數(shù)控機(jī)床原理與結(jié)構(gòu)分析22023/1/111.1．?dāng)?shù)控裝置的概念1.1.1．?dāng)?shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)1.1.2．?dāng)?shù)控裝置的插補(bǔ)原理1.1.3．插補(bǔ)方法的分類(lèi)1.1.4．評(píng)價(jià)插補(bǔ)算法的指標(biāo)1.1.5．刀具半徑補(bǔ)償32023/1/111.1.1．?dāng)?shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)控裝置是一種控制系統(tǒng)，它自動(dòng)閱讀輸入載體上預(yù)先給定的數(shù)字值，并對(duì)其譯碼、運(yùn)算，并據(jù)此而控制刀具與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加工出所需要的零件。42023/1/11圖1－1數(shù)控加工原理1．逼近處理

ΔLi=FΔt

（i＝1,2,…）則當(dāng)Δt→0時(shí)，折線段之和接近曲線L，即：且有：Fx=Δxi／Δt

Fy=

Δyi／Δt2．插補(bǔ)運(yùn)算52023/1/111.1.2．?dāng)?shù)控裝置的插補(bǔ)原理62023/1/111．插補(bǔ)的基本概念72023/1/11在Δti

時(shí)間內(nèi)，刀具在各坐標(biāo)的位移量為ΔXi

和ΔYi

又即：進(jìn)給速度：82023/1/1192023/1/11102023/1/112．加工運(yùn)動(dòng)軌跡的形成112023/1/11122023/1/11132023/1/11圖1－5數(shù)控加工基本原理圖142023/1/113．插補(bǔ)模塊152023/1/111.1.3．插補(bǔ)方法的分類(lèi)1．基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)（也稱(chēng)脈沖增量插補(bǔ)）脈沖增量插補(bǔ)就是通過(guò)向各個(gè)運(yùn)動(dòng)軸分配脈沖，控制機(jī)床坐標(biāo)軸作相互協(xié)調(diào)的運(yùn)動(dòng)，從而加工出規(guī)定輪廓形狀零件的算法。因?yàn)檫@類(lèi)插補(bǔ)算法的輸出是脈沖形式，并且每次僅產(chǎn)生一個(gè)單位的行程增量，故稱(chēng)之為脈沖增量插補(bǔ)。而每個(gè)單位脈沖對(duì)應(yīng)坐標(biāo)軸的位移量大小，稱(chēng)之為脈沖當(dāng)量，一般用δ

表示。脈沖當(dāng)量是脈沖分配的基本單位，也對(duì)應(yīng)于內(nèi)部數(shù)據(jù)處理的一個(gè)二進(jìn)制位，它決定了數(shù)控機(jī)床的加工精度，對(duì)于普通數(shù)控機(jī)床一般δ

在0.01mm至0.005mm之間，對(duì)于較為精密的數(shù)控機(jī)床δ可為1μm或0.1μm,甚至更高。162023/1/11172023/1/111.1.4．評(píng)價(jià)插補(bǔ)算法的指標(biāo)1．穩(wěn)定性指標(biāo)2．插補(bǔ)精度指標(biāo)3．合成速度的均勻性指標(biāo)4．插補(bǔ)算法要盡可能簡(jiǎn)單，要便于編程182023/1/111.1.5．刀具半徑補(bǔ)償192023/1/11刀具半徑補(bǔ)償功能的主要用途在零件加工過(guò)程中，采用刀具半徑補(bǔ)償功能，可大大簡(jiǎn)化編程的工作量。具體體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：(1)由于刀具的磨損或因換刀引起的刀具半徑變化時(shí)，不必重新編程，只須修改相應(yīng)的偏置參數(shù)即可。(2)由于輪廓加工往往不是一道工序能完成的，在粗加工時(shí)，要為精加工工序預(yù)留加工余量。加工余量的預(yù)留可通過(guò)修改偏置參數(shù)實(shí)現(xiàn)，而不必為粗、精加工各編制一個(gè)程序。202023/1/11212023/1/11222023/1/11232023/1/11242023/1/111.2．?dāng)?shù)控系統(tǒng)的硬件組成1.2.1．?dāng)?shù)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)1.2.2．?dāng)?shù)控裝置的硬件功能1.2.3．設(shè)備輔助控制接口模塊1.2.4．?dāng)?shù)控系統(tǒng)的PLC1.2.5．位置控制模塊（伺服系統(tǒng)）1.2.6．功能接口模塊252023/1/11262023/1/11圖1－11FANUC0i-B數(shù)控系統(tǒng)272023/1/11圖1－12SIN840C系統(tǒng)282023/1/111.2.2．?dāng)?shù)控裝置的硬件功能292023/1/11302023/1/11312023/1/11322023/1/11332023/1/11342023/1/111.2.3．設(shè)備輔助控制接口模塊設(shè)備輔助控制接口模塊主要接收來(lái)自操作面板、機(jī)床上的各行程開(kāi)關(guān)、傳感器、按鈕、強(qiáng)電柜里的繼電器以及主軸控制、刀庫(kù)控制的有關(guān)信號(hào)，經(jīng)處理后輸出去控制相應(yīng)器件的運(yùn)行。數(shù)控裝置與被控設(shè)備之間要交換的信息有三類(lèi)：開(kāi)關(guān)量信號(hào)、模擬量信號(hào)和脈沖量信號(hào)。然而上述信號(hào)一般不能直接與數(shù)控裝置相聯(lián)，需要一個(gè)接口(即設(shè)備輔助控制接口)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行變換處理，其目的是：（1）對(duì)上述信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換，以滿(mǎn)足數(shù)控裝置輸入輸出的要求。（2）阻斷外部的干擾信號(hào)進(jìn)入計(jì)算機(jī)，防止噪聲引起誤動(dòng)作。由此可知，設(shè)備輔助控制接口的功能必須能完成上述兩個(gè)任務(wù)：①即電平的轉(zhuǎn)換和功率放大；②電氣隔離。352023/1/111.2.4．?dāng)?shù)控系統(tǒng)的PLC362023/1/11372023/1/11382023/1/111.2.5．位置控制模塊（伺服系統(tǒng)）392023/1/112．位置控制模塊組成原理位置控制模塊由三部分組成，其原理框圖如圖所示。（1）速度指令轉(zhuǎn)換部分（2）位置反饋脈沖回收部分（3）速度反饋電壓轉(zhuǎn)換部分圖1－14閉環(huán)位置控制模塊原理框圖402023/1/11412023/1/111.2.6．功能接口模塊422023/1/111.3．?dāng)?shù)控裝置的特點(diǎn)1.3.1．?dāng)?shù)控裝置的特點(diǎn)1.3.2．?dāng)?shù)控裝置的功能1.3.3．NC、CNC、SV與PMC的概念1.3.4．現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的特征432023/1/111.3.1．?dāng)?shù)控裝置的特點(diǎn)442023/1/11452023/1/11462023/1/11472023/1/11482023/1/111.3.2．?dāng)?shù)控裝置的功能492023/1/11502023/1/11512023/1/11522023/1/11532023/1/11542023/1/119．人機(jī)對(duì)話(huà)功能10．自診斷功能11．通信功能552023/1/111.3.3．NC、CNC、SV與PMC的概念562023/1/11572023/1/11582023/1/111.3.4．現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的特征1．開(kāi)放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2．軟件伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)3．控制理論與驅(qū)動(dòng)技術(shù)的快速發(fā)展592023/1/11復(fù)習(xí)與思考題602023/1/11第二章數(shù)控機(jī)床組成612023/1/112.1．?dāng)?shù)控機(jī)床的組成分類(lèi)2.2．?dāng)?shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)2.3．國(guó)內(nèi)外數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)狀2.4．?dāng)?shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)復(fù)習(xí)與思考題622023/1/112.1．?dāng)?shù)控機(jī)床的組成分類(lèi)數(shù)控機(jī)床是一個(gè)裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床。該系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用號(hào)碼，或其他符號(hào)編碼指令規(guī)定的程序。

