數(shù)控機床機械裝置設(shè)計課件

1、第七章第七章 數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)一、一、數(shù)控機床及其加工過程的特點數(shù)控機床及其加工過程的特點1 1、自動化程度高、自動化程度高2 2、高的加工精度及效率、高的加工精度及效率3 3、多工序多功能集成、多工序多功能集成4 4、高的可靠性和精度保持性、高的可靠性和精度保持性數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)包括：數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)包括：機床的床身、立柱、導軌、主軸部件、進機床的床身、立柱、導軌、主軸部件、進 給系統(tǒng)、工給系統(tǒng)、工作臺、刀架和刀庫、自動換刀作臺、刀架和刀庫、自動換刀 裝置及其他輔助裝置裝置及其他輔助裝置。第一節(jié)數(shù)控機床對結(jié)構(gòu)的要求第一節(jié)數(shù)控機床對結(jié)構(gòu)的要求與普通機床相比，數(shù)控機床在結(jié)

2、構(gòu)上進行了改進，主要表與普通機床相比，數(shù)控機床在結(jié)構(gòu)上進行了改進，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：現(xiàn)在以下幾個方面：(1)(1)主傳動裝置多采用無級變速或分段無級變速方式，可利主傳動裝置多采用無級變速或分段無級變速方式，可利用程序控制主軸的變向和變速，主傳動具有較寬的調(diào)速范用程序控制主軸的變向和變速，主傳動具有較寬的調(diào)速范圍，數(shù)控機床的機械傳動結(jié)構(gòu)大為簡化，傳動鏈也大大縮圍，數(shù)控機床的機械傳動結(jié)構(gòu)大為簡化，傳動鏈也大大縮短。有些數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)已開始采用結(jié)構(gòu)緊湊及性短。有些數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)已開始采用結(jié)構(gòu)緊湊及性能優(yōu)異的電主軸。能優(yōu)異的電主軸。(2)(2)為減小摩擦、消除傳動間隙，更多地采用了高

3、效傳動部為減小摩擦、消除傳動間隙，更多地采用了高效傳動部件，進給傳動裝置中廣泛采用無間隙滾珠絲杠傳動和無間件，進給傳動裝置中廣泛采用無間隙滾珠絲杠傳動和無間隙齒輪傳動，利用貼塑導軌或靜壓導軌來減少運動副的摩隙齒輪傳動，利用貼塑導軌或靜壓導軌來減少運動副的摩擦力，提高傳動精度。有些數(shù)控機床的進給部件直接使用擦力，提高傳動精度。有些數(shù)控機床的進給部件直接使用直線電機驅(qū)動，從而實現(xiàn)了高速、高靈敏度伺服驅(qū)動。直線電機驅(qū)動，從而實現(xiàn)了高速、高靈敏度伺服驅(qū)動。(3)(3)為適應(yīng)連續(xù)的自動化加工和提高加工生產(chǎn)率，數(shù)控機為適應(yīng)連續(xù)的自動化加工和提高加工生產(chǎn)率，數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)具有較高的靜、動態(tài)剛度和阻尼精度，

4、以及床機械結(jié)構(gòu)具有較高的靜、動態(tài)剛度和阻尼精度，以及較高的耐磨性，而且熱變形??；床身、立柱、橫梁等主較高的耐磨性，而且熱變形??；床身、立柱、橫梁等主要支承件采用合理的截面形狀，且采取一些補償變形的要支承件采用合理的截面形狀，且采取一些補償變形的措施，使其具有較高的結(jié)構(gòu)剛度。措施，使其具有較高的結(jié)構(gòu)剛度。(4)(4)為了減少輔助時間、改善操作性、提高生產(chǎn)率，加工為了減少輔助時間、改善操作性、提高生產(chǎn)率，加工中心刀庫采用了刀具自動夾緊裝置與自動換刀裝置及自中心刀庫采用了刀具自動夾緊裝置與自動換刀裝置及自動排屑裝置等輔助裝置，可進行多工序、多面加工，大動排屑裝置等輔助裝置，可進行多工序、多面加工，大

5、大提高了生產(chǎn)率。大提高了生產(chǎn)率。二、數(shù)控機床對結(jié)構(gòu)的要求二、數(shù)控機床對結(jié)構(gòu)的要求1. 1. 應(yīng)具有更高的靜、動剛度及抗震性能應(yīng)具有更高的靜、動剛度及抗震性能 與普通機床相比，其靜剛度、動剛度應(yīng)提高與普通機床相比，其靜剛度、動剛度應(yīng)提高50%50%以以上上 ，應(yīng)注意合理選擇構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式。，應(yīng)注意合理選擇構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式。(1) (1) 提高靜剛度的措施提高靜剛度的措施u 基礎(chǔ)大件采用封閉整體箱形結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)大件采用封閉整體箱形結(jié)構(gòu)u 合理布置加強筋合理布置加強筋u 提高部件之間的接觸剛度。提高部件之間的接觸剛度。第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)控機床對結(jié)構(gòu)的要求數(shù)控機床對結(jié)構(gòu)的要求第一節(jié)第一節(jié)第一節(jié)第一節(jié) 概概 述

