《機(jī)床數(shù)控技術(shù)應(yīng)用》課件第6章

6.1概述

6.2數(shù)控機(jī)床的主軸部件

6.3數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動系統(tǒng)

6.4數(shù)控機(jī)床的自動換刀裝置

6.5數(shù)控機(jī)床的回轉(zhuǎn)工作臺第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)

1.數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的主要組成

由于數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動、進(jìn)給驅(qū)動和CNC技術(shù)的發(fā)展，以及為適應(yīng)高效率生產(chǎn)的需要，數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)已經(jīng)從初期對通用機(jī)床局部結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，逐步發(fā)展到形成數(shù)控機(jī)床的獨(dú)特的機(jī)械結(jié)構(gòu)。6.1概述數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由下列各部分組成：

(1)機(jī)床基礎(chǔ)部件，又稱為機(jī)床大件，通常是指床身、底座、立柱、橫梁、滑座和工作臺等。

(2)主運(yùn)動傳動系統(tǒng)。

(3)進(jìn)給運(yùn)動傳動系統(tǒng)。

(4)實現(xiàn)某些部件動作的輔助功能的系統(tǒng)和裝置，如液壓、氣動、潤滑、冷卻等系統(tǒng)和排屑、防護(hù)等裝置。

(5)刀架或自動換刀(ATC)。

(6)工件實現(xiàn)回轉(zhuǎn)、定位裝置和附件，如數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺。

(7)特殊功能裝置，如刀具破損監(jiān)控、精度檢測和監(jiān)控裝置。

(8)各種反饋裝置和元件。

2.數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的主要特點

為了保證高精度、高效率的加工，數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)應(yīng)具有以下特點：

(1)高剛度。

由于數(shù)控機(jī)床經(jīng)常在高速和連續(xù)重載切削條件下工作，因此要求機(jī)床的床身、主軸、立柱、工作臺和刀架等主要部件具有很高的剛度，工作中應(yīng)無變形和振動。例如，床身應(yīng)合理布置加強(qiáng)肋，以承受重載與重切削力；工作臺與溜板應(yīng)具有足夠的剛度，能承受工件重量，并使工作平穩(wěn)；主軸在高速下運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)能承受較大的徑向扭矩和軸向推力；立柱在床身上移動時應(yīng)平穩(wěn)，且能承受大的切削力；刀架在切削加工中應(yīng)十分平穩(wěn)而無振動。

(2)高靈敏性。

數(shù)控機(jī)床在加工過程中，要求精度比通用機(jī)床高，因而運(yùn)動部件應(yīng)具有高靈敏度。導(dǎo)軌部件通常采用滾動導(dǎo)軌、塑料導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌等，以減少摩擦力，并使低速運(yùn)動時無爬行現(xiàn)象。由電動機(jī)驅(qū)動，經(jīng)滾珠絲杠或靜壓絲杠帶動數(shù)控機(jī)床的工作臺、刀架等部件的移動，主軸既要在高剛度、高速下回轉(zhuǎn)，又要具有高靈敏性，因而多數(shù)采用滾動軸承或靜壓軸承。

(3)高抗震性。

數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動部件，除了應(yīng)具有高剛度、高靈敏度外，還應(yīng)具有高抗振性，在高速重載下應(yīng)無振動，以保證加工工件的高精度和高表面質(zhì)量。

(4)熱變形小。

機(jī)床的主軸、工作臺、刀架等運(yùn)動部件，在運(yùn)動中常易產(chǎn)生熱量，為保證數(shù)控機(jī)床部件的運(yùn)動精度，要求機(jī)床的主軸、工作臺、刀架等運(yùn)動部件的發(fā)熱量要小，以防止產(chǎn)生熱變形。為此，立柱一般采用雙臂框式結(jié)構(gòu)，在提高剛度的同時使零件結(jié)構(gòu)對稱，防止因熱變形而產(chǎn)生傾斜偏移。通常采用恒溫冷卻裝置，減少主軸軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的熱量。為減少電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)熱的影響，在電動機(jī)上安裝有散熱裝置和熱管消熱裝置。

(5)高精度保持性。

在高速、強(qiáng)力切削下滿載工作時，為保證機(jī)床長期具有穩(wěn)定的加工精度，要求數(shù)控機(jī)床具有較高的精度保持性。除了應(yīng)正確選擇有關(guān)零件的材料，以防止使用中的變形和快速磨損外，還要求采取一些工藝性措施，如淬火、磨削導(dǎo)軌、粘貼抗磨塑料導(dǎo)軌等，以提高運(yùn)動部件的耐磨性。

(6)高可靠性。

數(shù)控機(jī)床應(yīng)能在高負(fù)荷下長時間無故障地連續(xù)工作，因而對機(jī)床部件和控制系統(tǒng)的可靠性提出了很高的要求。柔性制造系統(tǒng)中的數(shù)控機(jī)床可在24小時運(yùn)轉(zhuǎn)中實現(xiàn)無人管理，可靠性顯得更為重要。因此除保證運(yùn)動部件不出故障外，頻繁動作的刀庫、換刀機(jī)構(gòu)、托盤、工件交換裝置等部件，必須保證能長期而可靠的工作。

(7)工藝復(fù)合化和功能集成化。

所謂“工藝復(fù)合化”，簡單地說，就是“一次裝夾、多工序加工”。“功能集成化”主要是指數(shù)控機(jī)床的自動換刀機(jī)構(gòu)和自動托盤交換裝置的功能集成化。隨著數(shù)控機(jī)床向柔性化和無人化發(fā)展，功能集成化的水平更高地體現(xiàn)在工件自動定位、機(jī)內(nèi)對刀、刀具破損監(jiān)控、機(jī)床與工件精度檢測和補(bǔ)償?shù)裙δ苌稀，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢是高精度、高效率、高自動化程度以及智能化、網(wǎng)絡(luò)化。由于生產(chǎn)率發(fā)展的需要，數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，兩者相互促進(jìn)，相互推動，發(fā)展了不少不同于普通機(jī)床的、完全新穎的機(jī)械結(jié)構(gòu)和部件。

6.2.1數(shù)控機(jī)床的主傳動系統(tǒng)

數(shù)控機(jī)床的主傳動系統(tǒng)包括主軸電動機(jī)、傳動系統(tǒng)和主軸組件。與普通機(jī)床的主傳動系統(tǒng)相比，數(shù)控機(jī)床在結(jié)構(gòu)上比較簡單，這是因為其變速功能全部或大部分由主軸電動機(jī)的無級調(diào)速來承擔(dān)，省去了繁雜的齒輪變速機(jī)構(gòu)，有些只有二級或三級齒輪變速系統(tǒng)用以擴(kuò)大電動機(jī)無級調(diào)速的范圍。6.2數(shù)控機(jī)床的主軸部件