2.1.1．?dāng)?shù)控機(jī)床的控制技術(shù)2.1.2．?dāng)?shù)控機(jī)床組成2.1.3．?dāng)?shù)控機(jī)床的分類(lèi)632023/1/112.1.1．?dāng)?shù)控機(jī)床的控制技術(shù)數(shù)控機(jī)床種類(lèi)繁多，有鉆銑鏜床類(lèi)、車(chē)削類(lèi)、磨削類(lèi)、電加工類(lèi)、鍛壓類(lèi)、激光加工類(lèi)和其他特殊用途的專(zhuān)用數(shù)控機(jī)床等等，凡是采用了數(shù)控技術(shù)進(jìn)行控制的機(jī)床統(tǒng)稱(chēng)NC機(jī)床。帶有自動(dòng)刀具交換裝置（AutomaticToolchange－ATC）的數(shù)控機(jī)床（帶有回轉(zhuǎn)刀架的數(shù)控車(chē)床除外）稱(chēng)為加工中心（MachineCenter－MC）。它通過(guò)刀具的自動(dòng)交換，可以一次裝夾完成多工序的加工，實(shí)現(xiàn)了工序的集中和工藝的復(fù)合，從而縮短了輔助加工時(shí)間，提高了機(jī)床的效率；減少了零件安裝、定位次數(shù)，提高了加工精度。在加工中心的基礎(chǔ)上，通過(guò)增加多工作臺(tái)（托盤(pán)）自動(dòng)交換裝置（AutoPalletchanger－APC）以及其他相關(guān)裝置，組成的加工單元稱(chēng)為柔性加工單元（FlexibleManufacturingCell－FMC）。642023/1/11在FMC和加工中心的基礎(chǔ)上，通過(guò)增加物流系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人以及相關(guān)設(shè)備，并由中央控制系統(tǒng)進(jìn)行集中、統(tǒng)一控制和管理，這樣的制造系統(tǒng)稱(chēng)為柔性制造系統(tǒng)（FlexibleManufacturingSystem－FMS）。為了適應(yīng)市場(chǎng)需求多變的形勢(shì)，對(duì)現(xiàn)代制造業(yè)來(lái)說(shuō)，不僅需要發(fā)展車(chē)間制造過(guò)程的自動(dòng)化，而且要實(shí)現(xiàn)從市場(chǎng)預(yù)測(cè)、生產(chǎn)決策、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造直到產(chǎn)品銷(xiāo)售的全面自動(dòng)化。將這些要求綜合，構(gòu)成的完整的生產(chǎn)制造系統(tǒng)，稱(chēng)為計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（computerIntegratedManufacturingsystem－CIMS）,CIMS將一個(gè)工廠的生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)活動(dòng)進(jìn)行了有機(jī)的集成，實(shí)現(xiàn)了更高效益、更高柔性的智能化生產(chǎn)，是當(dāng)今自動(dòng)化制造技術(shù)發(fā)展的最高階段。652023/1/112.1.2．?dāng)?shù)控機(jī)床組成圖2－1數(shù)控加工過(guò)程示意圖1．?dāng)?shù)控機(jī)床加工零件的過(guò)程662023/1/112．?dāng)?shù)控機(jī)床的組成672023/1/112.1.3．?dāng)?shù)控機(jī)床的分類(lèi)1．按工藝用途分類(lèi)（1）金屬切削類(lèi)數(shù)控機(jī)床（2）金屬成型類(lèi)數(shù)控機(jī)床（3）特種加工及其它類(lèi)型數(shù)控機(jī)床682023/1/11692023/1/11

圖2－3c

全功能數(shù)控銑床圖2－3d

高速數(shù)控銑床702023/1/11

圖2－3e

立式數(shù)控銑床圖2－3f

立式加工中心712023/1/11圖2－4a數(shù)控液壓板料折彎?rùn)C(jī)722023/1/11圖2－4b數(shù)控彎管機(jī)732023/1/11圖2－4c數(shù)控沖?；剞D(zhuǎn)頭壓力機(jī)742023/1/11

圖2－5a

數(shù)控線切割機(jī)床圖2－5b

數(shù)控電火花線切割機(jī)床752023/1/11圖2－5c數(shù)控激光切割機(jī)762023/1/11圖2－5d數(shù)控等離子切割機(jī)772023/1/11