6、述(2)(2)提高動剛度的措施提高動剛度的措施u改善機床的阻尼特性（如填充阻尼材料）改善機床的阻尼特性（如填充阻尼材料）u床身表面噴涂阻尼涂層床身表面噴涂阻尼涂層u充分利用結(jié)合面的摩擦阻尼充分利用結(jié)合面的摩擦阻尼u采用新材料，提高抗震性采用新材料，提高抗震性 2. 2.數(shù)控機床應(yīng)有更小的熱變形數(shù)控機床應(yīng)有更小的熱變形 數(shù)控機床加工中的切削熱、摩擦等均會引起溫升及數(shù)控機床加工中的切削熱、摩擦等均會引起溫升及變形而影響加工精度。為確保加工精度，在數(shù)控機床變形而影響加工精度。為確保加工精度，在數(shù)控機床結(jié)構(gòu)布局設(shè)計中可考慮盡量采用結(jié)構(gòu)布局設(shè)計中可考慮盡量采用對稱結(jié)構(gòu)對稱結(jié)構(gòu)（如對稱立（如對稱立柱等），

7、進行柱等），進行強制冷卻強制冷卻（如采用空冷機），使（如采用空冷機），使排屑通排屑通道對稱道對稱布置等措施。布置等措施。 對于數(shù)控車床的主軸箱，應(yīng)盡量使主軸的熱變形對于數(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減小主軸中心與主軸向地面的距離。 某些機床用預(yù)拉的方法減少絲杠的熱變形。某些機床用預(yù)拉的方法減少絲杠的熱變形。3. 3. 數(shù)控機床各坐標軸進給運動的精度及其靈敏性亦極數(shù)控機床各坐標軸進給運動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)控機床的運動精大地影響到零件加

8、工精度，要提高數(shù)控機床的運動精度可采取降低執(zhí)行件的質(zhì)量，減小靜、動摩擦系數(shù)之度可采取降低執(zhí)行件的質(zhì)量，減小靜、動摩擦系數(shù)之差，清除傳動件間間隙，提高傳動剛度等措施。數(shù)控差，清除傳動件間間隙，提高傳動剛度等措施。數(shù)控機床運動件之間的摩擦要小，要消除傳動系統(tǒng)的間隙機床運動件之間的摩擦要小，要消除傳動系統(tǒng)的間隙，達到低速時無爬行，高速時快速響應(yīng)。，達到低速時無爬行，高速時快速響應(yīng)。 改善摩擦特性，使導軌靜摩擦盡量接近動摩擦。改善摩擦特性，使導軌靜摩擦盡量接近動摩擦。 采用低摩擦副材料：塑料采用低摩擦副材料：塑料鑄鐵鑄鐵 高性能潤滑油：增大油膜強度高性能潤滑油：增大油膜強度4. 4. 數(shù)控機床應(yīng)有更好

9、的宜人性數(shù)控機床應(yīng)有更好的宜人性從使用數(shù)控機床的操作從使用數(shù)控機床的操作使用角度出發(fā)，機床結(jié)使用角度出發(fā)，機床結(jié)構(gòu)布局應(yīng)有良好的人機構(gòu)布局應(yīng)有良好的人機關(guān)系（如面板、操作臺關(guān)系（如面板、操作臺位置布置等）和較高的位置布置等）和較高的環(huán)保標準。環(huán)保標準。第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)控機床的布局特點數(shù)控機床的布局特點 數(shù)控機床的總體結(jié)構(gòu)布局應(yīng)既滿足從機床性能、加數(shù)控機床的總體結(jié)構(gòu)布局應(yīng)既滿足從機床性能、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, , 同時同時亦滿足從外觀、操作、管理到人機關(guān)系等外部因素考亦滿足從外觀、操作、管理到人機關(guān)系等外部因素考慮安排機床總布局。慮

10、安排機床總布局。 數(shù)控機床不同的布局形式給機床工作帶來了不同的數(shù)控機床不同的布局形式給機床工作帶來了不同的影響，從而形成不同的特點，其影響主要表現(xiàn)在如下影響，從而形成不同的特點，其影響主要表現(xiàn)在如下幾個方面：幾個方面：1 1、不同布局適應(yīng)不同的工件形狀、尺寸及重量、不同布局適應(yīng)不同的工件形狀、尺寸及重量2 2、不同布局有不同的運動分配及工藝范圍、不同布局有不同的運動分配及工藝范圍3 3、不同布局有不同的機床結(jié)構(gòu)性能、不同布局有不同的機床結(jié)構(gòu)性能4 4、不同布局影響機床操作方便程度、不同布局影響機床操作方便程度一、數(shù)控車床的布局結(jié)構(gòu)特點一、數(shù)控車床的布局結(jié)構(gòu)特點 不同的機床布局使機床操作中工作（