1．對數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)的要求

(1)調(diào)速范圍。各種不同的車床對調(diào)速范圍的要求不同。多用途、通用性大的機(jī)床要求主軸的調(diào)速范圍大，不但有低速大轉(zhuǎn)矩功能，而且還要有較高的速度，如車削加工中心。

(2)熱變形。電動機(jī)、主軸及傳動件都是熱源。低溫升、小的熱變形是對主傳動系統(tǒng)要求的重要指標(biāo)。

(3)主軸的旋轉(zhuǎn)精度和運(yùn)動精度。主軸的旋轉(zhuǎn)精度是指裝配后，在無載荷、低速轉(zhuǎn)動條件下測量主軸前端和300mm處的徑向和軸向跳動值。主軸在工作速度旋轉(zhuǎn)時測量上述兩項精度稱為運(yùn)動精度。數(shù)控車床要求有高的旋轉(zhuǎn)精度和運(yùn)動精度。

(4)主軸的靜剛度和抗震性。由于數(shù)控機(jī)床加工精度較高，主軸的轉(zhuǎn)速又很高，因此對主軸的靜剛度和抗震性要求較高。主軸的軸徑尺寸、軸承類型及配置方式，軸承預(yù)緊量大小，主軸組件的質(zhì)量分布是否均勻及主軸組件的阻尼等對主軸組件的靜剛度和抗震性都會產(chǎn)生影響。

(5)主軸組件的耐磨性。主軸組件必須具有足夠的耐磨性，使之能夠長期保持精度。凡有機(jī)械摩擦的部件，如軸承、錐孔等都應(yīng)有足夠高的硬度，軸承處還應(yīng)有良好的潤滑。

2．?dāng)?shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)配置方式

數(shù)控機(jī)床的主傳動要求具有較寬的調(diào)速范圍，以保證在加工時能選用合理的切削用量，并獲得最佳的表面加工質(zhì)量、精度和生產(chǎn)率。數(shù)控機(jī)床的調(diào)速是按照控制指令自動進(jìn)行的，因此變速機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動操作要求。在主傳動系統(tǒng)中，目前多采用交流主軸電動機(jī)和直流主軸電動機(jī)無級調(diào)速系統(tǒng)，為擴(kuò)大調(diào)速范圍，適應(yīng)低速大轉(zhuǎn)矩的要求，也經(jīng)常采用齒輪有級調(diào)速和電動機(jī)無級調(diào)速相結(jié)合的調(diào)速方式。

數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)主要有四種配置方式，如圖6-1所示。

圖6-1數(shù)控機(jī)床主傳動的四種配置方式(a)齒輪變速;(b)帶傳動;(c)兩個電動機(jī)分別驅(qū)動;(d)內(nèi)裝電動機(jī)主軸傳動結(jié)構(gòu)

(1)帶有變速齒輪的主傳動(見圖6-1(a))。這是大中型數(shù)控機(jī)床較常采用的配置方式，通過少數(shù)幾對齒輪傳動，擴(kuò)大變速范圍。當(dāng)需擴(kuò)大這個調(diào)速范圍時常用變速齒數(shù)的辦法來擴(kuò)大調(diào)速范圍，滑動齒輪的移位大都采用液壓撥叉或直接由液壓缸帶動齒輪來實現(xiàn)。

(2)通過帶傳動的主傳動(見圖6-1(b))。這種傳動主要用在轉(zhuǎn)速較高、變速范圍不大的機(jī)床，電動機(jī)本身的調(diào)速就能夠滿足要求，不用齒輪變速，可以避免由齒輪傳動時所引起的振動和噪聲。它適用于對高速、低轉(zhuǎn)矩特性有要求的主軸。常用的傳動帶是同步齒形帶。

(3)用兩個電動機(jī)分別驅(qū)動主軸(見圖6-1(c))。這是上述兩種方式的混合傳動，具有上述兩種性能，高速時由一個電動機(jī)通過帶傳動；低速時，由另一個電動機(jī)通過齒輪傳動，齒輪起到降速和擴(kuò)大變速范圍的作用，這樣就使恒功率區(qū)增大，擴(kuò)大了變速范圍，避免了低速時轉(zhuǎn)矩不夠且電動機(jī)功率不能充分利用的問題。但兩個電動機(jī)不能同時工作，這也是一種浪費(fèi)。

(4)內(nèi)裝電動機(jī)主軸傳動結(jié)構(gòu)(見圖6-1(d))。該結(jié)構(gòu)中主軸和電動機(jī)轉(zhuǎn)子裝到一起，省去了電動機(jī)和主軸的傳動件，主軸只承受扭矩而沒有彎矩。它用于變速范圍不大的高速主軸，但電動機(jī)發(fā)熱對主軸的影響較大，需專門有一套主軸冷卻裝置冷卻。6.2.2主軸部件

主軸是機(jī)床的重要部件，其結(jié)構(gòu)的先進(jìn)性已成為衡量機(jī)床水平的標(biāo)志之一。因此，合理地選擇主軸結(jié)構(gòu)十分重要。數(shù)控機(jī)床的主軸部件一般包括主軸、主軸軸承和傳動件等。對于加工中心，主軸部件還包括刀具自動夾緊裝置、主軸準(zhǔn)停裝置和主軸裝刀孔吹凈裝置。

1．主軸軸承的配置形式

數(shù)控機(jī)床主軸軸承主要有以下幾種配置形式：

(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，后支承采用向心推力球軸承，如圖6-2(a)所示。這種配置形式的主軸剛性好，可以滿足強(qiáng)力切削的要求，廣泛應(yīng)用于各類數(shù)控機(jī)床的主軸。

圖6-2數(shù)控機(jī)床主軸軸承配置形式(a)前支承采用60°角接觸雙列向心推力球軸承;

(b)前支承采用高精度雙列向心推力球軸承;(c)前支承采用雙列圓錐滾子軸承

(2)前支承采用高精度雙列向心推力球軸承，如圖6-2(b)所示。該種配置形式的承載能力小，適應(yīng)于高速、輕載和精密的數(shù)控機(jī)床主軸。

(3)前支承采用雙列圓錐滾子軸承，后支承采用單列圓錐滾子軸承，如圖6-2(c)所示。這種配置的承載能力強(qiáng)，安裝和調(diào)整方便，但主軸的轉(zhuǎn)速不能太高，適用于中等精度、低速和重載的數(shù)控機(jī)床。在主軸的結(jié)構(gòu)上必須處理好卡盤或刀具的安裝、主軸的卸荷、主軸軸承的定位、間隙調(diào)整、