圖2－5e

數(shù)控三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)圖2－5f柔性三坐標(biāo)測(cè)量臂782023/1/112．如果以數(shù)控系統(tǒng)的特征進(jìn)行分類(lèi)時(shí)，可將數(shù)控機(jī)床分成三大類(lèi)：（1）點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床（2）直線控制數(shù)控機(jī)床（3）輪廓控制的數(shù)控機(jī)床①平面輪廓加工的數(shù)控機(jī)床②空間輪廓加工的數(shù)控機(jī)床792023/1/113．按伺服系統(tǒng)的類(lèi)型分類(lèi)根據(jù)有無(wú)檢測(cè)反饋元件及其檢測(cè)裝置，機(jī)床的伺服系統(tǒng)可分為開(kāi)環(huán)伺服、閉環(huán)伺服和半閉環(huán)伺服。（1）開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床（2）閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床（3）半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床802023/1/11812023/1/114．按照功能水平分類(lèi)對(duì)于按數(shù)控功能的水平分類(lèi)方法，目前尚無(wú)明確定義，因此，涵義也不十分清楚。這種分類(lèi)方法沒(méi)有一個(gè)確切定義，但可以給人們一個(gè)清晰的一般水平概念，可將數(shù)控機(jī)床分為高、中、低檔三類(lèi)。數(shù)控機(jī)床水平高低由主要技術(shù)參數(shù)、功能指標(biāo)和關(guān)鍵部件的功能水平?jīng)Q定。下列幾個(gè)方面可作為評(píng)價(jià)數(shù)控機(jī)床檔次的參考條件。822023/1/11832023/1/112.2．?dāng)?shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)2.2.1．?dāng)?shù)控系統(tǒng)的電氣控制2.2.2．?dāng)?shù)控機(jī)床的電氣控制842023/1/112.2.1．?dāng)?shù)控系統(tǒng)的電氣控制1．?dāng)?shù)控系統(tǒng)的電源控制852023/1/11圖2－17機(jī)床連接框圖2．?dāng)?shù)控系統(tǒng)的連接862023/1/112.2.2．?dāng)?shù)控機(jī)床的電氣控制872023/1/11882023/1/11圖2－18TK1640強(qiáng)電回路892023/1/11圖2－19TK1640電源回路902023/1/11圖2－20TK1640交流控制回路圖912023/1/11圖2－21TK1640直流控制回路圖922023/1/112.3．國(guó)內(nèi)外數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)狀2.3.1．國(guó)外數(shù)控機(jī)床的發(fā)展與現(xiàn)狀2.3.2．我國(guó)數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)狀932023/1/112.3.1．國(guó)外數(shù)控機(jī)床的發(fā)展與現(xiàn)狀1949年作為這一方案的主要承包者的帕爾森斯公司，正式接受美空軍委托，在麻省理工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)試驗(yàn)室（ServoMechanismLaboratoryoftheMassachusettsInstituteofTechnology）的協(xié)助下，開(kāi)始從事數(shù)控機(jī)床的研制工作。經(jīng)過(guò)三年時(shí)間的研究，于1952年試制成功世界第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床試驗(yàn)性樣機(jī)。這是一臺(tái)采用脈沖乘法器原理的直線插補(bǔ)三坐標(biāo)連續(xù)控制銑床（CincinnatiHydromel)，這便是數(shù)控的第一代。942023/1/111953年，美空軍與麻省理工學(xué)院協(xié)作，開(kāi)始從事計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程的研究，這就是創(chuàng)制APT(AutomaticallyProgrammedTools）自動(dòng)編程系統(tǒng)的開(kāi)始。1955年，美空軍花費(fèi)巨額經(jīng)費(fèi)訂購(gòu)了大約100臺(tái)數(shù)控機(jī)床，此后兩年，數(shù)控機(jī)床在美國(guó)進(jìn)入迅速發(fā)展階段，市場(chǎng)上出現(xiàn)了商品化數(shù)控機(jī)床。1958年，美國(guó)克耐·杜列克公司（Kearney&TrekkerCo.）在世界上首先研制成功帶自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，稱(chēng)為“加工中心”。1959年，計(jì)算機(jī)行業(yè)研制出晶體管元器件，因而數(shù)控裝置中廣泛采用晶體管和印刷電路板，從而跨入第二代數(shù)控。同時(shí)美國(guó)航空工業(yè)協(xié)會(huì)（AIA）和麻省理工學(xué)院發(fā)展APT程序語(yǔ)言。952023/1/111960年以后，點(diǎn)位控制機(jī)床在美國(guó)得到迅速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)不僅在機(jī)床上得到了實(shí)際應(yīng)用，而且逐步推廣到?jīng)_壓機(jī)、繞線機(jī)、焊接機(jī)、火焰切割機(jī)、包裝機(jī)和坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等，在程序編制方面，已由手工編程逐步發(fā)展到采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程。除了APT數(shù)控語(yǔ)言外，又發(fā)展了許多自動(dòng)編程語(yǔ)言。從1960年開(kāi)始，德國(guó)、日本等先進(jìn)工業(yè)國(guó)家都陸續(xù)開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)及使用了數(shù)控機(jī)床。1965年，出現(xiàn)了小規(guī)模集成電路。由于它體積小、功耗低，使數(shù)控系統(tǒng)的可靠性得以進(jìn)一步提高，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展到第三代。以上三代，都是采用專(zhuān)用控制計(jì)算機(jī)的硬邏輯數(shù)控系統(tǒng)。裝有這類(lèi)數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床為普通數(shù)控機(jī)床（簡(jiǎn)稱(chēng)NC機(jī)床）。962023/1/111967年，英國(guó)首先把幾臺(tái)數(shù)控機(jī)床聯(lián)接成具有柔性的加工系統(tǒng)，這就是最初的FMS（FlexibleManufacturingsystem－柔性制造系統(tǒng)）。之后，美、歐、日也相繼進(jìn)行開(kāi)發(fā)與應(yīng)用．隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，小型計(jì)算機(jī)的價(jià)格急劇下降。小型計(jì)算機(jī)開(kāi)始取代專(zhuān)用數(shù)控計(jì)算機(jī)，數(shù)控的許多功能由軟件程序?qū)崿F(xiàn)。這樣組成的數(shù)控系統(tǒng)稱(chēng)為計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（CNC）。1970年，在美國(guó)芝加哥國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上，首次展出了這種系統(tǒng)，稱(chēng)為第四代數(shù)控。而由計(jì)算機(jī)直接對(duì)許多機(jī)床進(jìn)行控制的控制系統(tǒng)，稱(chēng)為直接數(shù)控系統(tǒng)（DNC）。972023/1/111970年前后，美國(guó)英特爾公司開(kāi)發(fā)和使用了微處理器。1974年美、日等國(guó)首先研制出以微處理器為核心的數(shù)控系統(tǒng)。近20年來(lái)，微處理機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床得到了飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，這就是第五代數(shù)控系統(tǒng)（MNC）。80年代初，國(guó)際上又出現(xiàn)了柔性制造單元FMC(FlexibleManufacturingcell）。FMC和FMS被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)CIMS(computerIntegratedManufacturingsystem－計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）的必經(jīng)階段和基礎(chǔ)。982023/1/112.3.2．我國(guó)數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)狀我國(guó)數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)狀可以從應(yīng)用和生產(chǎn)兩個(gè)方面來(lái)看，在“七五”與“八五”兩個(gè)五年計(jì)劃期間、數(shù)控機(jī)床的水平與產(chǎn)量均有令人矚目的提高。“九五”及“十五”期間更有明顯地增長(zhǎng)，2007年，我國(guó)生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床將達(dá)到100000多臺(tái)，比2000年的14000臺(tái)增長(zhǎng)723.1％，高精度機(jī)床和大型機(jī)床也分別增長(zhǎng)了192％和147.18％，而1992年數(shù)控機(jī)床只有4200多臺(tái)。10多年間，我國(guó)數(shù)控機(jī)床增長(zhǎng)了20倍，在數(shù)控機(jī)床的品種看，普及型數(shù)控機(jī)床所占比例從1992年的10％增長(zhǎng)到2006年的38.2％。現(xiàn)在，我國(guó)已建立了以中、低檔數(shù)控機(jī)床為主的產(chǎn)業(yè)體系，一些較高檔次的數(shù)控系統(tǒng)，如5軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控系統(tǒng)、分辨率為0.01μm的高精度車(chē)床用數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)字仿型的數(shù)控系統(tǒng)、為柔性制造單元配套的數(shù)控系統(tǒng)，也陸續(xù)開(kāi)發(fā)出來(lái)，并制造出樣機(jī)。992023/1/112.4．?dāng)?shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)2.4.1．高速、高效、高精度與高可靠性2.4.2．復(fù)合化、多軸化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化與綠色化2.4.3．新型功能部件2.4.4．重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立1002023/1/11復(fù)習(xí)思考題第三章數(shù)控機(jī)床的主體結(jié)構(gòu)3.1．?dāng)?shù)控機(jī)床的特點(diǎn)3.2．?dāng)?shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)要求3.3．床身3.4．導(dǎo)軌副3.5．?dāng)?shù)控機(jī)床的總體布局復(fù)習(xí)與思考題3.1．?dāng)?shù)控機(jī)床的特點(diǎn)3.1.1．?dāng)?shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)3.1.2．?dāng)?shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3.1.1．?dāng)?shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)1．精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定2．適應(yīng)性強(qiáng)3．生產(chǎn)效率高4．能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件的加工5．大大減輕了操作者的體力勞動(dòng)強(qiáng)度6．有利于現(xiàn)代化生產(chǎn)管理3.1.2．?dāng)?shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3.2．?dāng)?shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)要求3.2.1．較高的結(jié)構(gòu)剛度3.2.2．良好的抗振性能3.2.3．低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和運(yùn)動(dòng)精度3.2.4．減小機(jī)床的熱變形（1）具有大的切削功率，較高的靜、動(dòng)態(tài)剛度和良好的抗振性能；（2）具有較高的幾何精度、傳動(dòng)精度、定位精度和熱穩(wěn)定性;（3）具有實(shí)現(xiàn)輔助操作自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)部件。3.2.1．較高的結(jié)構(gòu)剛度1．合理選擇構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式（2）合理選擇和布置隔板和筋板a)b)c)d)e)f)g)圖3－1內(nèi)部布置縱、橫和交叉筋板的立柱圖3－2壁板上的筋條種類(lèi)（3）提高構(gòu)件的局部剛度圖3－3導(dǎo)軌與床身的連接形式（4）選擇焊接結(jié)構(gòu)的構(gòu)件表3－1斷面積相同時(shí)各斷面形狀的慣性矩2．合理的結(jié)構(gòu)布局可以提高剛度