11、如工件、刀具裝不同的機床布局使機床操作中工作（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，車床的幾種不同布局方案，其中立床身排屑最方便，切屑直接落入自動排屑的運輸裝置；斜床身排屑亦較方切屑直接落入自動排屑的運輸裝置；斜床身排屑亦較方便；橫床身加工觀察與排屑均不易。便；橫床身加工觀察與排屑均不易。第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)控機床的布局特點數(shù)控機床的布局特點車床導軌采用寬支撐車床導軌采用寬支撐VV平導軌，絲杠在兩導軌之間平導軌，絲杠在兩導軌之間垂直床身垂直床身二、數(shù)控銑床及加工中心布局結(jié)構(gòu)特點二、

12、數(shù)控銑床及加工中心布局結(jié)構(gòu)特點1 1、不同布局適應(yīng)于不同工件形狀、尺寸及重量、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。同。(a)(a)適應(yīng)較輕工件，（適應(yīng)較輕工件，（b)b)適應(yīng)較大尺寸工件，（適應(yīng)較大尺寸工件，（c)c)適應(yīng)適應(yīng)較重工件，較重工件， (d)(d)適應(yīng)更重更大工件。適應(yīng)更重更大工件。2 2、不同布局有不同的運動分配及工藝范圍、不同布局有不同的運動分配及工藝范圍圖為數(shù)控鏜銑床的三種布局方案圖為數(shù)控鏜銑床的三種布局方案(a)(a)主軸立式布置，主軸立式布置， 上下上下運動，對工件頂

13、面進行加工；運動，對工件頂面進行加工；(b)(b)主軸臥式布置，加上分主軸臥式布置，加上分度工作臺的配合，可加工工件多個側(cè)面度工作臺的配合，可加工工件多個側(cè)面;(c);(c)在在(b)(b)基礎(chǔ)上再基礎(chǔ)上再増加一個數(shù)控轉(zhuǎn)臺，増加一個數(shù)控轉(zhuǎn)臺，可完成工件上更多可完成工件上更多內(nèi)容的加工內(nèi)容的加工。3 3、不同布局有不同的機床結(jié)構(gòu)性能、不同布局有不同的機床結(jié)構(gòu)性能圖中數(shù)控臥式鏜銑床，圖中數(shù)控臥式鏜銑床，(a)(b)(a)(b)為為T T形床身布局，工作臺支承形床身布局，工作臺支承于床身，剛度好，工作臺承載能力強于床身，剛度好，工作臺承載能力強; (c)(d); (c)(d)工作臺為十字工作臺為十字

14、形布局，其中形布局，其中(c)(c)主軸箱懸掛于單立柱一側(cè)，使柱受偏載，主軸箱懸掛于單立柱一側(cè)，使柱受偏載，(d)(d)主軸箱裝在框式立柱中間，對稱布局，受力后變形小主軸箱裝在框式立柱中間，對稱布局，受力后變形小，有利于提高加工精度。，有利于提高加工精度。固定立柱立式加工中心固定立柱立式加工中心與臥式加工中心與臥式加工中心相比結(jié)構(gòu)簡單、相比結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小。占地面積小?；砹⑹郊庸ぶ行幕砹⑹郊庸ぶ行腛 O型整體床身型整體床身立式加工中心立式加工中心移動立柱臥式移動立柱臥式加工中心加工中心4 4、五面加工中心、五面加工中心 具有立式加工中心和臥式加工中心的功能，工件一次安具有立式加工中心和

15、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)面和頂面等五個面的加工裝后能完成除安裝面外的所有側(cè)面和頂面等五個面的加工，也稱為萬能加工中心或復(fù)合加工中心。，也稱為萬能加工中心或復(fù)合加工中心。它有兩種形式：一種是其主軸可以旋轉(zhuǎn)它有兩種形式：一種是其主軸可以旋轉(zhuǎn)9090，可以進行，可以進行立式和臥式加工立式和臥式加工; ;另一種是其主軸不改變方向，而由工作另一種是其主軸不改變方向，而由工作臺帶著工件旋轉(zhuǎn)臺帶著工件旋轉(zhuǎn)9090，完成對工件五個表面的加工。，完成對工件五個表面的加工。優(yōu)點：優(yōu)點：可以最大限度地減少工件的裝夾次數(shù)，減小工件的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

16、，從而提高生產(chǎn)效率，降低加工成本。形位誤差，從而提高生產(chǎn)效率，降低加工成本。缺點：缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高、占地面積大，所以它的使用遠結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高、占地面積大，所以它的使用遠不如其他類型的加工中心。不如其他類型的加工中心。第三節(jié) 數(shù)控機床的主運動部件1 1、傳動系統(tǒng)作用、傳動系統(tǒng)作用 產(chǎn)生主切削力產(chǎn)生主切削力2 2、對主傳動系統(tǒng)的要求、對主傳動系統(tǒng)的要求足夠的轉(zhuǎn)速范圍足夠的轉(zhuǎn)速范圍足夠的功率和扭矩足夠的功率和扭矩各零部件應(yīng)具有足夠的精度、強度、剛度和抗振性各零部件應(yīng)具有足夠的精度、強度、剛度和抗振性噪聲低、運行平穩(wěn)噪聲低、運行平穩(wěn)一、主運動的變速形式一、主運動的變速形式1. .采用變速齒輪傳

