數(shù)控技術(shù)第七章

1、,第七章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu),一、數(shù)控機(jī)床及其加工過(guò)程的特點(diǎn)1、自動(dòng)化程度高2、高的加工精度及效率3、多工序多功能集成4、高的可靠性和精度保持性數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)包括：機(jī)床的床身、立柱、導(dǎo)軌、主軸部件、進(jìn) 給系統(tǒng)、工作臺(tái)、刀架和刀庫(kù)、自動(dòng)換刀 裝置及其他輔助裝置。,第一節(jié)數(shù)控機(jī)床對(duì)結(jié)構(gòu)的要求,與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了改進(jìn)，主要表 現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： (1)主傳動(dòng)裝置多采用無(wú)級(jí)變速或分段無(wú)級(jí)變速方式，可利 用程序控制主軸的變向和變速，主傳動(dòng)具有較寬的調(diào)速范 圍，數(shù)控機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，傳動(dòng)鏈也大大縮 短。有些數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)已開(kāi)始采用結(jié)構(gòu)緊湊及性 能優(yōu)異的電主軸。 (2

2、)為減小摩擦、消除傳動(dòng)間隙，更多地采用了高效傳動(dòng)部 件，進(jìn)給傳動(dòng)裝置中廣泛采用無(wú)間隙滾珠絲杠傳動(dòng)和無(wú)間 隙齒輪傳動(dòng)，利用貼塑導(dǎo)軌或靜壓導(dǎo)軌來(lái)減少運(yùn)動(dòng)副的摩 擦力，提高傳動(dòng)精度。有些數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給部件直接使用 直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了高速、高靈敏度伺服驅(qū)動(dòng)。,(3)為適應(yīng)連續(xù)的自動(dòng)化加工和提高加工生產(chǎn)率，數(shù)控機(jī) 床機(jī)械結(jié)構(gòu)具有較高的靜、動(dòng)態(tài)剛度和阻尼精度，以及 較高的耐磨性，而且熱變形?。淮采?、立柱、橫梁等主 要支承件采用合理的截面形狀，且采取一些補(bǔ)償變形的 措施，使其具有較高的結(jié)構(gòu)剛度。 (4)為了減少輔助時(shí)間、改善操作性、提高生產(chǎn)率，加工 中心刀庫(kù)采用了刀具自動(dòng)夾緊裝置與自動(dòng)換刀裝置及自 動(dòng)

3、排屑裝置等輔助裝置，可進(jìn)行多工序、多面加工，大 大提高了生產(chǎn)率。,二、數(shù)控機(jī)床對(duì)結(jié)構(gòu)的要求 1. 應(yīng)具有更高的靜、動(dòng)剛度及抗震性能 與普通機(jī)床相比，其靜剛度、動(dòng)剛度應(yīng)提高50%以 上 ，應(yīng)注意合理選擇構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式。 (1) 提高靜剛度的措施 基礎(chǔ)大件采用封閉整體箱形結(jié)構(gòu) 合理布置加強(qiáng)筋 提高部件之間的接觸剛度。,第一節(jié) 數(shù)控機(jī)床對(duì)結(jié)構(gòu)的要求,第一節(jié),第一節(jié) 概 述,(2)提高動(dòng)剛度的措施 改善機(jī)床的阻尼特性（如填充阻尼材料） 床身表面噴涂阻尼涂層 充分利用結(jié)合面的摩擦阻尼 采用新材料，提高抗震性,2.數(shù)控機(jī)床應(yīng)有更小的熱變形 數(shù)控機(jī)床加工中的切削熱、摩擦等均會(huì)引起溫升及 變形而影響加工精度。

4、為確保加工精度，在數(shù)控機(jī)床 結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)中可考慮盡量采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)（如對(duì)稱立 柱等），進(jìn)行強(qiáng)制冷卻（如采用空冷機(jī)），使排屑通 道對(duì)稱布置等措施。 對(duì)于數(shù)控車床的主軸箱，應(yīng)盡量使主軸的熱變形 發(fā)生在刀具切入的垂直方向上。在結(jié)構(gòu)上還應(yīng)盡可能 減小主軸中心與主軸向地面的距離。 某些機(jī)床用預(yù)拉的方法減少絲杠的熱變形。,3. 數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的精度及其靈敏性亦極 大地影響到零件加工精度，要提高數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)精 度可采取降低執(zhí)行件的質(zhì)量，減小靜、動(dòng)摩擦系數(shù)之 差，清除傳動(dòng)件間間隙，提高傳動(dòng)剛度等措施。數(shù)控 機(jī)床運(yùn)動(dòng)件之間的摩擦要小，要消除傳動(dòng)系統(tǒng)的間隙 ，達(dá)到低速時(shí)無(wú)爬行，高速時(shí)快速響應(yīng)。 改善摩擦