（c）（d）圖3－4臥式加工中心的幾種布局形式圖3－5采用輔助導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)3．采取補(bǔ)償構(gòu)件變形的結(jié)構(gòu)措施a)預(yù)校正螺釘對(duì)主導(dǎo)軌預(yù)校正b)加平衡重減少橫梁變形圖3－6補(bǔ)償構(gòu)件變形的措施3.2.2．良好的抗振性能1．強(qiáng)迫振動(dòng)2．自激振動(dòng)3．提高機(jī)床抗振性的措施（1）減少機(jī)床的內(nèi)部振源（2）提高靜態(tài)剛度（3）增加構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的阻尼3.2.3．低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和運(yùn)動(dòng)精度1．減少動(dòng)、靜摩擦系數(shù)之差2．提高傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)剛度3.2.4．減小機(jī)床的熱變形1．減少機(jī)床內(nèi)部熱源和發(fā)熱量2．改善散熱和隔熱條件3．合理設(shè)計(jì)機(jī)床的結(jié)構(gòu)及布局4．進(jìn)行熱變形補(bǔ)償3.3．床身3.3.1．床身結(jié)構(gòu)3.3.2．床身截面形狀3.3.3．床身的剛度3.3.1．床身結(jié)構(gòu)a)V形筋b）斜方筋c）對(duì)角筋圖3－13床身截面筋板布置3.3.3．床身的剛度3.4．導(dǎo)軌副3.4.1．?dāng)?shù)控機(jī)床對(duì)導(dǎo)軌的要求3.4.2．?dāng)?shù)控機(jī)床上導(dǎo)軌的種類(lèi)3.4.1．?dāng)?shù)控機(jī)床對(duì)導(dǎo)軌的要求1．有一定的導(dǎo)向精度2．有良好的精度保持性3．有足夠的剛度4．有良好的摩擦特性3.4.2．?dāng)?shù)控機(jī)床上導(dǎo)軌的種類(lèi)1．塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌（1）粘塑導(dǎo)軌（2）注塑導(dǎo)軌a）軟帶導(dǎo)軌的粘接b）工作臺(tái)和滑座橫剖面1－床身；2－工作臺(tái)；3－下壓板；4－導(dǎo)軌軟帶；5－貼有導(dǎo)軌軟帶的鑲條圖3－14貼塑導(dǎo)軌2．滾動(dòng)導(dǎo)軌（1）直線滾動(dòng)導(dǎo)軌圖3－15單元式直線滾動(dòng)導(dǎo)軌1－導(dǎo)軌體2－側(cè)面密封墊3－保持器4－滾珠5－端面密封墊6－端蓋7－滑塊8－潤(rùn)滑油杯圖3－16滾動(dòng)導(dǎo)軌塊圖3—17滾動(dòng)導(dǎo)軌組件1－中間導(dǎo)向2－滾珠3－油孔4－保持器b)圖3－18直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的預(yù)緊方法1、2－導(dǎo)軌體3－調(diào)整螺釘a)3．靜壓導(dǎo)軌圖3—19靜壓導(dǎo)軌3.5．?dāng)?shù)控機(jī)床的總體布局3.5.1．總布局與工件形狀、尺寸和質(zhì)量的關(guān)系

圖3－20因工件尺寸和質(zhì)量引起的銑床不同結(jié)構(gòu)布局3.5.2．運(yùn)動(dòng)分配與部件的布局圖3－21根據(jù)加工需要配置進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件（a）立式主軸（b）臥式主軸加分度工作臺(tái)（c）臥式主軸加數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)3.5.3．總體布局與機(jī)床結(jié)構(gòu)性能（a）T型床身加框式立柱；（b）T型床身加單立柱；（c）十字形工作臺(tái)加單立柱；圖3－23幾種數(shù)控臥式鏜銑床的不同結(jié)構(gòu)布局方案（d）十字形工作臺(tái)加框式立柱3.5.4．自動(dòng)換刀數(shù)控臥式鏜銑床（加工中心）的總布局

（a）鏈?zhǔn)降稁?kù)與主機(jī)分離布置；（b）鏈?zhǔn)降稁?kù)安裝在主機(jī)右前方；（c）圓盤(pán)刀庫(kù)安裝在立柱后側(cè)圖3－24帶自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控臥式鏜銑床的幾種布局方案3.5.5．機(jī)床的使用要求與總布局（a）橫床身（b）斜床身（c）立床身圖3－25數(shù)控車(chē)床三種布局方案3.5.6．?dāng)?shù)控機(jī)床總布局的其他趨向1．機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)2．全封閉結(jié)構(gòu)3．機(jī)床總體布局的CAD復(fù)習(xí)與思考題1．?dāng)?shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)有哪些要求？2．簡(jiǎn)述提高數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)剛度應(yīng)循環(huán)原則和措施。3．何謂強(qiáng)迫振動(dòng)？何謂自激振動(dòng)？4．簡(jiǎn)述提高數(shù)控機(jī)床抗振性措施。5．提高機(jī)床運(yùn)動(dòng)精度應(yīng)采取哪些措施？6．減少機(jī)床熱變形及其影響的措施有哪些？7．試述滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)及其應(yīng)用。8．滾動(dòng)導(dǎo)軌主要有哪兩種結(jié)構(gòu)形式？各有何特點(diǎn)？各應(yīng)用于何種場(chǎng)合？9．簡(jiǎn)述數(shù)控機(jī)床總體設(shè)計(jì)內(nèi)容。10．機(jī)床總布局與工件形狀、尺寸和重量有何關(guān)系？11．簡(jiǎn)述機(jī)床總布局與機(jī)床結(jié)構(gòu)性能的關(guān)系？12．簡(jiǎn)述機(jī)床總體布局CAD系統(tǒng)組成及CAD設(shè)計(jì)過(guò)程。13．設(shè)計(jì)信息自動(dòng)傳遞是如何實(shí)現(xiàn)的？141第四章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)1422023/1/114.1．主傳動(dòng)系統(tǒng)的要求與特點(diǎn)4.2．主軸部件結(jié)構(gòu)4.3．典型機(jī)床主軸的結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)與思考題1432023/1/114.1．主傳動(dòng)系統(tǒng)的要求與特點(diǎn)4.1.1．對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的要求4.1.2．主傳動(dòng)變速的配置1442023/1/114.1.1．對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的要求1．主軸轉(zhuǎn)速高，變速范圍廣，并可無(wú)級(jí)變速2．主軸傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低，精度高3．具有良好的抗振性和熱穩(wěn)定性4．能實(shí)現(xiàn)刀具的快速和自動(dòng)裝卸1452023/1/114.1.2．主傳動(dòng)變速的配置1．由調(diào)速電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的主傳動(dòng)2．通過(guò)帶傳動(dòng)的主傳動(dòng)3．帶有變速齒輪的主傳動(dòng)（a）(a)（b）（c）圖4－1主傳動(dòng)型式1462023/1/114、電主軸圖4－2電主軸1472023/1/11（1）電主軸所融合的技術(shù)：①高速軸承技術(shù)②高速電機(jī)技術(shù)③潤(rùn)滑④冷卻裝置⑤內(nèi)置脈沖編碼器⑥自動(dòng)換刀裝置⑦高速刀具的裝卡方式⑧高頻變頻裝置1482023/1/111492023/1/111502023/1/11圖4－3主軸連接圖1512023/1/114.2．主軸部件結(jié)構(gòu)4.2.1．主軸本體4.2.2．主軸部件的支承4.2.3．刀具自動(dòng)夾緊裝置和吹屑裝置4.2.4．主軸的潤(rùn)滑4.2.5．主軸準(zhǔn)停裝置1522023/1/114.2.1．主軸本體圖4－4加工中心主軸1532023/1/11a）車(chē)床主軸端部b）鏜、銑床主軸端部c）磨床主軸端部圖4―5主軸端部的結(jié)構(gòu)形狀1542023/1/111552023/1/114.2.2．主軸部件的支承1．主軸部件常用滾動(dòng)軸承的類(lèi)型

a）雙列圓柱滾子軸承b）60o角接觸推力調(diào)心球軸承c）雙列圓錐滾子軸承1－左內(nèi)圈2、4－滾珠3－外圈5－右內(nèi)圈6－隔套圖4－7常用軸承的種類(lèi)1562023/1/112．主軸滾動(dòng)軸承的配置圖4－8數(shù)控機(jī)床主軸支承的配置形式1572023/1/111582023/1/114.2.3．刀具自動(dòng)夾緊裝置和吹屑裝置1592023/1/114.2.4．主軸的潤(rùn)滑1602023/1/111612023/1/112．防泄漏與密封1622023/1/111，7－向外氣環(huán)2，9－向內(nèi)氣環(huán)3，5－軸承4－機(jī)床主軸6－前內(nèi)隔環(huán)8.鼻端罩10－外壓環(huán)11－后軸承壓環(huán)圖4－14CL-20高速全功能數(shù)控車(chē)床主軸空氣隔離氣密封1632023/1/114.2.5．主軸準(zhǔn)停裝置1642023/1/111652023/1/111662023/1/111672023/1/111682023/1/111692023/1/111702023/1/111712023/1/11圖4－25數(shù)控系統(tǒng)控制主軸準(zhǔn)停結(jié)構(gòu)1722023/1/114.3．典型機(jī)床主軸的結(jié)構(gòu)4.3.1．?dāng)?shù)控車(chē)床的主軸部件4.3.2．自動(dòng)換刀數(shù)控銑床的主軸部件