主軸部件的潤滑和密封等問題，對于某些立式數(shù)控加工中心，還必須處理好主軸部件的平衡問題。

對于數(shù)控鏜銑床主軸，主軸上還必須設(shè)計刀具裝卸、主軸準(zhǔn)停和主軸孔內(nèi)的切屑清除裝置。

2．主軸端部的結(jié)構(gòu)形狀

主軸端部是指主軸前端，它的形狀取決于機(jī)床的類型、安裝夾具或刀具的形式，

并應(yīng)保證夾具或刀具安裝可靠，裝卸方便，具有較高的定位精度和連接剛度，同時也能傳遞足夠的扭矩。軸端結(jié)構(gòu)應(yīng)使懸伸長度盡量短，以便于提高主軸剛度。由于刀具、卡盤或夾具已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，機(jī)床的主軸端部結(jié)構(gòu)形狀和尺寸也已標(biāo)準(zhǔn)化。圖6-3給出了機(jī)床常用的主軸端部結(jié)構(gòu)。圖中，(a)為車床主軸端部，卡盤靠前端的短圓錐面和凸緣端面定位，用拔銷傳遞扭矩，卡盤裝有固定螺栓，卡盤裝于主軸端部時，螺栓從凸緣上的孔中穿過，轉(zhuǎn)動快卸卡板將數(shù)個螺栓同時卡住，再擰緊螺母將卡盤固牢在主軸端部。主軸為空心前端有莫氏錐度孔，用以安裝頂尖或心軸；(b)為銑、鏜類機(jī)床的主軸端部，銑刀或刀桿在前端7∶24的錐孔內(nèi)定位，并用拉桿從主軸后端拉緊，而且由前端的端面鍵傳遞扭矩;(c)為外圓磨床砂輪主軸的端部;(d)為內(nèi)圓磨床砂輪主軸端部;(e)為鉆床與普通鏜床主軸端部，刀桿或刀具由莫氏錐孔定位，用錐孔后端第一扁孔傳遞扭矩，第二個扁孔用以拆卸刀具。但在數(shù)控鏜床上要使用(b)的形式，因為，7∶24的錐孔沒有自鎖作用，便于自動換刀時拔出刀具。

圖6-3常用的主軸軸端結(jié)構(gòu)

3．主軸的準(zhǔn)停裝置

主軸準(zhǔn)停功能又稱為主軸定位功能，即當(dāng)主軸停止時，控制其停于固定位置，這是自動換刀所必需的功能。在自動換刀的鏜銑加工中心上，切削的轉(zhuǎn)矩通常是通過刀桿的端面鍵來傳遞的。這就要求主軸具有準(zhǔn)確定位于圓周上特定角度的功能，如圖6-4所示。當(dāng)加工階梯孔或精鏜孔后退刀時，為防止刀具與小階梯孔碰撞或拉毛已精加工的孔表面必須先讓刀，再退刀，而要讓刀刀具必須具有準(zhǔn)停功能，如圖6-5所示。

主軸準(zhǔn)停功能分為機(jī)械準(zhǔn)停和電氣準(zhǔn)停。

圖6-4主軸準(zhǔn)停換刀示意圖圖6-5主軸準(zhǔn)停鏜背孔示意圖

6.3.1數(shù)控機(jī)床對進(jìn)給傳動系統(tǒng)的要求

數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)承擔(dān)了數(shù)控機(jī)床各直線坐標(biāo)軸、回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸的定位和切削進(jìn)給。無論是點位控制、直線控制還是輪廓控制，進(jìn)給系統(tǒng)的傳動精度、靈敏度和穩(wěn)定性直接影響被加工工件的最后輪廓精度和加工精度。為此，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動系統(tǒng)必須滿足下列要求：6.3數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動系統(tǒng)

(1)傳動精度高。

從機(jī)械結(jié)構(gòu)方面考慮，進(jìn)給傳動系統(tǒng)的傳動精度主要取決于傳動間隙和傳動件的精度。傳動間隙主要來自于傳動齒輪副、絲杠螺母副之間，因此進(jìn)給傳動系統(tǒng)中廣泛采用施加預(yù)緊力或其他消除間隙的措施?？s短傳動鏈及采用高精度的傳動裝置，也可提高傳動精度。

(2)摩擦阻力小。

為了提高數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的快速響應(yīng)性能，必須減小運(yùn)動件之間的摩擦阻力和動、靜摩擦力之差。欲滿足上述要求，數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)普遍采用滾珠絲杠螺母副、靜壓絲杠螺母副，滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌和塑料導(dǎo)軌。

(3)運(yùn)動部件慣量小。

運(yùn)動部件的慣量對伺服機(jī)構(gòu)的啟動和制動特性都有影響。因此，在滿足部件強(qiáng)度和剛度的前提下，應(yīng)盡可能減小運(yùn)動部件的質(zhì)量、減小旋轉(zhuǎn)零件的直徑，以降低其慣量。6.3.2導(dǎo)軌

機(jī)床導(dǎo)軌是機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)之一，也是機(jī)床的重要部件之一。機(jī)床加工精度和使用壽命在很大程度上取決于機(jī)床導(dǎo)軌的質(zhì)量，數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌則有更高的要求。如在高速進(jìn)給時不振動，低速進(jìn)給時不爬行，具有很高的靈敏度，能在重載下長期連續(xù)工作，耐磨性要高，精度保持性要好等。目前，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床使用的導(dǎo)軌，從類型上仍分為滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌和液體靜壓導(dǎo)軌三種，但在材料和結(jié)構(gòu)上已發(fā)生了質(zhì)的變化，不同于普通機(jī)床的導(dǎo)軌。

1．滑動導(dǎo)軌

1)滑動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)