5、特性，使導(dǎo)軌靜摩擦盡量接近動(dòng)摩擦。 采用低摩擦副材料：塑料鑄鐵 高性能潤(rùn)滑油：增大油膜強(qiáng)度,4. 數(shù)控機(jī)床應(yīng)有更好的宜人性 從使用數(shù)控機(jī)床的操作 使用角度出發(fā)，機(jī)床結(jié) 構(gòu)布局應(yīng)有良好的人機(jī) 關(guān)系（如面板、操作臺(tái) 位置布置等）和較高的 環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。,第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的布局特點(diǎn),數(shù)控機(jī)床的總體結(jié)構(gòu)布局應(yīng)既滿足從機(jī)床性能、加 工適應(yīng)范圍等內(nèi)部因素考慮確定各構(gòu)件間位置, 同時(shí) 亦滿足從外觀、操作、管理到人機(jī)關(guān)系等外部因素考 慮安排機(jī)床總布局。 數(shù)控機(jī)床不同的布局形式給機(jī)床工作帶來(lái)了不同的 影響，從而形成不同的特點(diǎn)，其影響主要表現(xiàn)在如下 幾個(gè)方面： 1、不同布局適應(yīng)不同的工件形狀、尺寸及重量 2、不同布局

6、有不同的運(yùn)動(dòng)分配及工藝范圍 3、不同布局有不同的機(jī)床結(jié)構(gòu)性能 4、不同布局影響機(jī)床操作方便程度,一、數(shù)控車床的布局結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 不同的機(jī)床布局使機(jī)床操作中工作（如工件、刀具裝 卸、切屑清理、加工觀察等）方便程度不同。圖為數(shù)控 車床的幾種不同布局方案，其中立床身排屑最方便， 切屑直接落入自動(dòng)排屑的運(yùn)輸裝置；斜床身排屑亦較方 便；橫床身加工觀察與排屑均不易。,第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的布局特點(diǎn),車床導(dǎo)軌采用寬支撐V平導(dǎo)軌，絲杠在兩導(dǎo)軌之間,垂直床身,二、數(shù)控銑床及加工中心布局結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1、不同布局適應(yīng)于不同工件形狀、尺寸及重量 圖為數(shù)控銑床四種布局方案，適應(yīng)的工件重量、尺寸卻不 同。(a)適應(yīng)較輕工件，（b)

7、適應(yīng)較大尺寸工件，（c)適應(yīng) 較重工件， (d)適應(yīng)更重更大工件。,2、不同布局有不同的運(yùn)動(dòng)分配及工藝范圍 圖為數(shù)控鏜銑床的三種布局方案(a)主軸立式布置， 上下 運(yùn)動(dòng)，對(duì)工件頂面進(jìn)行加工；(b)主軸臥式布置，加上分 度工作臺(tái)的配合，可加工工件多個(gè)側(cè)面;(c)在(b)基礎(chǔ)上再 増加一個(gè)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)， 可完成工件上更多 內(nèi)容的加工。,3、不同布局有不同的機(jī)床結(jié)構(gòu)性能 圖中數(shù)控臥式鏜銑床，(a)(b)為T形床身布局，工作臺(tái)支承于床身，剛度好，工作臺(tái)承載能力強(qiáng); (c)(d)工作臺(tái)為十字形布局，其中(c)主軸箱懸掛于單立柱一側(cè)，使柱受偏載，(d)主軸箱裝在框式立柱中間，對(duì)稱布局，受力后變形小，有利于提高

8、加工精度。,固定立柱立式加工中心 與臥式加工中心 相比結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 占地面積小。,滑枕立式加工中心,O型整體床身 立式加工中心,移動(dòng)立柱臥式 加工中心,4、五面加工中心 具有立式加工中心和臥式加工中心的功能，工件一次安 裝后能完成除安裝面外的所有側(cè)面和頂面等五個(gè)面的加工 ，也稱為萬(wàn)能加工中心或復(fù)合加工中心。 它有兩種形式：一種是其主軸可以旋轉(zhuǎn)90，可以進(jìn)行 立式和臥式加工;另一種是其主軸不改變方向，而由工作 臺(tái)帶著工件旋轉(zhuǎn)90，完成對(duì)工件五個(gè)表面的加工。 優(yōu)點(diǎn)：可以最大限度地減少工件的裝夾次數(shù)，減小工件的 形位誤差，從而提高生產(chǎn)效率，降低加工成本。 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高、占地面積大，所以它的使

9、用遠(yuǎn) 不如其他類型的加工中心。,第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)部件,1、傳動(dòng)系統(tǒng)作用 產(chǎn)生主切削力 2、對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的要求 足夠的轉(zhuǎn)速范圍 足夠的功率和扭矩 各零部件應(yīng)具有足夠的精度、強(qiáng)度、剛度和抗振性 噪聲低、運(yùn)行平穩(wěn),一、主運(yùn)動(dòng)的變速形式 1.采用變速齒輪傳動(dòng) 采用少數(shù)幾對(duì)齒輪降速， 用液壓撥叉或電磁離合器 自動(dòng)變速，電機(jī)主軸仍為 無(wú)級(jí)變速，實(shí)現(xiàn)分段無(wú)級(jí) 變速。 該方式扭矩大，噪聲大， 一般用于大中型數(shù)控機(jī)床。,第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)部件,2.采用同步齒形帶傳動(dòng) 采用直流或交流主軸伺服電機(jī)，由同步齒形帶傳動(dòng)至主 軸，該方式主軸箱及主軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主軸部件剛性好；傳 動(dòng)效率高、平穩(wěn)、噪聲??；不需潤(rùn)