17、動采用變速齒輪傳動 采用少數(shù)幾對齒輪降速，采用少數(shù)幾對齒輪降速，用液壓撥叉或電磁離合器用液壓撥叉或電磁離合器自動變速，電機主軸仍為自動變速，電機主軸仍為無級變速，實現(xiàn)分段無級無級變速，實現(xiàn)分段無級變速。變速。該方式扭矩大，噪聲大，該方式扭矩大，噪聲大，一般用于大中型數(shù)控機床。一般用于大中型數(shù)控機床。第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機床的主運動部件數(shù)控機床的主運動部件主軸電動機主軸電動機2 2. .采用同步齒形帶傳動采用同步齒形帶傳動 采用直流或交流主軸伺服電機，由同步齒形帶傳動至主采用直流或交流主軸伺服電機，由同步齒形帶傳動至主軸，該方式主軸箱及主軸結(jié)構(gòu)簡單，主軸部件剛性好；傳軸，該方式主軸箱及主軸結(jié)構(gòu)簡單

18、，主軸部件剛性好；傳動效率高、平穩(wěn)、噪聲?。徊恍铦櫥瑒有矢?、平穩(wěn)、噪聲??；不需潤滑; ; 但由于輸出扭矩小，但由于輸出扭矩小，低速性能不太好，在中檔機床中應(yīng)用較多。低速性能不太好，在中檔機床中應(yīng)用較多。第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)控機床的主運動系統(tǒng)數(shù)控機床的主運動系統(tǒng) 3.3.采用主軸電機直接驅(qū)動（一體化主軸，電主軸）采用主軸電機直接驅(qū)動（一體化主軸，電主軸）由主軸電機直接驅(qū)動，電機、主軸合二為一，由主軸電機直接驅(qū)動，電機、主軸合二為一， 主軸為主軸為電機的轉(zhuǎn)子。一般應(yīng)用于高速機床。電機的轉(zhuǎn)子。一般應(yīng)用于高速機床。目前最高可達目前最高可達200000 r/min200000 r/min。其缺點是電機運轉(zhuǎn)

19、產(chǎn)生。其缺點是電機運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的振動和熱量將直接影響到主軸，因此，主軸組件的的振動和熱量將直接影響到主軸，因此，主軸組件的整機平衡、溫度控制和冷卻是內(nèi)裝式電機主軸的關(guān)整機平衡、溫度控制和冷卻是內(nèi)裝式電機主軸的關(guān)鍵問題。鍵問題。第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)控機床的主運動系統(tǒng)數(shù)控機床的主運動系統(tǒng)二、主軸部件二、主軸部件功用：夾持工件或刀具實現(xiàn)切削運動；傳遞運動及切功用：夾持工件或刀具實現(xiàn)切削運動；傳遞運動及切 削加工所需要的動力。削加工所需要的動力。組成：主軸、支承、傳動零件、夾持刀具或工件的附組成：主軸、支承、傳動零件、夾持刀具或工件的附 件及輔助零部件。件及輔助零部件。1.主軸端部的結(jié)構(gòu)形式主軸端部的結(jié)構(gòu)形式

20、 端部用于安裝刀具或夾持工件的夾具，因此，要保端部用于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）準確，裝夾可靠、證刀具或夾具定位（軸向、定心）準確，裝夾可靠、牢固，而且裝卸方便。牢固，而且裝卸方便。 目前，主軸的端部形狀已標準化。目前，主軸的端部形狀已標準化。2.2.主軸的支承主軸的支承 目前數(shù)控機床主軸軸承配置有三種主要形式。目前數(shù)控機床主軸軸承配置有三種主要形式。（1 1）前支承采用雙列短圓柱滾子軸承和）前支承采用雙列短圓柱滾子軸承和 6060度角接觸度角接觸雙列向心推力球軸承，后支承采用成對向心推力球軸雙列向心推力球軸承，后支承采用成對向心推力球軸承。此種結(jié)構(gòu)普遍

21、應(yīng)用于各種數(shù)控機床，其綜合剛度承。此種結(jié)構(gòu)普遍應(yīng)用于各種數(shù)控機床，其綜合剛度高，可以滿足強力切削要求。高，可以滿足強力切削要求。第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)控機床的主運動系統(tǒng)數(shù)控機床的主運動系統(tǒng)（2 2）前支承采用多個高精度向心推力球軸承，這種）前支承采用多個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用于高速輕載和精密數(shù)控機床。數(shù)控機床。（3 3）前支承采用雙列圓錐滾子軸承，后支承為單列圓）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)向和軸向剛度很高，能承受重載荷錐滾子軸承，其經(jīng)向和軸向剛度很高，能

22、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)控機床。度低速重載數(shù)控機床。第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)控機床的主運動系統(tǒng)數(shù)控機床的主運動系統(tǒng)3.3.主軸準停裝置主軸準停裝置 主軸準停也叫主軸定向。在加工中心等數(shù)控機床上主軸準停也叫主軸定向。在加工中心等數(shù)控機床上, ,由于有機械手自動換刀，要求刀柄上的鍵槽對準主軸由于有機械手自動換刀，要求刀柄上的鍵槽對準主軸的端面鍵上，因此主軸每次必須停在一個固定準確的的端面鍵上，因此主軸每次必須停在一個固定準確的位置上，以利于機械手換刀。位置上，以利于機械手換刀。4. 4. 其他機構(gòu)其他機構(gòu) 數(shù)控