圖6-6為滑動導(dǎo)軌的常見截面形狀，主要有矩形、三角形、燕尾槽形和圓柱形。矩形導(dǎo)軌(見圖6-6(a))承載能力大、制造簡單，水平和垂直方向上的位置精度互不相關(guān)，側(cè)面間隙不能自動補(bǔ)償，必須設(shè)置間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)。三角形導(dǎo)軌(見圖6-6(b))的三角形截面有兩個導(dǎo)向面，同時控制垂直方向和水平方向的導(dǎo)向精度。這種導(dǎo)軌在載荷的作用下能自行補(bǔ)償而消除間隙，其導(dǎo)向精度較其他導(dǎo)軌高。燕尾槽形導(dǎo)軌(見圖6-6(c))的高度值最小，能承受顛覆力矩，其摩擦阻力也較大。圓柱形導(dǎo)軌(見圖6-6(d))制造容易，磨損后調(diào)整間隙較困難。以上截面形狀的導(dǎo)軌有凸形和凹形兩類。凹形導(dǎo)軌容易存油，但也容易積存切削和塵粒，因此適用于防護(hù)良好的環(huán)境。凸形導(dǎo)軌需要良好的潤滑條件。

圖6-6滑動導(dǎo)軌截面形狀(a)矩形；(b)三角形；(c)燕尾槽形；(d)圓柱形直線運(yùn)動導(dǎo)軌一般由兩條導(dǎo)軌組成，不同的組合形式可滿足各類機(jī)床的工作要求。數(shù)控機(jī)床上，滑動導(dǎo)軌的形狀主要為三角形矩形式和矩形矩形式，只有少部分結(jié)構(gòu)采用燕尾槽式。

2)滑動導(dǎo)軌的材料

傳統(tǒng)的鑄鐵—鑄鐵滑動導(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—塑料滑動導(dǎo)軌。塑料導(dǎo)軌具有剛度好，動、靜摩擦系數(shù)差值小，在油潤滑狀態(tài)下其摩擦系數(shù)約為0.06，無爬行，減振性好等特點，其形式主要有塑料導(dǎo)軌板和塑料導(dǎo)軌軟帶兩種。軟帶是以聚四氟乙烯為基體，加入青銅粉、二硫化鉬和石墨等填充劑混合燒結(jié)而成的。軟帶應(yīng)粘貼在機(jī)床導(dǎo)軌副的短導(dǎo)軌面上。由于塑料導(dǎo)軌軟帶較軟，容易被硬物刮傷，

因此應(yīng)用時要有良好的密封防護(hù)措施。

2．滾動導(dǎo)軌

滾動導(dǎo)軌具有摩擦系數(shù)低(一般是0.003左右)，動、靜摩擦系數(shù)相差小，幾乎不受運(yùn)動速度變化的影響，定位精度和靈敏度高，精度保持性好等優(yōu)點；但滾動導(dǎo)軌的抗震性比滑動導(dǎo)軌差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對雜物也較為敏感，需要良好的防護(hù)。數(shù)控機(jī)床常用的滾動導(dǎo)軌有兩種:單元式直線滾動導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)軌塊。

1)單元式直線滾動導(dǎo)軌

圖6-7是單元式直線滾動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)。這種滾動導(dǎo)軌由導(dǎo)軌體、滑塊、滾珠、保持器、端蓋等組成。當(dāng)滑塊沿軌道移動時，滾珠在軌道和滑塊之間的圓弧直槽內(nèi)滾動，并通過端蓋內(nèi)的滾道，從負(fù)荷區(qū)移到非負(fù)荷區(qū)，然后繼續(xù)滾動回到負(fù)荷區(qū)，不斷地循環(huán)，從而把導(dǎo)軌體和滑塊之間的移動變成了滾珠的滾動。為防止灰塵和臟物進(jìn)入導(dǎo)軌滾道，滑塊兩端及下部均裝有塑料密封墊?；瑝K上還有潤滑油注油杯。

圖6-7單元式直線滾動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)

2)滾動導(dǎo)軌塊

滾動導(dǎo)軌塊用滾動體進(jìn)行循環(huán)運(yùn)動，滾動體為滾珠或滾柱，承載能力和剛度都比直線滾動導(dǎo)軌高，但摩擦系數(shù)略大，多用于中等負(fù)荷導(dǎo)軌。滾動導(dǎo)軌塊由專業(yè)廠家生產(chǎn)，有各種規(guī)格、形式供用戶選用。圖6-8為滾動導(dǎo)軌塊結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6-8滾動導(dǎo)軌塊結(jié)構(gòu)

3．液體靜壓導(dǎo)軌

靜壓導(dǎo)軌在兩個相對運(yùn)動的導(dǎo)軌面間通入壓力油，使運(yùn)動件浮起。工作過程中，導(dǎo)軌面上的油腔中的油壓能隨著外加負(fù)載的變化自動調(diào)節(jié)，以平衡外加負(fù)載，保證導(dǎo)軌面間始終處于純液體摩擦狀態(tài)。

靜壓導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)極小，約為0.0005，功率消耗少。由于導(dǎo)軌工作在液體摩擦狀態(tài)，故導(dǎo)軌不會磨損，因而導(dǎo)軌的精度保持性好，壽命長。油膜厚度幾乎不受速度的影響，油膜承載能力大、剛性高、吸振性良好，導(dǎo)軌運(yùn)行平穩(wěn)，既無爬行，也不會產(chǎn)生振動。但靜壓導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并需要一套過濾精度高的液壓裝置，制造成本較高。

目前，靜壓導(dǎo)軌較多地應(yīng)用在大型、重型數(shù)控機(jī)床上。6.3.3傳動齒輪間隙消除機(jī)構(gòu)

數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中的減速齒輪，除了本身要求很高的運(yùn)動精度和工作平穩(wěn)性以外，還需盡可能消除傳動副間的傳動間隙。否則，齒側(cè)間隙會造成進(jìn)給系統(tǒng)每次反向運(yùn)動滯后于指令信號，丟失指令脈沖并產(chǎn)生反向死區(qū)，對于加工精度影響很大。因此必須采用各種方法減小或消除齒輪傳動間隙。

1．直齒圓柱齒輪傳動間隙的消除

1)偏心套調(diào)整法

圖6-9是偏心軸套式消除傳動間隙結(jié)構(gòu)。電機(jī)1通過偏心套2安裝在殼體上。轉(zhuǎn)動偏心套2使電機(jī)中心軸線的位置向上，而從動齒輪軸線位置固定不變，所以兩嚙合齒輪的中心距減小，從而消除了齒側(cè)間隙。

2)墊片調(diào)整法

圖6-10是用軸向墊片來消除間隙的結(jié)構(gòu)。兩個嚙合著的齒輪1和2的節(jié)圓直徑沿齒寬方向制成略帶錐度形式，使其齒厚沿軸線方向逐漸變厚。裝配時，兩齒輪按齒厚相反變化走向嚙合。改變調(diào)整墊片3的厚度，使兩齒輪沿軸線方向產(chǎn)生相對位移，從而消除間隙。