10、滑; 但由于輸出扭矩小， 低速性能不太好，在中檔機(jī)床中應(yīng)用較多。,第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng),3.采用主軸電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)（一體化主軸，電主軸） 由主軸電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，電機(jī)、主軸合二為一， 主軸為 電機(jī)的轉(zhuǎn)子。一般應(yīng)用于高速機(jī)床。 目前最高可達(dá)200000 r/min。其缺點(diǎn)是電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生 的振動(dòng)和熱量將直接影響到主軸，因此，主軸組件的整機(jī)平衡、溫度控制和冷卻是內(nèi)裝式電機(jī)主軸的關(guān)鍵問(wèn)題。,第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng),二、主軸部件 功用：夾持工件或刀具實(shí)現(xiàn)切削運(yùn)動(dòng)；傳遞運(yùn)動(dòng)及切 削加工所需要的動(dòng)力。 組成：主軸、支承、傳動(dòng)零件、夾持刀具或工件的附 件及輔助零部件。 1.主軸端部的結(jié)構(gòu)形式 端部用于

11、安裝刀具或夾持工件的夾具，因此，要保 證刀具或夾具定位（軸向、定心）準(zhǔn)確，裝夾可靠、 牢固，而且裝卸方便。 目前，主軸的端部形狀已標(biāo)準(zhǔn)化。,2.主軸的支承 目前數(shù)控機(jī)床主軸軸承配置有三種主要形式。 （1）前支承采用雙列短圓柱滾子軸承和 60度角接觸 雙列向心推力球軸承，后支承采用成對(duì)向心推力球軸 承。此種結(jié)構(gòu)普遍應(yīng)用于各種數(shù)控機(jī)床，其綜合剛度 高，可以滿足強(qiáng)力切削要求。,第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng),（2）前支承采用多個(gè)高精度向心推力球軸承，這種 配置具有良好的高速性能，但它的承載能力較小，適 用于高速輕載和精密 數(shù)控機(jī)床。 （3）前支承采用雙列圓錐滾子軸承，后支承為單列圓 錐滾子軸承，其經(jīng)向

12、和軸向剛度很高，能承受重載荷.但這種結(jié)構(gòu)限制了主軸最高轉(zhuǎn)速，因此適用于中等精度低速重載數(shù)控機(jī)床。,第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng),3.主軸準(zhǔn)停裝置 主軸準(zhǔn)停也叫主軸定向。在加工中心等數(shù)控機(jī)床上, 由于有機(jī)械手自動(dòng)換刀，要求刀柄上的鍵槽對(duì)準(zhǔn)主軸 的端面鍵上，因此主軸每次必須停在一個(gè)固定準(zhǔn)確的 位置上，以利于機(jī)械手換刀。 4. 其他機(jī)構(gòu) 數(shù)控車床能夠加工各種螺紋，這就需要安裝與主軸 同步運(yùn)轉(zhuǎn)的脈沖編碼器，以便發(fā)出檢測(cè)脈沖信號(hào)使主 軸的旋轉(zhuǎn)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)相協(xié)調(diào)。,第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng),第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng),一、對(duì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的要求 高的傳動(dòng)精度與定位精度 寬的進(jìn)給調(diào)速范圍 響應(yīng)速度要快 無(wú)

13、間隙傳動(dòng) 穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng) 使用維護(hù)方便 二、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的基本形式 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以分為直線運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)兩大類。,第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的主要有： （1）通過(guò)絲杠（通常為滾珠絲杠或靜壓絲杠）螺母副，將伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)。 （2）通過(guò)齒輪、齒條副，將伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)。 （3）直接采用直線電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 實(shí)現(xiàn)圓周運(yùn)動(dòng)的一般采用蝸輪蝸桿副。,第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),(一) 減速機(jī)構(gòu) 1.齒輪傳動(dòng)裝置 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的 開(kāi)環(huán)系統(tǒng)傳動(dòng)比： 步距角，脈沖當(dāng)量，P滾珠絲杠的導(dǎo)程 上式計(jì)算出從電機(jī)到絲杠之

14、間的總傳動(dòng)比，現(xiàn)在要解決兩個(gè)問(wèn)題： 如果多級(jí)傳動(dòng)，需要幾級(jí)傳動(dòng)？ 每一級(jí)傳動(dòng)比如何確定？,傳動(dòng)級(jí)數(shù)確定： 根據(jù)數(shù)學(xué)歸納，得出最佳傳動(dòng)級(jí)數(shù)為 n3lgi總 傳動(dòng)比分配： 按最小慣量的要求選擇降速比。,第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),兩對(duì)齒輪折算到電機(jī)軸上的總慣量為： 令 ，得到最小慣量的條件 從而 對(duì)于三級(jí)傳動(dòng)，各級(jí)傳動(dòng)比為,第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),(二)滾珠絲杠副機(jī)構(gòu) 1.滾珠絲杠副的特點(diǎn) 摩擦系數(shù)小，傳動(dòng)效率高，是常規(guī)絲杠的34倍； 靈敏度高，傳動(dòng)平穩(wěn)，不易產(chǎn)生爬行，隨動(dòng)精度和 定位精度高； 磨損小，壽命長(zhǎng)，精度保持性好； 可通過(guò)預(yù)緊和間隙消除 措施提高軸間剛度和反 向精度； 運(yùn)動(dòng)具