1732023/1/114.3.1．?dāng)?shù)控車(chē)床的主軸部件1．主軸的支承與潤(rùn)滑數(shù)控車(chē)床主軸的支承配置形式主要用三種：①前支承采用雙列圓柱滾子軸承和60。角接觸雙列球軸承組合，后支承采用成對(duì)安裝的角接觸軸承。這種配置形式使主軸的綜合剛度大幅度提高，普遍應(yīng)用于各類(lèi)數(shù)控機(jī)床主軸。②前軸承采用高精度雙列（或三列）角接觸球軸承，后支承采用單列（或雙列）角接觸球軸承，這種配置適用于高速、輕載和精密的數(shù)控機(jī)床主軸；③前后軸承采用雙列和單列圓錐滾子軸承，適用于中等精度、低速與重載的數(shù)控機(jī)床主軸。1742023/1/111752023/1/112．卡盤(pán)1762023/1/113．主軸編碼器1772023/1/114.3.2．自動(dòng)換刀數(shù)控銑床的主軸部件1．主軸箱（1）滑枕式。數(shù)控落地銑鏜床有圓形滑枕、方形或矩形滑枕以及棱形或八角形滑枕。（2）主軸箱移動(dòng)式。這種結(jié)構(gòu)又有兩種形式，一種是主軸箱移動(dòng)式，另一種是滑枕主軸箱移動(dòng)式。

1782023/1/111792023/1/112．主軸箱的結(jié)構(gòu)1802023/1/11復(fù)習(xí)與思考題1812023/1/112023/1/11182第五章數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)1832023/1/115.1．對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的要求5.2．電機(jī)與絲杠的傳動(dòng)5.3．滾珠絲杠螺母副5.4．靜壓絲杠螺母副5.5．雙導(dǎo)程蝸桿蝸輪副5.6．靜壓蝸桿蝸條副5.7．直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)1842023/1/115.1．對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的要求1852023/1/111．減少摩擦阻力2．提高傳動(dòng)精度和剛度3．消除傳動(dòng)間隙4．減小運(yùn)動(dòng)慣量5．寬的進(jìn)給調(diào)速范圍6．響應(yīng)速度要快7．穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng)8．使用維護(hù)方便1862023/1/115.2．電機(jī)與絲杠的傳動(dòng)5.2.1．齒輪傳動(dòng)5.2.2．齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)間隙的消除5.2.3．聯(lián)軸器傳動(dòng)1872023/1/115.2.1．齒輪傳動(dòng)1882023/1/115.2.2．齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)間隙的消除1．剛性調(diào)整法（1）偏心套調(diào)整法（2）軸向墊片調(diào)整法（3）雙片齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法1892023/1/111902023/1/111912023/1/112．柔性調(diào)整法（1）軸向壓簧調(diào)整法（2）周向彈簧調(diào)整法1922023/1/111932023/1/113．錐齒輪傳動(dòng)副1942023/1/114．鍵的間隙消除（a）（b）圖5－9鍵連接間隙的消除措施1952023/1/115.2.3．聯(lián)軸器傳動(dòng)1962023/1/111．套筒聯(lián)軸器1972023/1/11

a）b）c）d）圖5－11套筒聯(lián)軸器的幾種形式圖5－12凸緣式聯(lián)軸器1982023/1/113．撓性聯(lián)軸器圖5－13撓性聯(lián)軸器1－絲杠2－螺釘3－端蓋4－錐環(huán)5－電動(dòng)機(jī)軸6－聯(lián)軸器7－彈簧片圖5－14彈性無(wú)鍵聯(lián)軸器1992023/1/114．安全聯(lián)軸器a）b）c）圖5－15安全聯(lián)軸器工作原理2002023/1/11圖5－16安全聯(lián)軸器的傳動(dòng)系統(tǒng)1－測(cè)速發(fā)電機(jī)8－碟形彈簧9－套2－伺服電動(dòng)機(jī)3－錐環(huán)4、6－半聯(lián)軸器10－滾珠杠絲2012023/1/115.3．滾珠絲杠螺母副5.3.1．滾動(dòng)螺旋副的工作原理與特點(diǎn)5.3.2．滾珠的循環(huán)方式5.3.3．滾珠絲杠的選定5.3.4．滾珠絲杠的支承結(jié)構(gòu)5.3.5．滾珠絲杠的制動(dòng)5.3.6．滾珠絲杠副的防護(hù)及潤(rùn)滑5.3.7．滾珠絲杠安裝示例2022023/1/115.3.1．滾動(dòng)螺旋副的工作原理與特點(diǎn)2032023/1/115.3.2．滾珠的循環(huán)方式圖5－18外循環(huán)滾珠絲杠a）b）c）2042023/1/112052023/1/115.3.3．滾珠絲杠的選定1．機(jī)床定位精度要求與絲杠精度2．滾珠絲杠的剛性3．滾珠絲杠副的臨界轉(zhuǎn)速Rc4．絲杠理論容許軸向載荷5．滾珠絲杠副的壽命計(jì)算2062023/1/115.3.4．滾珠絲杠的支承結(jié)構(gòu)2072023/1/112082023/1/11圖5－23絲杠的預(yù)拉伸1、7－支座2－軸3、6－推力軸承和滾針軸套4－調(diào)整套5－靜圈8－螺母9－壓蓋2．絲杠的預(yù)拉伸2092023/1/113．軸向間隙的調(diào)整（1）雙螺母墊片調(diào)隙式圖5－25雙螺母墊片調(diào)隙式結(jié)構(gòu)2102023/1/11（2）雙螺母螺紋調(diào)隙式（3）雙螺母齒差調(diào)隙式圖5－26雙螺母螺紋調(diào)隙式結(jié)構(gòu)圖5－27雙螺母齒差調(diào)隙式結(jié)構(gòu)l、2－圓螺母3－絲杠4－墊片1、4－內(nèi)齒圈2、5－螺母5－螺母6－螺母座3－螺母座6－絲杠2112023/1/112122023/1/115.3.5．滾珠絲杠的制動(dòng)2132023/1/115.3.6．滾珠絲杠副的防護(hù)及潤(rùn)滑2142023/1/115.3.7．滾珠絲杠安裝示例a）一端固定，一端自由2152023/1/11b）兩端固定2162023/1/115.4．靜壓絲杠螺母副5.4.1．工作特點(diǎn)和原理5.4.2．結(jié)構(gòu)5.4.3．控制方式2172023/1/115.4.1．工作特點(diǎn)和原理1．靜壓絲杠的工作特點(diǎn)2．工作原理圖5－30靜壓絲杠螺母副的工作原理2182023/1/11圖5－31靜壓絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)1－螺母2－接壓力表油孔3、5、12－進(jìn)油孔4－螺母座6－油塞7－節(jié)流器8－絲杠9－螺釘10－回油槽11－油腔13－進(jìn)油槽5.4.2．結(jié)構(gòu)2192023/1/115.4.3．控制方式圖5－32集中阻尼節(jié)流圖5－33分散阻尼節(jié)流2202023/1/11圖5－34分散集中阻尼節(jié)流2212023/1/115.5．雙導(dǎo)程蝸桿蝸輪副5.5.1．雙導(dǎo)程蝸桿蝸輪副的特點(diǎn)5.5.2．雙導(dǎo)程蝸桿的工作原理5.5.3．雙導(dǎo)程蝸輪副的間隙調(diào)整結(jié)構(gòu)5.5.4．雙導(dǎo)程漸開(kāi)線蝸桿齒輪傳動(dòng)2222023/1/115.5.1．雙導(dǎo)程蝸桿蝸輪副的特點(diǎn)2232023/1/115.5.2．雙導(dǎo)程蝸桿的工作原理2242023/1/115.5.3．雙導(dǎo)程蝸輪副的間隙調(diào)整結(jié)構(gòu)圖5－36數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)1－軸承2－蝸桿3－軸承4－壓塊5－螺釘6－螺母7－調(diào)整套8－蝸輪2252023/1/115.5.4．雙導(dǎo)程漸開(kāi)線蝸桿齒輪傳動(dòng)2262023/1/115.6．靜壓蝸桿蝸條副5.6.1．工作原理5.6.2．特點(diǎn)5.6.3．材料5.6.4．傳動(dòng)方案2272023/1/115.6.1．工作原理2282023/1/11圖5－38蝸桿——蝸輪條工作原理1－油箱2－濾油器3－液壓泵4－電動(dòng)機(jī)5－溢流閥6－粗濾油器7－精濾油器8－壓力表9－壓力繼電器10－節(jié)流器2292023/1/115.6.1．工作原理2302023/1/115.6.3．材料2312023/1/115.6.4．傳動(dòng)方案圖5－39蝸桿箱固定式1－蝸輪條2－聯(lián)軸器3－進(jìn)給箱4－伺服電動(dòng)機(jī)5－蝸桿2322023/1/11圖5－40蝸桿箱移動(dòng)式1－蝸桿2－蝸母條3－進(jìn)給箱4－伺服電動(dòng)機(jī)5－蝸桿箱6－變速齒輪2332023/1/115.7．直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)5.7.1．直線電動(dòng)機(jī)的工作原理5.7.2．直線電動(dòng)機(jī)的分類(lèi)5.7.3．結(jié)構(gòu)與工作方式圖5－41直線電動(dòng)機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)外觀1－導(dǎo)軌2－次級(jí)3－初級(jí)4－檢測(cè)系統(tǒng)2342023/1/115.7.1．直線電動(dòng)機(jī)的工作原理2352023/1/115.7.2．直線電動(dòng)機(jī)的分類(lèi)1．直流直線電動(dòng)機(jī)2．直線步進(jìn)電動(dòng)機(jī)①反應(yīng)式直線步進(jìn)電動(dòng)機(jī)②永磁感應(yīng)子式直線步進(jìn)電動(dòng)機(jī)3．交流直線同步電動(dòng)機(jī)4．交流直線異步電動(dòng)機(jī)2362023/1/11a)b)圖5－43直流直線電動(dòng)機(jī)2372023/1/115.7.3．結(jié)構(gòu)與工作方式