圖6-9偏心套調(diào)整圖圖6-10軸向墊片調(diào)整上述兩種方法的特點是結(jié)構(gòu)簡單，能傳遞較大的動力，但齒輪磨損后不能自動消除間隙。

圖6-11雙片薄齒輪錯齒消除間隙結(jié)構(gòu)

3)雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法

圖6-11為雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法。在一對嚙合的齒輪中，其中一個是寬齒輪(圖中未示出)，另一個由兩薄片齒輪組成。薄片齒輪1和2上各開有周向圓弧槽，并在兩齒輪的槽內(nèi)各壓配有安裝彈簧4的短圓柱3。在彈簧4的作用下使齒輪1和2錯位，分別與寬齒輪的齒槽左右側(cè)貼緊，從而消除了齒側(cè)間隙，但彈簧4的張力必須足以克服驅(qū)動扭矩。由于齒輪1和2的軸向圓弧槽及彈簧的尺寸都不能太大，故這種結(jié)構(gòu)不宜傳遞扭矩，僅用于讀數(shù)裝置。

2．斜齒圓柱齒輪傳動間隙的消除

1)墊片調(diào)整法

如圖6-12所示，寬齒輪同時與兩個相同齒數(shù)的薄片斜齒輪嚙合，薄片斜齒輪通過平鍵與軸連接，相互間不能轉(zhuǎn)動。通過調(diào)整薄片斜齒輪之間墊片的厚度，然后擰緊螺母，使它們的螺旋齒產(chǎn)生錯位，其左右兩齒面分別與寬齒輪的齒槽左右兩齒面貼緊消除齒側(cè)間隙。

2)軸向壓簧調(diào)整法

圖6-13為軸向壓簧錯齒調(diào)整法，原理同1)，其特點是齒側(cè)隙可以自動補(bǔ)償，達(dá)到無間隙傳動，但軸向尺寸較大，結(jié)構(gòu)不緊湊。

圖6-12墊片調(diào)整間隙法圖6-13軸向壓簧調(diào)整間隙法

3．圓錐齒輪傳動間隙的消除

錐齒輪傳動間隙可以采用軸向壓簧調(diào)整法消除，如圖6-14所示，兩個錐齒輪相互嚙合。

在其中一個錐齒輪的傳動軸上裝有壓簧，調(diào)整螺母可改變壓簧的彈力。錐齒輪在彈力的作用下沿軸向移動，從而達(dá)到消除齒側(cè)間隙的目的。

圖6-14軸向壓簧消除間隙結(jié)構(gòu)6.3.4滾珠絲杠螺母副

1．滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)和工作原理

滾珠絲杠螺母副是實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動與直線運(yùn)動相互轉(zhuǎn)換的傳動裝置。圖6-15是滾珠絲杠傳動原理圖，其工作原理是：在絲杠和螺母上加工有弧形螺旋槽，當(dāng)把它們套裝在一起時形成螺旋通道，并且滾道內(nèi)填滿滾珠。

當(dāng)絲杠相對于螺母旋轉(zhuǎn)時，兩者發(fā)生軸向位移，而滾珠則可沿著滾道流動，按照滾珠返回的方式不同可以分為內(nèi)循環(huán)式和外循環(huán)式兩種。內(nèi)循環(huán)式(見圖6-15(a))帶有反向器，返回的滾珠經(jīng)過反向器和絲杠外圓返回。外循環(huán)式(見圖6-15(b))的螺母旋轉(zhuǎn)槽的兩端由回珠管連接起來，返回的滾珠不與絲杠外圓相接觸，滾珠可以做周而復(fù)始的循環(huán)運(yùn)動，在管道的兩端還能起到擋珠的作用，用以避免滾珠沿滾道滑出。

圖6-15滾珠絲杠傳動原理圖(a)內(nèi)循環(huán)方式；(b)外循環(huán)方式滾珠每一個循環(huán)閉路稱為列。每個滾珠循環(huán)閉路內(nèi)所含導(dǎo)程數(shù)稱為圈數(shù)。內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副的每個螺母有2列、3列、4列、5列等幾種，每列只有一圈。外循環(huán)每列有1.5圈、2.5圈、3.5圈等幾種，剩下的半圈作回珠用。外循環(huán)滾珠絲杠螺母副的每個螺母有1列2.5圈、1列3.5圈、2列1.5圈、2列2.5圈，種類很多。

在傳動時，滾珠與絲杠、螺母之間基本上是滾動摩擦，所以具有下述特點：摩擦損失小，傳動效率高，滾珠絲杠副的傳動效率可達(dá)92%～96%，是普通絲杠傳動的3～4倍；傳動靈敏，運(yùn)動平穩(wěn)，低速時無爬行，滾珠絲杠螺母副滾珠與絲杠、螺母之間基本上是滾動摩擦，其動、靜摩擦系數(shù)基本相等，并且很小，移動精度和定位精度高；使用壽命長；軸向剛度高，滾珠絲杠螺母副可以完全消除間隙傳動，并可預(yù)緊，因此具有較高的軸向剛度；具有傳動的可逆性，既可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動，也可以把直線運(yùn)動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；不能實現(xiàn)自鎖，當(dāng)用于垂直位置時，必須加有制動裝置；制造工藝復(fù)雜，成本高。

2．滾珠絲杠螺母副間隙的調(diào)整方法

滾珠絲杠的傳動間隙是軸向間隙。為了保證反向傳動精度和軸向剛度，必須消除軸向間隙。消除間隙的方法常采用雙螺母結(jié)構(gòu)，利用兩個螺母的相對軸向位移，使兩個滾珠螺母中的滾珠分別貼緊在螺旋滾道的兩個相反的側(cè)面上。用這種方法預(yù)緊消除軸向間隙時，應(yīng)注意預(yù)緊力不宜過大，預(yù)緊力過大會使空載力矩增加，從而降低傳動效率，縮短使用壽命。

此外還要消除絲杠安裝部分和驅(qū)動部分的間隙。

常用的雙螺母絲杠消除間隙的方法有以下幾種。

1)墊片調(diào)整間隙法

如圖6-16-所示，調(diào)整墊片厚度使左、右兩螺母產(chǎn)生方向相反的位移，并使兩個螺母中的滾珠分別貼緊在螺旋滾道的兩個相反的側(cè)面上，即可消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力。這種方法結(jié)構(gòu)簡單、剛性好，但調(diào)整不便，滾道有磨損時不能隨時消除間隙和進(jìn)行預(yù)緊。