15、有可逆性； 不能自鎖。,第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),滾珠絲杠螺母副,第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),2.滾珠絲杠副的主要尺寸參數(shù) (1)公稱直徑d0。指滾珠與螺紋滾道在理論接觸角狀 態(tài)時(shí)包絡(luò)滾珠中心的圓柱直徑。系列尺寸：6，8，10，12，16，20，25，32，40，50，63，80，100, 125, 160，200。 (2)基本導(dǎo)程P0 。絲杠相對(duì)于螺母轉(zhuǎn)過(guò)一周時(shí)螺母基 準(zhǔn)點(diǎn)的軸向位移。系列尺寸：1，2.5, 3, 4, 5, 6， 8，10，12，16，20，25，32，40。 (3)導(dǎo)程P 。絲杠相對(duì)于螺母轉(zhuǎn)過(guò)某一任意角度時(shí)螺 母基準(zhǔn)點(diǎn)的軸向位移。 (4)滾珠直徑db。一般取db

16、0.6P0。,第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),3.滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu) 滾珠的循環(huán)方式有外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩種。滾珠在返回過(guò)程中與絲杠脫離接觸的為外循環(huán)，滾珠循環(huán)過(guò)程中與絲杠始終接觸的為內(nèi)循環(huán)。 循環(huán)中的滾珠叫工作滾珠，工作滾珠所走過(guò)的滾道叫工作圈數(shù)。,第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠,外循環(huán)滾珠絲杠,第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),4.滾珠絲杠螺母副軸向間隙的調(diào)整 滾珠絲杠的傳動(dòng)間隙是軸向間隙，消除間隙的方法常采用雙螺母結(jié)構(gòu)，利用兩個(gè)螺母的相對(duì)軸向位移。 常用的雙螺母絲杠消除間隙的方法有： 1）墊片調(diào)隙式 調(diào)整墊片的厚度使螺 母產(chǎn)生軸向位移，以達(dá) 到消除間隙和產(chǎn)生預(yù)拉 緊力的目的。

17、 特點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單、可靠性好、 剛度高以及裝卸方便。但調(diào) 整費(fèi)時(shí)，并且在工作中不能 隨意調(diào)整。,第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),2）螺母調(diào)隙式 一個(gè)螺母的外端有凸 緣而另一個(gè)螺母的外 端沒(méi)有凸緣而制有螺 紋，它伸出套筒外， 并用兩個(gè)圓螺母固定 著。旋轉(zhuǎn)圓螺母時(shí)， 即可消除間隙。 特點(diǎn)是調(diào)整方便，使用中隨時(shí) 可以調(diào)整，但調(diào)整精度不高，剛度不高。,第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),3）齒差調(diào)隙式 在兩個(gè)螺母的凸緣上各 制有圓柱齒輪，兩者齒數(shù) 相差一個(gè)齒。當(dāng)兩個(gè)滾珠 螺母相對(duì)于套筒同方向轉(zhuǎn) 動(dòng)相同齒數(shù)時(shí)，一個(gè)滾珠 螺母對(duì)另一個(gè)滾珠螺母產(chǎn) 生相對(duì)角位移。一個(gè)螺母轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒的軸向位移t/z1，各轉(zhuǎn)一個(gè)齒，則

18、調(diào)整量為： S= t(1/z1-1/z2) =1/z1z2 當(dāng)z1=99，z2=100，t=10mm，S=10/99001um 特點(diǎn)是調(diào)整精度高，剛度高。,第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),5. 滾珠絲杠副的標(biāo)注方法 循環(huán)方式 預(yù)緊方式 公稱直徑 基本導(dǎo)程 負(fù)荷滾珠總?cè)?shù) 精度等級(jí) 螺紋旋向 浮動(dòng)式 F 雙螺母齒差預(yù)緊 C 插管式 C 內(nèi)循環(huán) 雙螺母墊片預(yù)緊 D 外循環(huán) 固定式 G 預(yù)緊方式 雙螺母螺紋預(yù)緊 L 螺旋槽式 L 單螺母變導(dǎo)程自預(yù)緊B 螺旋旋向?yàn)樽蟆⒂倚?，只?biāo)左旋代號(hào)為L(zhǎng)H，右旋不標(biāo)。 例 CTC63103.53.5/20001600 表示為插管突出式外循環(huán)（CT），雙螺母齒差預(yù)緊（