23、車床能夠加工各種螺紋，這就需要安裝與主軸數(shù)控車床能夠加工各種螺紋，這就需要安裝與主軸同步運轉(zhuǎn)的脈沖編碼器，以便發(fā)出檢測脈沖信號使主同步運轉(zhuǎn)的脈沖編碼器，以便發(fā)出檢測脈沖信號使主軸的旋轉(zhuǎn)與進給運動相協(xié)調(diào)。軸的旋轉(zhuǎn)與進給運動相協(xié)調(diào)。第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)控機床的主運動系統(tǒng)數(shù)控機床的主運動系統(tǒng)第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)控機床的主運動系統(tǒng)數(shù)控機床的主運動系統(tǒng)一、對進給傳動系統(tǒng)的要求一、對進給傳動系統(tǒng)的要求高的傳動精度與定位精度高的傳動精度與定位精度寬的進給調(diào)速范圍寬的進給調(diào)速范圍響應(yīng)速度要快響應(yīng)速度要快無間隙傳動無間隙傳動穩(wěn)定性好、壽命長穩(wěn)定性好、壽命長使用維護方便使用維護方便二、進給傳動系統(tǒng)的基本形式二、進給傳動系

24、統(tǒng)的基本形式 數(shù)控機床的進給運動可以分為數(shù)控機床的進給運動可以分為直線運動和圓周運動直線運動和圓周運動兩大類。兩大類。第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)實現(xiàn)直線進給運動的主要有：實現(xiàn)直線進給運動的主要有：（1）通過絲杠（通常為滾珠絲杠或靜壓絲杠）螺母）通過絲杠（通常為滾珠絲杠或靜壓絲杠）螺母副，將伺服電動機的旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動。副，將伺服電動機的旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動。（2）通過齒輪、齒條副，將伺服電動機的旋轉(zhuǎn)運動）通過齒輪、齒條副，將伺服電動機的旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動。變成直線運動。（3）直接采用直線電動機進行驅(qū)動。）直接采用直線電動機進行驅(qū)動。實現(xiàn)圓周運動的一般采用蝸

25、輪蝸桿副。實現(xiàn)圓周運動的一般采用蝸輪蝸桿副。第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)( (一一) ) 減速機構(gòu)減速機構(gòu)1.1.齒輪傳動裝置齒輪傳動裝置 步進電機驅(qū)動的步進電機驅(qū)動的開環(huán)系統(tǒng)傳動比：開環(huán)系統(tǒng)傳動比：步距角，步距角，脈沖當量，脈沖當量，PP滾珠絲杠的導程滾珠絲杠的導程 上式計算出從電機到絲杠之間的總傳動比，現(xiàn)在要上式計算出從電機到絲杠之間的總傳動比，現(xiàn)在要解決兩個問題：解決兩個問題： 如果多級傳動，需要幾級傳動？如果多級傳動，需要幾級傳動？ 每一級傳動比如何確定？每一級傳動比如何確定？PPmi360 傳動級

26、數(shù)確定傳動級數(shù)確定： 根據(jù)數(shù)學歸納，得出最佳傳動級數(shù)為根據(jù)數(shù)學歸納，得出最佳傳動級數(shù)為 n n3lg3lgi i總總 傳動比分配傳動比分配： 按最小慣量的要求選擇降速比。按最小慣量的要求選擇降速比。第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)i1i2ABCD電動機電動機兩對齒輪折算到電機軸上的總慣量為：兩對齒輪折算到電機軸上的總慣量為：令令 ，得到最小慣量的條件，得到最小慣量的條件從而從而對于三級傳動，各級傳動比為對于三級傳動，各級傳動比為第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng))11 (412212122212121iiiiJiiJiJiJJJADcBA01i

27、J0222161iii22121412iii2/212ii 2/223ii 321iiii ( (二二) )滾珠絲杠副機構(gòu)滾珠絲杠副機構(gòu)1.1.滾珠絲杠副的特點滾珠絲杠副的特點 摩擦系數(shù)小，傳動效率高，是常規(guī)絲杠的摩擦系數(shù)小，傳動效率高，是常規(guī)絲杠的3 34 4倍；倍； 靈敏度高，傳動平穩(wěn)，不易產(chǎn)生爬行，隨動精度和靈敏度高，傳動平穩(wěn)，不易產(chǎn)生爬行，隨動精度和 定位精度高；定位精度高； 磨損小，壽命長，精度保持性好；磨損小，壽命長，精度保持性好； 可通過預(yù)緊和間隙消除可通過預(yù)緊和間隙消除 措施提高軸間剛度和反措施提高軸間剛度和反 向精度；向精度； 運動具有可逆性；運動具有可逆性； 不能自鎖。不能