2)螺紋調(diào)整間隙法

如圖6-17所示，左、右螺母和螺母座上加工有鍵槽，采用平鍵連接，使螺母在螺母座內(nèi)可以軸向滑移而不能相對轉(zhuǎn)動。調(diào)整時，只要擰動圓螺母使螺母沿軸向移動一定距離，就可以改變兩螺母的間距，即可消除間隙并產(chǎn)生預(yù)緊力。調(diào)整完畢后，用圓螺母將其鎖緊，可以防止在工作中螺母松動。這種調(diào)整方法具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、調(diào)整方便的優(yōu)點，但調(diào)整預(yù)緊量不能控制。

圖6-16墊片調(diào)整間隙法圖6-17螺紋調(diào)整間隙法

3)齒差調(diào)整間隙法

1—左齒；2—右齒；

3—左螺母端面；4—右螺母端面

圖6-18齒差調(diào)隙式如圖6-18所示，在左、右兩個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，兩內(nèi)齒圈分別緊固在螺母座的左、右端面上，所以左、右螺母不能轉(zhuǎn)動。兩螺母凸緣齒輪的齒數(shù)不相等，相差一個齒。調(diào)整時，先取下內(nèi)齒圈，讓兩個螺母相對于螺母座同方向都轉(zhuǎn)動一個齒，然后再插入內(nèi)齒圈并緊固在螺母座上，則兩個螺母便產(chǎn)生相對角位移，使兩螺母軸向間距改變，實現(xiàn)消除間隙和預(yù)緊。這種調(diào)整方法能精確調(diào)整預(yù)緊量，調(diào)整方便、可靠，但結(jié)構(gòu)尺寸較大，多用于高精度的傳動。

數(shù)控機(jī)床為了進(jìn)一步提高生產(chǎn)率，壓縮非切削時間，已逐步發(fā)展為在一臺機(jī)床上一次裝夾完成多任務(wù)工序或全部工序的加工。為完成對工件的多任務(wù)、多工序加工而設(shè)置的存儲及更換刀具的裝置稱為自動換刀裝置(AutomaticToolChanger，ATC)，它是加工中心上必不可少的部分。6.4數(shù)控機(jī)床的自動換刀裝置為了相應(yīng)降低整機(jī)的價格，用戶應(yīng)在滿足使用條件的前提下，盡量選用結(jié)構(gòu)簡單和可靠性高的ATC。自動換刀裝置應(yīng)當(dāng)滿足的基本要求：刀具換刀時間短且換刀可靠、刀具重復(fù)定位精度高、足夠的刀具儲存量、刀庫占地面積小。6.4.1自動換刀裝置的形式

根據(jù)數(shù)控機(jī)床的形式、工藝范圍不同，自動換刀裝置的形式也不同，主要有以下幾種。

1．回轉(zhuǎn)刀架自動換刀裝置

數(shù)控機(jī)床上使用的回轉(zhuǎn)刀架是一種最簡單的自動換刀裝置。根據(jù)不同的適用對象，刀架可設(shè)計為四方形、六角形或其他形式?；剞D(zhuǎn)刀架可分別安裝四把、六把以及更多的刀具，并按數(shù)控裝置發(fā)出的脈沖指令回轉(zhuǎn)、換刀。圖6-19為CK7815型數(shù)控車床自動回轉(zhuǎn)刀架，其工作原理如下：當(dāng)電動機(jī)11通電時，尾部的電磁制動器在30ms以后松開，電動機(jī)開始轉(zhuǎn)動，通過齒輪10、9、8帶動蝸桿7旋轉(zhuǎn)，從而使蝸輪5轉(zhuǎn)動。蝸輪內(nèi)孔有螺紋，與軸6上的螺紋配合。這時軸6不能回轉(zhuǎn)，當(dāng)蝸輪轉(zhuǎn)動時，使得軸6沿軸向向左移動，因為刀架1與軸6、活動鼠牙盤2是固定在一起的，所以刀盤和鼠牙盤也向左移動，鼠牙盤2和3脫開。在軸6上有兩個對稱槽，內(nèi)裝滑塊4，在鼠牙盤脫開后，蝸輪轉(zhuǎn)到一定角度與蝸輪固定在一起的圓盤14上的凸起便碰到滑塊4，蝸輪便通過14上的凸塊帶動滑塊4，連同軸6、刀盤一起進(jìn)行轉(zhuǎn)位。當(dāng)轉(zhuǎn)到要求位置之后，刷形選位器發(fā)出信號，使電動機(jī)反轉(zhuǎn)，圓盤14上的凸塊與滑塊脫離，不再帶動軸6轉(zhuǎn)動，蝸輪與軸6上的螺紋使軸6右移，鼠牙盤2、3結(jié)合定位，電磁制動器通電，維持電動機(jī)軸上的反轉(zhuǎn)力矩，以保證鼠牙盤之間有一定的壓緊力。最后電動機(jī)斷電，同時軸6右端的小軸13壓下微動開關(guān)12，發(fā)出轉(zhuǎn)位結(jié)束信號。刀架的選位由刷形選位器進(jìn)行選位。松開、夾緊位置檢測則由微動開關(guān)12實行。

整個刀架是一個純電器系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單。

圖6-19數(shù)控車床自動回轉(zhuǎn)刀架

2．轉(zhuǎn)塔式自動換刀裝置

在帶有旋轉(zhuǎn)刀具的數(shù)控機(jī)床中，轉(zhuǎn)塔刀具上裝有主軸頭。主軸頭通常有臥式和立式兩種，常用轉(zhuǎn)塔的轉(zhuǎn)位來更換主軸頭以實現(xiàn)自動換刀。它是一種比較簡單的換刀方式，各個主軸頭上預(yù)先裝有各工序加工所需要的旋轉(zhuǎn)刀具，當(dāng)收到換刀指令時，各主軸頭依次轉(zhuǎn)到加工位置，

并接通主運(yùn)動使相應(yīng)的主軸帶動刀具旋轉(zhuǎn)，而其他處于不加工位置上的主軸都與主運(yùn)動脫開，如圖6-20所示為轉(zhuǎn)塔頭式自動換刀數(shù)控機(jī)床，它有裝八把刀具且繞水平軸轉(zhuǎn)位的轉(zhuǎn)塔式自動換刀裝置。轉(zhuǎn)塔式換刀裝置的主要優(yōu)點是省去了自動松夾、卸刀裝刀、夾緊以及刀具搬運(yùn)等一系列復(fù)雜的操作，從而減少了換刀時間，提高了換刀的可靠性。但是，由于結(jié)構(gòu)上的原因和空間位置的限制，主軸部件的剛性差且主軸的數(shù)目不可能太多。因此，它通常只適用于工序較少、精度要求不太高的數(shù)控鉆床。