19、C）的滾 珠絲杠副，公稱直徑63mm，基本導(dǎo)程10mm，負(fù)荷滾珠總?cè)?shù) 3.5圈，精度等級(jí)3.5級(jí)，螺紋旋向?yàn)橛倚?，絲杠全長(zhǎng)為 2000mm，螺紋長(zhǎng)度為1600mm。,_,_,第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),6. 滾珠絲杠的支承方式 (a)雙推-自由式。(b)雙推-簡(jiǎn)支式。 (c)單推-單推式。(d)雙推-雙推式。,第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),三、齒輪傳動(dòng)間隙的消除措施 (1)偏心軸套調(diào)整法 電機(jī)1是通過(guò)偏心軸套2 裝到殼體上，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)偏 心軸套的轉(zhuǎn)角，就能夠方 便地調(diào)整兩嚙合齒輪的中 心距，從而消除了圓柱齒 輪正、反轉(zhuǎn)時(shí)的齒側(cè)隙。,第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳

20、動(dòng)系統(tǒng),(2)錐度齒輪調(diào)整法 在加工齒輪1和2時(shí)， 將分度圓柱面改變成帶 有小錐度的圓錐面，使 其齒厚在齒輪的軸向稍 有變化。裝配時(shí)只要改 變墊片3的厚度就能調(diào)整 兩個(gè)齒輪的軸向相對(duì)位 置，從而消除了齒側(cè)間隙.,(3) 柔性調(diào)整法,1. 軸向彈簧調(diào)整法,2. 周向彈簧調(diào)整法,第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),(4) 斜齒輪傳動(dòng)間隙消除,第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),(5) 鍵連接間隙的消除,第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),四、機(jī)床導(dǎo)軌 功用：支承、導(dǎo)向 1.對(duì)導(dǎo)軌的要求 (1)導(dǎo)向精度高 無(wú)論空載或切削加工時(shí)，導(dǎo)軌均應(yīng)有足夠的精度 影響因素：結(jié)構(gòu)，制造、裝配誤差及導(dǎo)軌及其支承件的剛度和熱變形

21、(2)耐磨性能好 導(dǎo)軌在長(zhǎng)期使用過(guò)程中保持較高的導(dǎo)向精度 影響因素：導(dǎo)軌的磨損、結(jié)構(gòu)（采用滾動(dòng)導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌）,(3)足夠的剛度 導(dǎo)軌受力變形會(huì)影響部件之間的導(dǎo)向精度和相對(duì)位置，要求導(dǎo)軌有足夠的剛度。 為減輕或平衡外力的影響，數(shù)控機(jī)床常采用加大導(dǎo)軌面的尺寸或添加輔助導(dǎo)軌的方法來(lái)提高剛度。 (4)低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性 要使導(dǎo)軌的摩擦阻力小，運(yùn)動(dòng)輕便，低速運(yùn)動(dòng)時(shí)無(wú)爬行現(xiàn)象。 (5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好 導(dǎo)軌的制造和維修要方便，在使用時(shí)便于調(diào)整和維護(hù)。,2、導(dǎo)軌的種類和特點(diǎn) 按運(yùn)動(dòng)軌跡：直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌、圓運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌 按工作性質(zhì)：主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌、調(diào)整導(dǎo)軌 按摩擦性質(zhì)：滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌 (1)

22、滑動(dòng)導(dǎo)軌 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、剛度好、抗振性高 缺點(diǎn)：靜摩擦因數(shù)大在低速(160mm /min)時(shí)易出 現(xiàn)爬行現(xiàn)象。,提高耐磨性或改善摩擦特性，選用合適的導(dǎo)軌材料,塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌 塑料導(dǎo)軌常用在導(dǎo)軌副的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌上，與之相配的 金屬導(dǎo)軌是鑄鐵或鋼質(zhì)導(dǎo)軌。 1)聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶（貼塑導(dǎo)軌）,2)環(huán)氧型耐磨涂層（注塑導(dǎo)軌）,(2)滾動(dòng)導(dǎo)軌 導(dǎo)軌面間放滾動(dòng)體(滾珠、滾柱、滾針)，使導(dǎo)軌面 間成為滾動(dòng)摩擦。 優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、摩擦阻力小，運(yùn)動(dòng)均勻、不易出現(xiàn) 爬行現(xiàn)象、 牽引力小、移動(dòng)輕便、磨損小、精度保 持性好、壽命長(zhǎng) 缺點(diǎn)：抗振性較差、對(duì)防護(hù)要求較高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制 造比較困難成本較高。 1)導(dǎo)軌的

23、類型 滾珠導(dǎo)軌 結(jié)構(gòu)緊湊、制造容易、成本低,因?yàn)槭屈c(diǎn)接觸，剛度低、承載能力低。 適合于切削力小、顛覆力小的場(chǎng)合。如磨床。,滾柱導(dǎo)軌 承載能力大、剛度高。 導(dǎo)軌面平行度要求高 （滾柱的偏移、側(cè)向 滑動(dòng)，磨損加劇、 降 低精度）。 適合于載荷較大的機(jī)床 。,滾針導(dǎo)軌 當(dāng)結(jié)構(gòu)尺寸受限制時(shí)，可采用直徑較小的滾柱，這種導(dǎo)軌稱為滾針導(dǎo)軌。 結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力大 。但摩擦較大。 經(jīng)過(guò)滾動(dòng)導(dǎo)軌的預(yù)緊可提高剛度(3倍左右)。,(3)靜壓導(dǎo)軌 1)導(dǎo)軌面通壓力油形成油膜，處于純液體摩擦狀態(tài)。 摩擦系數(shù)極低，極高，無(wú)爬行、磨損，精度保持性 好，油膜吸振，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。 但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、供油系統(tǒng)要求高、成本高。 2) 類型