28、自鎖。第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)2.2.滾珠絲杠副的主要尺寸參數(shù)滾珠絲杠副的主要尺寸參數(shù) (1)(1)公稱直徑公稱直徑d0d0。指滾珠與螺紋滾道在理論接觸角狀。指滾珠與螺紋滾道在理論接觸角狀態(tài)時包絡(luò)滾珠中心的圓柱直徑。系列尺寸：態(tài)時包絡(luò)滾珠中心的圓柱直徑。系列尺寸：6 6，8 8，1010，1212，1616，2020，2525，3232，4040，5050，6363，8080，100, 125, 100, 125, 160160，200200。 (2)(2)基本導程基本導程P

29、 P0 0 。絲杠相對于螺母轉(zhuǎn)過一周時螺母基。絲杠相對于螺母轉(zhuǎn)過一周時螺母基準點的軸向位移。系列尺寸：準點的軸向位移。系列尺寸：1 1，2.5, 3, 4, 5, 62.5, 3, 4, 5, 6，8 8，1010，1212，1616，2020，2525，3232，4040。 (3)(3)導程導程P P 。絲杠相對于螺母轉(zhuǎn)過某一任意角度時螺。絲杠相對于螺母轉(zhuǎn)過某一任意角度時螺母基準點的軸向位移。母基準點的軸向位移。 (4)(4)滾珠直徑滾珠直徑d db b。一般取。一般取d db b0.60.6P P0 0。第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)3.3.滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)

30、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。滾珠在返回過程中與絲杠脫離接觸的為外循環(huán)，滾珠循環(huán)過返回過程中與絲杠脫離接觸的為外循環(huán)，滾珠循環(huán)過程中與絲杠始終接觸的為內(nèi)循環(huán)。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，工作滾珠所走過的滾道叫循環(huán)中的滾珠叫工作滾珠，工作滾珠所走過的滾道叫工作圈數(shù)。工作圈數(shù)。 第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠外循環(huán)滾珠絲杠第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)4.滾珠絲杠螺母副軸向間隙的調(diào)整滾珠絲杠螺母副軸向間隙的調(diào)整 滾珠絲杠的傳動間隙是軸

31、向間隙，消除間隙的方法滾珠絲杠的傳動間隙是軸向間隙，消除間隙的方法常采用雙螺母結(jié)構(gòu)，利用兩個螺母的相對軸向位移。常采用雙螺母結(jié)構(gòu)，利用兩個螺母的相對軸向位移。 常用的雙螺母絲杠消除間隙的方法有：常用的雙螺母絲杠消除間隙的方法有：1）墊片調(diào)隙式墊片調(diào)隙式 調(diào)整墊片的厚度使螺調(diào)整墊片的厚度使螺母產(chǎn)生軸向位移，以達母產(chǎn)生軸向位移，以達到消除間隙和產(chǎn)生預(yù)拉到消除間隙和產(chǎn)生預(yù)拉緊力的目的。緊力的目的。特點是構(gòu)造簡單、可靠性好、特點是構(gòu)造簡單、可靠性好、剛度高以及裝卸方便。但調(diào)剛度高以及裝卸方便。但調(diào)整費時，并且在工作中不能整費時，并且在工作中不能隨意調(diào)整。隨意調(diào)整。第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)數(shù)

32、控機床的進給傳動系統(tǒng)2）螺母調(diào)隙式螺母調(diào)隙式 一個螺母的外端有凸一個螺母的外端有凸緣而另一個螺母的外緣而另一個螺母的外端沒有凸緣而制有螺端沒有凸緣而制有螺紋，它伸出套筒外，紋，它伸出套筒外，并用兩個圓螺母固定并用兩個圓螺母固定著。旋轉(zhuǎn)圓螺母時，著。旋轉(zhuǎn)圓螺母時，即可消除間隙。即可消除間隙。特點是調(diào)整方便，使用中隨時特點是調(diào)整方便，使用中隨時可以調(diào)整，但調(diào)整精度不高，剛度不高?？梢哉{(diào)整，但調(diào)整精度不高，剛度不高。第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)3 3）齒差調(diào)隙式齒差調(diào)隙式 在兩個螺母的凸緣上各在兩個螺母的凸緣上各制有圓柱齒輪，兩者齒數(shù)制有圓柱齒輪，兩者齒數(shù)相差一個齒。當

33、兩個滾珠相差一個齒。當兩個滾珠螺母相對于套筒同方向轉(zhuǎn)螺母相對于套筒同方向轉(zhuǎn)動相同齒數(shù)時，一個滾珠動相同齒數(shù)時，一個滾珠螺母對另一個滾珠螺母產(chǎn)螺母對另一個滾珠螺母產(chǎn)生相對角位移。一個螺母轉(zhuǎn)過一個齒的軸向位移生相對角位移。一個螺母轉(zhuǎn)過一個齒的軸向位移t/z1t/z1，各轉(zhuǎn)一個齒，則各轉(zhuǎn)一個齒，則調(diào)整量為：調(diào)整量為： S= t(1/z1-1/z2) =1/z1z2S= t(1/z1-1/z2) =1/z1z2 當當z1=99z1=99，z2=100z2=100，t=10mmt=10mm，S=10/9900S=10/9900 1um1um 特點是調(diào)整精度高，剛度高。特點是調(diào)整精度高，剛度高。第三節(jié)第三