圖5－44直線電動(dòng)機(jī)的形式b）短初級(jí)a）短次級(jí)2382023/1/112392023/1/11圖5－45控制框圖2402023/1/11復(fù)習(xí)與思考題2412023/1/112422023/1/11第六章工作臺(tái)與自動(dòng)換刀裝置2432023/1/116.1．分度工作臺(tái)6.2．?dāng)?shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)6.3．刀架換刀裝置6.4．刀庫(kù)自動(dòng)換刀系統(tǒng)6.5．輔助機(jī)構(gòu)復(fù)習(xí)與思考題2442023/1/116.1．分度工作臺(tái)6.1.1．插銷(xiāo)定位的分度工作臺(tái)6.1.2．齒盤(pán)定位的分度工作臺(tái)6.2．?dāng)?shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)6.2.1．開(kāi)環(huán)數(shù)控工作臺(tái)6.2.2．閉環(huán)數(shù)控工作臺(tái)6.2.3．雙導(dǎo)程蝸桿傳動(dòng)分度工作臺(tái)2452023/1/116.1.1．插銷(xiāo)定位的分度工作臺(tái)圖6－1插銷(xiāo)定位分度工作臺(tái)1－工作臺(tái)2－轉(zhuǎn)臺(tái)軸3－六角螺釘4－軸套5、10、14－活塞6－定位套7－定位銷(xiāo)8、15－液壓缸9－齒輪11－彈簧12、17、18－軸承13－止推螺釘16－管道19－轉(zhuǎn)臺(tái)座2462023/1/116.1.2．齒盤(pán)定位的分度工作臺(tái)圖6－2齒盤(pán)定位分度工作臺(tái)1－彈簧2、10、11－軸承3－蝸桿4－蝸輪5、6－齒輪7－管道8－活塞9－工作臺(tái)12－液壓缸13、14－齒盤(pán)2472023/1/112．端面齒盤(pán)式分度工作臺(tái)2482023/1/112492023/1/11圖6－3端面齒盤(pán)式工作臺(tái)1、2、15、16－推桿3－下齒盤(pán)4－上齒盤(pán)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2502023/1/113．多齒盤(pán)的特點(diǎn)2512023/1/114．多齒盤(pán)的分度角度2522023/1/115．帶有交換托盤(pán)的分度工作臺(tái)2532023/1/112542023/1/116.2．?dāng)?shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)6.2.1．開(kāi)環(huán)數(shù)控工作臺(tái)6.2.2．閉環(huán)數(shù)控工作臺(tái)6.2.3．雙導(dǎo)程蝸桿傳動(dòng)分度工作臺(tái)2552023/1/116.2.1．開(kāi)環(huán)數(shù)控工作臺(tái)2562023/1/116.2.2．閉環(huán)數(shù)控工作臺(tái)2572023/1/112582023/1/116.2.3．雙導(dǎo)程蝸桿傳動(dòng)分度工作臺(tái)在數(shù)控機(jī)床中分度工作臺(tái)、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)都廣泛采用蝸桿、蝸輪傳動(dòng)。蝸輪副的嚙合側(cè)隙對(duì)其分度定位精度影響最大，因此消除蝸輪副的側(cè)隙就成為數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的關(guān)鍵問(wèn)題。一般在要求連續(xù)精確分度的機(jī)構(gòu)中(如齒輪加工機(jī)床、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)等)或?yàn)榱吮苊鈧鲃?dòng)機(jī)構(gòu)因承受脈動(dòng)載荷(如斷續(xù)銑削)而引起扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的場(chǎng)合往往采用雙導(dǎo)程蝸桿，以便調(diào)整嚙合側(cè)隙到最小限度。雙導(dǎo)程蝸桿與普通蝸桿的區(qū)別是：雙導(dǎo)程蝸桿齒的左、右兩側(cè)面具有不同的齒距（導(dǎo)程）；而同一側(cè)面的齒距（導(dǎo)程）則是相等的（圖6－5）。2592023/1/112602023/1/116.3．刀架換刀裝置6.3.1．自動(dòng)換刀裝置的形式6.3.2．回轉(zhuǎn)刀架換刀裝置6.3.3．多主軸轉(zhuǎn)塔頭換刀裝置6.3.4．排刀式刀架2612023/1/116.3.1．自動(dòng)換刀裝置的形式2622023/1/116.3.2．回轉(zhuǎn)刀架換刀裝置2632023/1/112642023/1/116.3.3．多主軸轉(zhuǎn)塔頭換刀裝置2652023/1/11圖6－8數(shù)控轉(zhuǎn)塔式鏜銑床的外觀圖1、12－齒輪2、3、7－行程開(kāi)關(guān)4、5－液壓缸6－蝸輪8－蝸桿9－支架10－鼠牙盤(pán)11－槽輪圖6－9轉(zhuǎn)塔頭換刀裝置結(jié)構(gòu)圖（1）脫開(kāi)主軸（2）轉(zhuǎn)塔頭抬起（3）轉(zhuǎn)塔頭轉(zhuǎn)位（4）轉(zhuǎn)塔頭定位壓緊（5）主軸傳動(dòng)2662023/1/116.3.4．排刀式刀架圖6－10排刀式刀架布置圖2672023/1/116.4．刀庫(kù)自動(dòng)換刀系統(tǒng)6.4.1．刀庫(kù)的形式6.4.2．刀具選擇形式6.4.3．刀具交換裝置6.4.4．機(jī)械手結(jié)構(gòu)原理6.4.5．動(dòng)力刀具的結(jié)構(gòu)2682023/1/116.4.1．刀庫(kù)的形式2692023/1/11a）徑向取刀形式b）軸向取刀形式圖6－14盤(pán)式刀庫(kù)1．盤(pán)式刀庫(kù)2702023/1/112．鏈?zhǔn)降稁?kù)圖6－14方形鏈?zhǔn)降稁?kù)示意圖圖6－13鏈?zhǔn)降稁?kù)1－刀庫(kù)2－滾輪3－主動(dòng)鏈輪2712023/1/11圖6－15刀套的準(zhǔn)停1－定位插銷(xiāo)2－定位盤(pán)3－鏈輪4－手爪2722023/1/11圖6－16刀庫(kù)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)1、2－齒輪3－蝸桿4－蝸輪5－壓蓋6－套7－螺母2732023/1/113．格子盒式刀庫(kù)（1）固定型格子盒式刀庫(kù)（2）非固定型格子盒式刀庫(kù)圖6－18固定型格子盒式刀庫(kù)1－刀座2－刀具固定板架3－取刀機(jī)械手橫向?qū)к?－取刀機(jī)械手縱向?qū)к?/p>