24、開(kāi)式靜壓導(dǎo)軌,閉式靜壓導(dǎo)軌,一、自動(dòng)換刀裝置的形式 自動(dòng)換刀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式隨機(jī)床類型不同而不同。 1.回轉(zhuǎn)刀架換刀 回轉(zhuǎn)刀架的換刀動(dòng)作 2.更換主軸換刀,第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀系統(tǒng),刀架抬起,刀架轉(zhuǎn)位,刀架壓緊,優(yōu)點(diǎn)：換刀時(shí)間短，換刀的可靠性強(qiáng)。,缺點(diǎn)：主軸系統(tǒng)的剛度較差。,適用場(chǎng)合：適應(yīng)于工序較少、精度要求不太高的機(jī)床,回轉(zhuǎn)刀架換刀,3.更換主軸箱換刀,適用場(chǎng)合：適用于箱體類零件的加工,第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀系統(tǒng),4. 帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀系統(tǒng) 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，換刀過(guò)程動(dòng)作多，換刀時(shí)間長(zhǎng)。 適用場(chǎng)合：多用于鉆床、鏜銑床和數(shù)控組合機(jī)床。,組成,刀庫(kù) 選刀系統(tǒng) 刀具交換機(jī)構(gòu) 刀具自動(dòng)裝卸機(jī)

25、構(gòu),第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀系統(tǒng),第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀系統(tǒng),二、刀庫(kù) 1、刀庫(kù)的功能 功能：儲(chǔ)存加工工序所需的各種刀具及輔助工具。 2、刀庫(kù)的種類 (1)直線式 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，刀庫(kù)容量小，一般可容納8-12把 刀具，故少用。,第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀系統(tǒng),(2)鼓輪式（圓盤式） 單鼓輪式,刀具、鼓輪軸線平行,刀具、鼓輪軸線垂直,第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀系統(tǒng),刀庫(kù)的種類,盤式刀庫(kù),特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，應(yīng)用較多，但刀具單環(huán)排列, 空間利用率低，適用于刀庫(kù)容量較小的場(chǎng)合，一般不 多于50-60把刀。,刀具、鼓輪軸線成銳角,第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀系統(tǒng),特點(diǎn)：刀庫(kù)空間利用率較高，但裝刀

26、、取刀機(jī)構(gòu)復(fù) 雜，僅適用于機(jī)床空間有限制而刀庫(kù)容量較大的場(chǎng)合,鼓輪端面上雙環(huán)排列,鼓輪端面上多環(huán)排列,鼓輪彈倉(cāng)式,第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀系統(tǒng),多鼓輪式,雙鼓輪式,第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀系統(tǒng),特點(diǎn)：不同類型的刀具及輕重型刀具可分別放置， 空間利用率高，但傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)控制裝置復(fù)雜，適 用于刀庫(kù)容量大的場(chǎng)合。,三鼓輪式 行星鼓輪式,第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀系統(tǒng),(3)鏈?zhǔn)?特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，刀庫(kù)容量大，可充分利用空間， 通常為軸向取刀，位置精度較低，適用于刀庫(kù)容量大 的場(chǎng)合。,單環(huán)鏈?zhǔn)?第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀系統(tǒng),龍門加工中心,第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀系統(tǒng),多環(huán)鏈?zhǔn)?第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床

27、的自動(dòng)換刀系統(tǒng),特點(diǎn)：刀庫(kù)結(jié)構(gòu)緊湊，空間利用率高，但換刀時(shí)間 較長(zhǎng)，小直徑刀具為軸向取刀，大直徑刀具 為徑向 取刀，布局不靈活，通常刀庫(kù)安置在工作臺(tái)上，應(yīng)用 較少。,(4)格子箱式,單面網(wǎng)格式,第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀系統(tǒng),特點(diǎn)：刀庫(kù)容量大，輔助裝置較復(fù)雜，用于需刀庫(kù) 容量大的機(jī)床上。,多面網(wǎng)格式,第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀系統(tǒng),可裝20把刀的無(wú)臂式ATC刀具庫(kù),可裝24把刀的有臂式ATC刀具庫(kù),第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀系統(tǒng),可裝32把刀的有臂式刀具庫(kù),可裝60把刀的刀具庫(kù),第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀系統(tǒng),三、刀具的選擇方式 按數(shù)控裝置的刀具選擇指令，從刀庫(kù)中挑選各工序 所需要的刀具的操作