34、節(jié) 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)5. 5. 滾珠絲杠副的標注方法滾珠絲杠副的標注方法 循環(huán)方式循環(huán)方式 預(yù)緊方式預(yù)緊方式 公稱直徑公稱直徑 基本導程基本導程 負荷滾珠總?cè)?shù)負荷滾珠總?cè)?shù) 精度等級精度等級 螺紋旋向螺紋旋向 浮動式 F 雙螺母齒差預(yù)緊 C 插管式插管式 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 單螺母變導程自預(yù)緊B螺旋旋向為左、右旋，只標左旋代號為螺旋旋向為左、右旋，只標左旋代號為LHLH，右旋不標。，右旋不標。例例 CTC63CTC63103.53.5/2000103.53.5/200016001600表示為

35、插管突出式外循環(huán)（表示為插管突出式外循環(huán)（CTCT），雙螺母齒差預(yù)緊（），雙螺母齒差預(yù)緊（C C）的滾）的滾珠絲杠副，公稱直徑珠絲杠副，公稱直徑63mm63mm，基本導程，基本導程10mm10mm，負荷滾珠總?cè)?shù)，負荷滾珠總?cè)?shù)3.53.5圈，精度等級圈，精度等級3.53.5級，螺紋旋向為右旋，絲杠全長為級，螺紋旋向為右旋，絲杠全長為2000mm2000mm，螺紋長度為，螺紋長度為1600mm1600mm。_第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)6. 滾珠絲杠的支承方式滾珠絲杠的支承方式(a)(a)雙推雙推- -自由式。自由式。(b)(b)雙推雙推- -簡支式。簡支式。(c

36、)(c)單推單推- -單推式。單推式。(d)(d)雙推雙推- -雙推式雙推式。第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)三、齒輪傳動間隙的消除措施三、齒輪傳動間隙的消除措施(1)(1)偏心軸套調(diào)整法偏心軸套調(diào)整法 電機電機1 1是通過偏心軸套是通過偏心軸套2 2裝到殼體上，通過轉(zhuǎn)動偏裝到殼體上，通過轉(zhuǎn)動偏心軸套的轉(zhuǎn)角，就能夠方心軸套的轉(zhuǎn)角，就能夠方便地調(diào)整兩嚙合齒輪的中便地調(diào)整兩嚙合齒輪的中心距，從而消除了圓柱齒心距，從而消除了圓柱齒輪正、反轉(zhuǎn)時的齒側(cè)隙。輪正、反轉(zhuǎn)時的齒側(cè)隙。第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)數(shù)控機床

37、的進給傳動系統(tǒng)(2)(2)錐度齒輪調(diào)整法錐度齒輪調(diào)整法 在加工齒輪在加工齒輪1 1和和2 2時，時，將分度圓柱面改變成帶將分度圓柱面改變成帶有小錐度的圓錐面，使有小錐度的圓錐面，使其齒厚在齒輪的軸向稍其齒厚在齒輪的軸向稍有變化。裝配時只要改有變化。裝配時只要改變墊片變墊片3 3的厚度就能調(diào)整的厚度就能調(diào)整兩個齒輪的軸向相對位兩個齒輪的軸向相對位置，從而消除了齒側(cè)間隙置，從而消除了齒側(cè)間隙. .(3) (3) 柔性調(diào)整法柔性調(diào)整法 1. 1. 軸向彈簧調(diào)整法軸向彈簧調(diào)整法 2. 2. 周向彈簧調(diào)整法周向彈簧調(diào)整法第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)(4) (4) 斜齒輪傳動

38、間隙消除斜齒輪傳動間隙消除 第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)(5) (5) 鍵連接間隙的消除鍵連接間隙的消除第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)四、機床導軌四、機床導軌功用：支承、導向功用：支承、導向1.1.對導軌的要求對導軌的要求(1)(1)導向精度高導向精度高 無論空載或切削加工時，導軌均應(yīng)有足夠的精度無論空載或切削加工時，導軌均應(yīng)有足夠的精度 影響因素：結(jié)構(gòu)，制造、裝配誤差及導軌及其支承影響因素：結(jié)構(gòu)，制造、裝配誤差及導軌及其支承件的剛度和熱變形件的剛度和熱變形 (2)(2)耐磨性能好耐磨性能好 導軌在長期使用過程中保持較高的導向精度導軌在

39、長期使用過程中保持較高的導向精度 影響因素：導軌的磨損、結(jié)構(gòu)（采用滾動導軌和靜影響因素：導軌的磨損、結(jié)構(gòu)（采用滾動導軌和靜壓導軌）壓導軌）(3)(3)足夠的剛度足夠的剛度 導軌受力變形會影響部件之間的導向精度和相對位導軌受力變形會影響部件之間的導向精度和相對位置，要求導軌有足夠的剛度。置，要求導軌有足夠的剛度。 為減輕或平衡外力的影響，數(shù)控機床常采用加大導為減輕或平衡外力的影響，數(shù)控機床常采用加大導軌面的尺寸或添加輔助導軌的方法來提高剛度。軌面的尺寸或添加輔助導軌的方法來提高剛度。(4)(4)低速運動平穩(wěn)性低速運動平穩(wěn)性 要使導軌的摩擦阻力小，運動輕便，低速運動時無要使導軌的摩擦阻力小，運動輕