圖6-20轉(zhuǎn)塔頭式自動換刀數(shù)控機(jī)床

3．帶刀庫的自動換刀裝置

帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)由刀庫和刀具換刀機(jī)構(gòu)組成。目前，大量使用的是帶有刀庫的自動換刀裝置，與轉(zhuǎn)塔式換刀裝置不同，由于有了刀庫，加工中心只需要一個夾持刀具進(jìn)行切削的主軸。另外，刀庫可以存放數(shù)量很多的刀具，可進(jìn)行復(fù)雜零件的多任務(wù)工序加工，可明顯提高數(shù)控機(jī)床的適應(yīng)性和加工效率。這種帶刀庫的自動換刀裝置特別適用于數(shù)控鉆床、加工中心等機(jī)床。在刀庫式自動換刀裝置中，為了傳遞刀庫與機(jī)床主軸之間的刀具并實現(xiàn)刀具裝卸的裝置稱為刀具的交換裝置。刀具的交換方式通常分為兩種：機(jī)械手交換刀具和由刀庫與機(jī)床主軸的相對運(yùn)動實現(xiàn)刀具交換即無機(jī)械手交換刀具。刀具的交換方式及它們的具體結(jié)構(gòu)直接影響機(jī)床的工作效率和可靠性。

1)無機(jī)械手交換刀具方式

無機(jī)械手的換刀系統(tǒng)一般是采用把刀庫放在主軸箱可以運(yùn)動到的位置，同時，刀庫中刀具的存放方向一般與主軸上的裝刀方向一致。換刀時，由主軸運(yùn)動到刀庫上的換刀位置，利用主軸直接取走或放回刀具。圖6-21是一種臥式加工中心無機(jī)械手換刀系統(tǒng)的換刀過程。

圖6-21無機(jī)械手換刀過程(a)主軸定位；(b)松開刀具夾緊裝置；(c)拔出刀具；(d)轉(zhuǎn)位、清潔；(e)夾緊刀具；(f)主軸回原位

(1)如圖6-21(a)所示，主軸準(zhǔn)確定位，主軸箱上升。

(2)如圖6-21(b)所示，當(dāng)主軸箱上升到頂部換刀位置時，刀具進(jìn)入刀庫的交換位置并固定，主軸上的刀具自動夾緊裝置松開。

(3)如圖6-21(c)所示，刀庫前移從主軸孔中將需要更換的刀具拔出來。

(4)如圖6-21(d)所示，刀庫轉(zhuǎn)位，根據(jù)程序指令將下一步加工所需要的刀具前移到換刀的位置，同時主軸孔的清潔裝置將主軸上的刀具孔清潔干凈。

(5)如圖6-21(e)所示，刀庫后退將所選用的刀具插入主軸孔內(nèi)，主軸上的刀具夾緊裝置把刀具夾緊。

(6)如圖6-21(f)所示，主軸箱下降回落到工作位置，準(zhǔn)備進(jìn)行下一步的工作。

無機(jī)械手換刀系統(tǒng)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，成本低，換刀的可靠性較高；缺點是換刀時間長，刀庫因結(jié)構(gòu)所限容量不多。這種換刀系統(tǒng)多為中、小型加工中心采用。

2)帶機(jī)械手交換刀具方式

采用機(jī)械手進(jìn)行刀具交換方式在加工中心中應(yīng)用最為廣泛。

機(jī)械手是當(dāng)主軸上的刀具完成一個工步后，把這一工步的刀具送回刀庫，并把下一工步所需要的刀具從刀庫中取出來裝入主軸繼續(xù)進(jìn)行加工的功能部件。對機(jī)械手的具體要求是迅速可靠，準(zhǔn)確協(xié)調(diào)。由于不同的加工中心所使用的換刀機(jī)械手也不盡相同。從手臂的類型來看，有單臂、雙臂機(jī)械手，最常用的有如圖6-22所示的幾種結(jié)構(gòu)形式。

(1)圖6-22(a)是單臂單爪回轉(zhuǎn)式機(jī)械手，帶一個夾爪的手臂可自由回轉(zhuǎn)，裝刀卸刀均靠這個夾爪進(jìn)行，因此換刀時間較長。

(2)圖6-22(b)是單臂雙爪擺動式機(jī)械手，手臂上的一個夾爪只完成從主軸上取下“舊刀”送回刀庫的任務(wù)，而另一個夾爪則執(zhí)行由刀庫取出“新刀”送到主軸的任務(wù)，其換刀時間較單爪回轉(zhuǎn)式機(jī)械手要短。

(3)圖6-22(c)是雙臂回轉(zhuǎn)式機(jī)械手，手臂兩端各有一個夾爪，能夠同時完成“抓刀→拔刀→回轉(zhuǎn)→插刀→返回”等一系列動作。為了防止刀具掉落，各機(jī)械手的活動爪都帶有自鎖機(jī)構(gòu)。由于雙臂回轉(zhuǎn)機(jī)械手的動作比較簡單，而且能夠同時抓取和裝卸機(jī)床主軸和刀庫中的刀具，因此換刀時間可進(jìn)一步縮短，是最常用的一種形式。(c)圖右邊的機(jī)械手在抓取刀具或?qū)⒌毒咚腿氲稁熘鬏S時，其兩臂可伸縮。

(4)圖6-22(d)是雙機(jī)械手，相當(dāng)于兩個單臂單爪機(jī)械手，它們相互配合完成自動換刀動作。

(5)圖6-22(e)是雙臂往復(fù)交叉式機(jī)械手。這種機(jī)械手的兩臂可以進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動，并交叉成一定的角度。一個手臂從主軸上取下“舊刀”送回刀庫，另一個手臂由刀庫中取出“新刀”裝入主軸，整個機(jī)械手可沿某導(dǎo)軌直線移動或圍繞某個轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)刀庫與主軸間的換刀動作。

(6)圖6-22(f)是雙臂端面夾緊式機(jī)械手。它的特點是靠夾緊刀柄的兩個端面來抓取刀具，而其他機(jī)械手均靠夾緊刀柄的外圓表面抓取刀具。

圖6-22雙臂機(jī)械手結(jié)構(gòu)

(a)單臂單爪回轉(zhuǎn)式機(jī)械手；(b)單臂雙爪擺動式機(jī)械手；(c)雙臂回轉(zhuǎn)式機(jī)械手；(d)雙機(jī)械手；(e)雙臂往復(fù)交叉式機(jī)械手；(f)雙臂端面夾緊式機(jī)械手6.4.2刀庫