5－換刀位置刀座6－換刀機(jī)械手2742023/1/11圖6－19非固定型格子盒式刀庫(kù)l－導(dǎo)向柱2－刀匣提升機(jī)構(gòu)3－機(jī)械手4－格子盒式刀庫(kù)2752023/1/116.4.2．刀具選擇形式1、順序選擇刀具2、任意選擇刀具a）刀具編碼方式b）刀座編碼方式c）編碼附件方式2762023/1/112772023/1/11圖6-17編碼附件方式2782023/1/112792023/1/116.4.3．刀具交換裝置（1）工作臺(tái)右移（2）主軸箱下降（3）主軸箱上升，刀庫(kù)回轉(zhuǎn)（4）主軸箱下降（5）主軸箱及主軸帶著刀具上升。（6）機(jī)床工作臺(tái)快速向左返回1．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6－18刀庫(kù)與機(jī)床為整體式數(shù)控機(jī)床

1－主軸箱2－主軸3－刀具4－刀庫(kù)5－工件2802023/1/112．采用機(jī)械手進(jìn)行刀具交換圖6－19標(biāo)準(zhǔn)刀柄及夾持結(jié)構(gòu)1－鍵槽2－機(jī)械手抓取部位3－刀柄定位部位4－螺孔2812023/1/11(1)機(jī)械手形式2822023/1/112832023/1/11(2)手爪形式圖6－24鉗形機(jī)械手手爪圖6－25刀庫(kù)夾爪1－手臂2－鎖銷(xiāo)3－止退銷(xiāo)4－彈簧1－鎖銷(xiāo)2－頂銷(xiāo)3－彈簧5－支點(diǎn)軸6－手爪7－鍵8－螺釘4－支點(diǎn)軸5－手爪6－擋銷(xiāo)2842023/1/11(3)機(jī)械手結(jié)構(gòu)原理圖6－26機(jī)械手結(jié)構(gòu)原理圖1－液壓缸2－支架導(dǎo)向槽3－銷(xiāo)軸4－銷(xiāo)2852023/1/11(4)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2862023/1/116.4.5．動(dòng)力刀具的結(jié)構(gòu)2872023/1/116.5．輔助機(jī)構(gòu)6.5.1．潤(rùn)滑系統(tǒng)6.5.2．冷卻系統(tǒng)6.5.3．排屑裝置6.5.4．過(guò)載保護(hù)、超程限位和回機(jī)床參考點(diǎn)裝置2882023/1/112892023/1/11復(fù)習(xí)與思考題2902023/1/11第七章數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)2912023/1/117.1．進(jìn)給伺服系統(tǒng)的類(lèi)型7.2．步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)7.3．直流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)7.4．交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)7.5．主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)復(fù)習(xí)與思考題2922023/1/117.1．進(jìn)給伺服系統(tǒng)的類(lèi)型7.1.1．進(jìn)給伺服系統(tǒng)的技術(shù)要求7.1.2．開(kāi)環(huán)和閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)7.1.3．按電動(dòng)機(jī)分類(lèi)的伺服系統(tǒng)2932023/1/117.1.1．進(jìn)給伺服系統(tǒng)的技術(shù)要求1．調(diào)速范圍寬2．位移精度高：3．定位精度高4．穩(wěn)定性好：5．動(dòng)態(tài)響應(yīng)快：6．低速大轉(zhuǎn)矩2942023/1/117.1.2．開(kāi)環(huán)和閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)1．開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)圖7－1開(kāi)環(huán)伺服驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖2952023/1/112．半閉環(huán)控制系統(tǒng)圖7－2半閉環(huán)伺服驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖2962023/1/113．閉環(huán)控制系統(tǒng)圖7－3閉環(huán)伺服驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖2972023/1/114．混合控制系統(tǒng)圖7－4混合閉環(huán)控制的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2982023/1/117.1.3．按電動(dòng)機(jī)分類(lèi)的伺服系統(tǒng)1．步進(jìn)伺服系統(tǒng)2．直流伺服系統(tǒng)3．交流伺服系統(tǒng)4．直線伺服系統(tǒng)2992023/1/117.2．步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)7.2.1．步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型7.2.2．步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理7.2.3．反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的主要性能指標(biāo)7.2.4．驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)組成7.2.5．步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)7.2.6．步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用3002023/1/117.2.1．步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型3012023/1/113022023/1/113．步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖7－5三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖圖7－6步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的齒距3032023/1/11圖7－7五定子反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖圖7－8一段定子、轉(zhuǎn)子及磁電路3042023/1/117.2.2．步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理圖7－9反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖三相步進(jìn)電機(jī)的工作方式可分為：三相單三拍、三相單雙六拍、三相雙三拍等。3052023/1/11a)b)c）圖7－10三相單三拍的工作過(guò)程3062023/1/11a)b)圖7－11三相單雙六拍的工作過(guò)程3072023/1/113082023/1/117.2.3．反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的主要性能指標(biāo)1．步距角及步距精度2．最大靜轉(zhuǎn)矩Tmax與起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tq3．加減速特性4．連續(xù)運(yùn)行頻率3092023/1/117.2.4．驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)組成圖7－15步進(jìn)式伺服系統(tǒng)原理框圖（1）工作臺(tái)位移量的控制（2）工作臺(tái)進(jìn)給速度的控制（3）工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向的控制3102023/1/117.2.5．步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)1．環(huán)形分配器圖7－16三相六拍環(huán)形分配器3112023/1/112．功率放大