28、，稱為自動(dòng)換刀。目前有順序選 擇和任意選擇兩種方式。 1.順序選擇方式 刀具的順序選擇方式是將刀具按加工工序的順序， 依次放人刀庫(kù)的每一個(gè)刀座內(nèi)。每次換刀時(shí)，刀庫(kù)按 順序轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)刀座的位置，并取出所需要的刀具。已 經(jīng)使用過(guò)的刀具可以放回原來(lái)的刀座內(nèi)，也可以按順 序放入下一個(gè)刀座內(nèi)。,特點(diǎn)： 不需要刀具識(shí)別裝置，而且驅(qū)動(dòng)控制也較簡(jiǎn)單，可以直接由刀庫(kù)的分度來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，刀具的順序選擇方式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。 更換不同工件時(shí)，須重新排列刀庫(kù)中的刀具順序。刀庫(kù)中的刀具在不同的工序中不能重復(fù)使用，相應(yīng)地增加了刀具的數(shù)量和刀具的容量，降低了刀具和刀庫(kù)的利用率。此外，裝刀時(shí)必須十分謹(jǐn)慎，如果刀具不

29、按順序裝在刀庫(kù)，將會(huì)造成嚴(yán)重事故。,2.任意選擇方式 采用任意選擇方式的自動(dòng)換刀系統(tǒng)中必須有刀具識(shí) 別裝置。這種方式是根據(jù)程序指令的要求來(lái)選擇所需 要的刀具，刀具在刀庫(kù)中不必按照工件的加工順序排 列，可任意存放。每把刀具（或刀座）都編上代碼， 自動(dòng)換刀時(shí)，刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)，每把刀具（或刀座）都經(jīng)過(guò) “刀具識(shí)別裝置”接受識(shí)別。當(dāng)某把刀具的代碼與數(shù) 控指令的代碼相符合時(shí)，該把刀具被選中，并將刀具 送到換刀位置，等待機(jī)械手來(lái)抓取。,優(yōu)點(diǎn)： 刀庫(kù)中刀具的排列順序與工件加工順序無(wú)關(guān)，相同 的刀具可重復(fù)使用。因此，刀具數(shù)量比順序選擇法的 刀具可少一些，刀庫(kù)也相應(yīng)的小一些。 任意選擇法須對(duì)刀具編碼，編碼方式主要有三

30、種： （1）刀具編碼方式 （2）刀座編碼方式 （3）編碼附件方式,（1）刀具編碼方式 這種方式是采用特殊的刀柄結(jié)構(gòu)進(jìn)行編碼。 由于每把刀具都有自己的代碼，因此，可以存放 于刀庫(kù)的任一刀座中。 刀庫(kù)中的刀具在不同的工序中也就可重復(fù)使用， 用過(guò)的刀具也不一定放回原刀座中，這對(duì)裝刀和選刀 都十分有利，刀庫(kù)的容量也可相應(yīng)地小減小，而且還 可避免由于刀具存放在刀庫(kù)中的順序差錯(cuò)而造成的事 故。,刀具編碼的具體結(jié)構(gòu)如圖所示。 在刀柄1后端的拉桿4上套裝著等間隔的編碼環(huán)2 由鎖緊螺母3固定。編碼環(huán)既可以是整體的，也可由 圓環(huán)3組成。編碼環(huán)直徑有大小兩種，大直徑的為二 進(jìn)制的“1”，小直徑為“0”。通過(guò)這兩種圓

31、環(huán)的不 同排列，可以得到一系列代碼。例如由六個(gè)大小直徑 的圓環(huán)便可組成能區(qū)別63種刀具的代碼。,（2）刀座編碼方式 這種編碼方式對(duì)刀庫(kù)中每個(gè)刀座都進(jìn)行編碼，刀 具也編號(hào)，并將刀具放到與其號(hào)碼相符合的刀座中。 換刀時(shí)刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)，使各個(gè)刀座依次經(jīng)過(guò)識(shí)刀器，直至 找到規(guī)定的刀座，刀庫(kù)便停止旋轉(zhuǎn)。 由于這種編碼方式取消了刀柄中的編碼環(huán)，使刀 柄結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。在自動(dòng)換刀過(guò)程中必須將用過(guò)的刀 具放回原來(lái)的刀座中，增加了換刀的動(dòng)作。刀座編碼 的突出優(yōu)點(diǎn)是刀具在加工過(guò)程中可以重復(fù)使用。,如圖所示為圓盤刀庫(kù)的刀座編碼裝置。 在圓盤的圓周上均布若干個(gè)刀座，其外側(cè)邊緣上 裝有相應(yīng)的刀座編碼塊1，在刀庫(kù)的下放裝有固定不