刀庫是加工中心自動換刀裝置中最主要的部件之一，其容量、布局及具體結(jié)構(gòu)對數(shù)控機(jī)床的總體設(shè)計有很大影響。

1．刀庫的類型

按刀庫的結(jié)構(gòu)形式可分為圓盤式刀庫、鏈?zhǔn)降稁旌拖湫偷稁?。圓盤式刀庫見圖6-23，其結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用也較多。但因刀具采用單環(huán)排列，空間利用率低，因此出現(xiàn)了將刀具在盤中采用雙環(huán)或多環(huán)排列的形式，以增加空間利用率。但這樣使刀庫的外徑擴(kuò)大，轉(zhuǎn)動慣量也增大，選刀時間也增長，所以，圓盤式刀庫一般用于刀具容量較小的刀庫。鏈?zhǔn)降稁烊鐖D6-24所示，它適用于刀庫容量較大的場合。鏈的形狀可以根據(jù)機(jī)床的布局配置，也可將換刀位突出以利于換刀。當(dāng)需要增加鏈?zhǔn)降稁斓牡毒呷萘繒r，只需增加鏈條的長度，在一定范圍內(nèi)，無需變更刀庫的線速度及慣量。一般刀具數(shù)量為30～120把時都采用鏈?zhǔn)降稁?。箱型刀庫的結(jié)構(gòu)也比較簡單，有箱型和線型兩種，如圖6-25和圖6-26-所示。箱型刀庫一般容量比較大，刀庫的空間利用率較高，換刀時間較長，往往用于加工單元式加工中心。線型刀庫容量小，一般在十幾把刀左右，多用于自動換刀的數(shù)控車床，數(shù)控鉆床也有采用。

圖6-23圓盤式刀庫圖6-24鏈?zhǔn)降稁?a)單環(huán)鏈?zhǔn)剑?b)多環(huán)鏈?zhǔn)?/p>

圖6-25箱型刀庫圖6-26線型刀庫另外，按設(shè)置部位的不同，刀庫可以分為頂置式、側(cè)置式、懸掛式和落地式等多種類型。按交換刀具還是交換主軸，刀庫可分為普通刀庫(簡稱刀庫)和主軸箱刀庫。

2．刀庫的容量

所謂刀庫的容量，是指刀庫能存放的刀具數(shù)量。確定刀庫的容量首先要考慮加工工藝的需要。

對若干種工件進(jìn)行分析表明，各種加工所必需的刀具數(shù)量是：4把銑刀可完成工件95%左右的銑削工藝，10把孔加工刀具可完成70%的鉆削工藝，因此14把刀的容量就可完成70%以上工件的鉆銑工藝。如果從完成工件的全部加工所需的刀具數(shù)目統(tǒng)計，則80%的工件(中等尺寸，一般復(fù)雜程度)完成全部加工任務(wù)所需的刀具數(shù)為40種以下。所以對于一般的中、小型立式加工中心，配有14～40把刀具的刀庫就能夠滿足70%～95%的工件加工需要。

3．刀具的選擇方式

目前，刀具的選擇方式主要有順序選刀方式、固定地址選刀方式和任意選刀方式。

(1)順序選刀方式。

選用刀具按順序進(jìn)行，在每次換刀時，刀庫轉(zhuǎn)過一個刀具的位置。這種選刀方式的控制過程簡單，但要求加工前嚴(yán)格按加工順序?qū)⒏鞯毒唔槾尾迦氲蹲?。采用順序選刀方式時，為某一工件準(zhǔn)備的刀具不能用于其他工件的加工。

(2)固定地址選刀方式，

又稱為刀座編碼方式。這種方式對刀庫的刀座進(jìn)行編碼，并將與刀座編碼相對應(yīng)的刀具一一放入指定的刀座中，然后根據(jù)刀座的編碼選取刀具。該方式可使刀柄結(jié)構(gòu)簡化，但刀具不能任意排放，一定要插入對應(yīng)的刀座中。與順序選擇方式相比較，刀座編碼方式的刀具在加工過程中可以重復(fù)使用。

(3)任意選刀方式，

又稱為刀具編碼方式，刀具的編碼直接編在刀柄上，供選刀時識別，而與刀座無關(guān)。刀具可以放入刀庫中的任一刀座，在換刀時可以把卸下的刀具就近安放。這種方法簡化了加工前的刀具準(zhǔn)備工作，也減少了選刀失誤的可能性，是目前采用較多的一種方式。

刀庫選刀方式一般采用就近移動原則，即無論采取哪種選刀方式，在根據(jù)程序指令把下一工序要用的刀具移到換刀位置時，都要向距離換刀最近的方向移動，以節(jié)省選刀時間。

為了擴(kuò)大數(shù)控機(jī)床的工藝范圍，提高生產(chǎn)效率，數(shù)控機(jī)床除了沿坐標(biāo)軸X、Y、Z三個方向的直線進(jìn)給運(yùn)動之外，常常還需要有繞X、Y、Z軸的圓周進(jìn)給運(yùn)動。數(shù)控機(jī)床的圓周進(jìn)給運(yùn)動一般由回轉(zhuǎn)工作臺來實現(xiàn)?；剞D(zhuǎn)工作臺除了用于進(jìn)行各種圓弧加工與曲面加工外，還可以實現(xiàn)精確地自動分度。對于加工中心，回轉(zhuǎn)工作臺已經(jīng)成為一個不可或缺的部件。

數(shù)控機(jī)床中常用的回轉(zhuǎn)工作臺有分度工作臺和數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺。6.5數(shù)控機(jī)床的回轉(zhuǎn)工作臺6.5.1分度工作臺

分度工作臺是按照數(shù)控系統(tǒng)的指令，在需要分度時，工作臺連同工件按規(guī)定的角度回轉(zhuǎn)，

有時也可采用手動分度。分度工作臺只能夠完成分度運(yùn)動，而不能實現(xiàn)圓周運(yùn)動，并且它的分度運(yùn)動只能回轉(zhuǎn)規(guī)定的角度(如90°、6-0°或45°等)。

數(shù)控機(jī)床中，分度工作臺按定位機(jī)構(gòu)不同，分為定位銷式和鼠齒盤式。

鼠齒盤式分度工作臺結(jié)構(gòu)如圖6-27所示，它主要由工作臺面底座、夾緊液壓缸、分度液壓缸和鼠牙盤等零件組成。鼠牙盤是保證分度精度的關(guān)