圖7－17單電壓驅(qū)動(dòng)電路原理圖

3122023/1/11圖7－18高低壓驅(qū)動(dòng)電路原理圖3132023/1/11圖7－19斬波驅(qū)動(dòng)電路原理圖3142023/1/11（4）調(diào)頻調(diào)壓驅(qū)動(dòng)電路（5）細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路3152023/1/113．提高步進(jìn)系統(tǒng)精度的措施3162023/1/117.2.6．步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用圖7－22選擇電機(jī)的一般步驟3172023/1/117.3．直流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)7.3.1．SCR速度控制系統(tǒng)7.3.2．PWM速度控制系統(tǒng)3182023/1/117.3.1．SCR速度控制系統(tǒng)圖7－23雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的原理框圖3192023/1/117.3.2．PWM速度控制系統(tǒng)圖7－24PWM直流伺服系統(tǒng)原理圖3202023/1/11圖7－25PWM速度控制單元原理框圖3212023/1/11圖7－26各信號(hào)的波形3222023/1/117.4．交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)7.4.1．交流伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)7.4.2．模擬式交流伺服控制系統(tǒng)7.4.3．?dāng)?shù)字式交流伺服系統(tǒng)7.4.4．交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)介3232023/1/117.4.1．交流伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)3242023/1/117.4.2．模擬式交流伺服控制系統(tǒng)圖7－27交流模擬伺服系統(tǒng)原理圖3252023/1/117.4.3．?dāng)?shù)字式交流伺服系統(tǒng)3262023/1/11圖7－29數(shù)字伺服系統(tǒng)的簡(jiǎn)化框圖3272023/1/11圖7－30無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)字化控制方案一種簡(jiǎn)單實(shí)用的數(shù)字化無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的控制方案3282023/1/11圖7－31全數(shù)字永磁同步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)框圖3292023/1/117.5．主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)7.5.1．直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)7.5.2．交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)7.5.3．主軸定向準(zhǔn)停的控制3302023/1/117.5.1．直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3312023/1/11圖7－32直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理圖3322023/1/117.5.2．交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3332023/1/117.5.3．主軸定向準(zhǔn)停的控制a）使用位置編碼器3342023/1/11b）使用磁性傳感器圖7－34主軸定向準(zhǔn)?？刂剖疽鈭D3352023/1/11復(fù)習(xí)與思考題3368.1．位置檢測(cè)裝置的要求和分類(lèi)8.2．位置檢測(cè)裝置簡(jiǎn)介復(fù)習(xí)與思考題第八章位置檢測(cè)裝置3372023/1/118.1.1．對(duì)檢測(cè)裝置的要求8.1.2．檢測(cè)裝置的類(lèi)型8.1．位置檢測(cè)裝置的要求和分類(lèi)3382023/1/118.1.1．對(duì)檢測(cè)裝置的要求3392023/1/118.1.2．檢測(cè)裝置的類(lèi)型3402023/1/113412023/1/118.2．位置檢測(cè)裝置簡(jiǎn)介8.2.1．旋轉(zhuǎn)變壓器8.2.2．感應(yīng)同步器8.2.3．脈沖編碼器8.2.4．光柵8.2.5．磁柵3422023/1/118.2.1．旋轉(zhuǎn)變壓器1．旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理3432023/1/113442023/1/113452023/1/11圖8－3旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理3462023/1/112．旋轉(zhuǎn)變壓器工作方式3472023/1/113482023/1/118.2.2．感應(yīng)同步器1．感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)圖8－5直線型感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)3492023/1/11（2）定尺和滑尺的繞組3502023/1/113512023/1/11圖8－8標(biāo)準(zhǔn)型直線型感應(yīng)同步器外形尺寸3522023/1/11圖8－9圓感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)圓感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)如圖8－9所示，包括固定和運(yùn)動(dòng)兩部分。前者稱(chēng)為定子，后者稱(chēng)為轉(zhuǎn)子。3532023/1/11（1）感應(yīng)同步器的安裝（2）感應(yīng)同步器的接長(zhǎng)圖8－10感應(yīng)同步器安裝圖1-機(jī)床不動(dòng)部分2-機(jī)床移動(dòng)部分3-定尺座4-護(hù)罩5-滑尺6-滑尺座7-調(diào)輥板8-定尺3．感應(yīng)同步器的使用3542023/1/114．直線型感應(yīng)同步器的工作原理3552023/1/113562023/1/11表8－4感應(yīng)電壓與定尺、滑尺間相對(duì)位置的關(guān)系3572023/1/115．感應(yīng)同步器輸出信號(hào)的處理方式3582023/1/11圖8－15相位比較伺服系統(tǒng)原理框圖3592023/1/113602023/1/11圖8－16幅值比較伺服系統(tǒng)原理框圖3612023/1/116．感應(yīng)同步器的特點(diǎn)及使用時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)3622023/1/118.2.3．脈沖編碼器1．增量式光電脈沖編碼器圖8－17增量式脈沖編碼器3632023/1/113642023/1/11b）光電輸出波形圖圖8－18光電輸出波形和信號(hào)處理電路框圖3652023/1/11利用編碼器工作時(shí)的脈沖頻率或周期，可對(duì)回轉(zhuǎn)件進(jìn)行轉(zhuǎn)速測(cè)量。3662023/1/11圖8－21四倍頻信號(hào)的波形3672023/1/112．絕對(duì)值式編碼器a）二進(jìn)制編碼器b）葛萊編碼器圖8－22絕對(duì)式脈沖編碼器3682023/1/118.2.4．光柵3692023/1/112．光柵的結(jié)構(gòu)與工作原理3702023/1/11（2）莫爾條紋的產(chǎn)生3712023/1/113722023/1/113732023/1/118.2.5．磁柵3742023/1/111．磁性標(biāo)尺3752023/1/11圖8－32單磁頭結(jié)構(gòu)3762023/1/11圖8－35鑒相式測(cè)量檢測(cè)電路框圖3．檢測(cè)電路3772023/1/113782023/1/11復(fù)習(xí)與思考題379第九章數(shù)控機(jī)床液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)3802023/1/119.1．液壓系統(tǒng)的組成9.2．?dāng)?shù)控機(jī)床上典型的液壓回路分析9.3．?dāng)?shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)的維護(hù)9.4．?dāng)?shù)控機(jī)床上典型氣壓回路的分析復(fù)習(xí)與思考題3812023/1/119.1．液壓系統(tǒng)的組成9.1.1．能源部分9.1.2．執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分9.1.3．控制部分9.1.4．輔件部分3822023/1/119.1.1．能源部分3832023/1/113842023/1/113852023/1/119.1.2．執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分3862023/1/113872023/1/119.1.3．控制部分3882023/1/119.1.4．輔件部分3892023/1/119.2．?dāng)?shù)控機(jī)床上典型的液壓回路分析9.2.1．MJ－50數(shù)控車(chē)床液壓系統(tǒng)9.2.2．CK3225數(shù)控車(chē)床液壓系統(tǒng)9.2.3．VP1050加工中心液壓系統(tǒng)9.2.4．TH6350臥式加工中心液壓系統(tǒng)3902023/1/119.2.1．MJ－50數(shù)控車(chē)床液壓系統(tǒng)圖9－1MJ－55數(shù)控車(chē)床液壓系統(tǒng)的原理圖1、2、3、5－換向閥6、7、8－減壓閥9、10、11－調(diào)速閥12、13、14－壓力表3912023/1/113922023/1/113932023/1/113942023/1/113952023/1/119.2.2．CK3225數(shù)控車(chē)床液壓系統(tǒng)圖9－2CK3225數(shù)控車(chē)床的液壓系統(tǒng)圖

1－壓力表2－卡盤(pán)液壓缸3－變檔液壓缸Ⅰ4－變檔液壓缸Ⅱ5－轉(zhuǎn)塔夾緊缸6－轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)位液壓馬達(dá)7－尾座液壓缸3962023/1/113972023/1/11圖9－4CK3225數(shù)控車(chē)床刀架結(jié)構(gòu)1－刀盤(pán)2－中心軸3－回轉(zhuǎn)軸4－柱銷(xiāo)5－凸輪6－液壓缸7－盤(pán)8－開(kāi)關(guān)9－選位凸輪10－計(jì)數(shù)開(kāi)關(guān)11、12－鼠牙盤(pán)3982023/1/119.2.3．VP1050加工中心液壓系統(tǒng)整個(gè)液壓系統(tǒng)采用變量葉片泵為系統(tǒng)提供壓力油，并在泵后設(shè)置止回閥2用于減小系統(tǒng)斷電或其他故障造成的液壓泵壓力突降而對(duì)系統(tǒng)的影響，避免機(jī)械部件的沖擊損壞。壓力開(kāi)關(guān)YK1用以檢測(cè)液壓系統(tǒng)的狀態(tài)，如壓力達(dá)到預(yù)定值，則發(fā)出液壓系統(tǒng)壓力正常的信號(hào)，該信號(hào)作為CNC系統(tǒng)開(kāi)啟后PLC高級(jí)報(bào)警程序自檢的首要檢測(cè)對(duì)象，如YK1無(wú)信號(hào)，PLC自檢發(fā)出報(bào)警信號(hào)，整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)的動(dòng)作將全部停止。3992023/1/11圖9－5VP1050加工中心的液壓系統(tǒng)工作原理圖1－液壓泵2、9－止回閥3、6－壓力開(kāi)關(guān)4－液壓馬達(dá)5－配重液壓缸7、16－減壓閥8、11、15－換向閥10－松刀缸12－變速液壓缸13、14－單向節(jié)流閥LS1、LS2、LS3、LS4－行程開(kāi)關(guān)4002023/1/119.2.4．TH6