32、 動(dòng)的刀座識(shí)別裝置2。刀座編碼的識(shí)別與上述刀具編 碼的識(shí)別原理完全相同。,（3）編碼附件方式 編碼附件方式可分為編碼鑰匙、編碼卡片、編碼 桿和編碼盤等。 應(yīng)用最多的是編碼鑰匙。這種方式是先給刀具都 縛上一把表示該刀具號(hào)的編碼鑰匙，當(dāng)把個(gè)刀具放入 刀庫(kù)中時(shí)，識(shí)別裝置可以通過(guò)識(shí)別刀具上的號(hào)碼來(lái)選 取該鑰匙旁邊的刀具。,鑰匙的兩邊最多可帶有22個(gè)方齒，圖中除導(dǎo)向用的兩個(gè)方外，共有20個(gè) 圖中可區(qū)別9999刀具。,鑰匙沿著水平方向的鑰匙縫插入鑰匙孔座，然后順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)90度，處于鑰匙代碼突起6 的第一彈簧片5被撐起，表示代碼“1”，處于代碼凹處的第二彈簧片3保持原狀，表示代碼“0”。由于鑰匙上每個(gè)凹

33、凸部分的旁邊均有相應(yīng)的炭刷4或1，故可將鑰匙各個(gè)凸凹部分識(shí)別出來(lái)，即識(shí)別出相應(yīng)的刀具。,這種編碼方式稱為臨時(shí)性編碼，因?yàn)閺牡蹲腥〕?刀具時(shí)，刀座中的編碼鑰匙也取出，刀庫(kù)中原來(lái)編碼 隨之消失。因此，這種方式具有更大的靈活性。采用 這種編碼方式用過(guò)的刀具不必放回原來(lái)的刀座。,四、刀具（刀座）識(shí)別裝置 刀具識(shí)別裝置是可任意選擇刀具的自動(dòng)換刀系統(tǒng)中 重要組成部分，常用的有以下幾種。 1接觸式刀具識(shí)別裝置 2非接觸式刀具識(shí)別裝置 3. 利用PC(可編程控制器)實(shí)現(xiàn)隨機(jī)換刀,1接觸式刀具識(shí)別裝置 識(shí)別原理如圖所示。 編碼環(huán)4 大直徑的環(huán)表示二進(jìn)制的“1”， 小直徑的環(huán)為“0”， 刀具識(shí)別裝置2， 觸針3

34、，每個(gè)觸針與相應(yīng)繼電器相聯(lián)，當(dāng)各繼電器 讀出的數(shù)碼與所選刀具的編碼一致時(shí)，由控制裝置發(fā) 出信號(hào)，使刀庫(kù)停轉(zhuǎn)，等待換刀。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，觸針有磨損，故壽命較短，可 靠性較差，且難于快速選刀。,2非接觸式刀具識(shí)別裝置 非接觸式刀具識(shí)別裝置沒(méi)有機(jī)械直接接觸，因而無(wú)磨損、無(wú)噪聲、壽命長(zhǎng)、反應(yīng)速度快。 適應(yīng)于高速、換刀頻繁的工作場(chǎng)合。 常用的有磁性識(shí)別和光電識(shí)別法。,利用磁性材料和非磁性材料感應(yīng)強(qiáng)弱不同，通過(guò)感 應(yīng)線圈讀取代碼。上圖所示為一種用于刀具編碼的磁 性識(shí)別裝置。編碼環(huán)4，檢測(cè)線圈6 。一次線圈5中輸 入交流電壓時(shí)，如編碼環(huán)為導(dǎo)磁材料，則磁感應(yīng)較 強(qiáng)，在二次線圈7中產(chǎn)生較大的感應(yīng)電壓。 當(dāng)編碼

35、的號(hào)碼與指令刀號(hào)相符時(shí)，控制電路發(fā)出 信號(hào)。使刀庫(kù)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，等待換刀。,非接觸式光電識(shí)別法光學(xué)纖維刀具識(shí)別裝置 這種裝置利用光導(dǎo)纖維良好的光傳導(dǎo)特性，采用 多束光導(dǎo)纖維構(gòu)成閱讀頭。用靠近的二束光導(dǎo)纖維來(lái) 閱讀二進(jìn)制碼的一位時(shí)，其中一束將光源投射到能反 光或不能反光(被涂黑)的金屬表面， 另一束光導(dǎo)纖維將反射光送至光電 轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，以判斷正 對(duì)這二束光導(dǎo)纖維的金屑表面有無(wú) 反射光，有反射時(shí)(表面光亮)為 “1”,無(wú)反射時(shí)(表面涂黑)為“0”， 如圖所示。,3. 利用PC(可編程控制器)實(shí)現(xiàn)隨機(jī)換刀 刀庫(kù)上的刀具能與主軸上的刀具任意地直接交換， 即隨機(jī)換刀。主軸上換來(lái)的新刀號(hào)及還回刀庫(kù)上的 刀具號(hào)，均在PC內(nèi)部相應(yīng)地存儲(chǔ)單元記憶。隨機(jī)換 刀控制方式需要在PC內(nèi)部設(shè)置一個(gè)模擬刀庫(kù)的數(shù)據(jù) 表，其長(zhǎng)度和表內(nèi)設(shè)置的數(shù)據(jù)與刀庫(kù)的位置數(shù)和刀 具號(hào)相對(duì)應(yīng)。 這種方法主要由軟件完成選刀，從而消除了由于識(shí) 刀裝置的穩(wěn)定性、可靠世所帶來(lái)的選刀失