40、便，低速運動時無爬行現(xiàn)象。爬行現(xiàn)象。 (5)(5)結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好 導軌的制造和維修要方便，在使用時便于調(diào)整和維導軌的制造和維修要方便，在使用時便于調(diào)整和維護。護。2 2、導軌的種類和特點、導軌的種類和特點按運動軌跡：直線運動導軌、圓運動導軌按運動軌跡：直線運動導軌、圓運動導軌按工作性質(zhì)：主運動導軌、進給運動導軌、調(diào)整導軌按工作性質(zhì)：主運動導軌、進給運動導軌、調(diào)整導軌按摩擦性質(zhì)：滑動導軌、滾動導軌、靜壓導軌按摩擦性質(zhì)：滑動導軌、滾動導軌、靜壓導軌(1)(1)滑動導軌滑動導軌優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、剛度好、抗振性高優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、剛度好、抗振性高缺點：靜摩擦因數(shù)大

41、在低速缺點：靜摩擦因數(shù)大在低速(1(160mm /min)60mm /min)時易時易出出現(xiàn)爬行現(xiàn)象?，F(xiàn)爬行現(xiàn)象。提高耐磨性或改善摩擦特性，選用合適的導軌材料提高耐磨性或改善摩擦特性，選用合適的導軌材料塑料滑動導軌塑料滑動導軌 塑料導軌常用在導軌副的運動導軌上，與之相配的塑料導軌常用在導軌副的運動導軌上，與之相配的金屬導軌是鑄鐵或鋼質(zhì)導軌。金屬導軌是鑄鐵或鋼質(zhì)導軌。1)1)聚四氟乙烯導軌軟帶（貼塑導軌）聚四氟乙烯導軌軟帶（貼塑導軌）2)2)環(huán)氧型耐磨涂層（注塑導軌）環(huán)氧型耐磨涂層（注塑導軌）(2)(2)滾動導軌滾動導軌 導軌面間放滾動體導軌面間放滾動體( (滾珠、滾柱、滾針滾珠、滾柱、滾針)

42、)，使導軌面，使導軌面間成為滾動摩擦。間成為滾動摩擦。優(yōu)點優(yōu)點：靈敏度高、摩擦阻力小，運動均勻、不易出現(xiàn)：靈敏度高、摩擦阻力小，運動均勻、不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象、爬行現(xiàn)象、 牽引力小、移動輕便、磨損小、精度保牽引力小、移動輕便、磨損小、精度保持性好、壽命長持性好、壽命長缺點缺點：抗振性較差、對防護要求較高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制：抗振性較差、對防護要求較高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造比較困難成本較高。造比較困難成本較高。1)1)導軌的類型導軌的類型滾珠導軌滾珠導軌結(jié)構(gòu)緊湊、制造容易、成本低結(jié)構(gòu)緊湊、制造容易、成本低因為是點接觸，剛度低、承載能力低。因為是點接觸，剛度低、承載能力低。適合于切削力小、顛覆力小的場合。如磨床。

43、適合于切削力小、顛覆力小的場合。如磨床。滾柱導軌滾柱導軌承載能力大、剛度高。承載能力大、剛度高。導軌面平行度要求高導軌面平行度要求高（滾柱的偏移、側(cè)向（滾柱的偏移、側(cè)向滑動，磨損加劇、滑動，磨損加劇、 降降低精度）。低精度）。適合于載荷較大的機床適合于載荷較大的機床 。滾針導軌滾針導軌 當結(jié)構(gòu)尺寸受限制時，可采用直徑較小的滾柱，這當結(jié)構(gòu)尺寸受限制時，可采用直徑較小的滾柱，這種導軌稱為滾針導軌。種導軌稱為滾針導軌。結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力大結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力大 。但摩擦較大。但摩擦較大。經(jīng)過滾動導軌的預(yù)緊可提高剛度經(jīng)過滾動導軌的預(yù)緊可提高剛度(3(3倍左右倍左右) )。(3)(3)靜壓導軌靜壓導軌1)

44、1)導軌面通壓力油形成油膜，處于純液體摩擦狀態(tài)。導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，摩擦系數(shù)極低， 極高，無爬行、磨損，精度保持性極高，無爬行、磨損，精度保持性好，油膜吸振，運動平穩(wěn)。好，油膜吸振，運動平穩(wěn)。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、供油系統(tǒng)要求高、成本高。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、供油系統(tǒng)要求高、成本高。2) 2) 類型類型開式靜壓導軌開式靜壓導軌閉式靜壓導軌一、自動換刀裝置的形式一、自動換刀裝置的形式自動換刀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式自動換刀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式隨機床類型不同而不同。隨機床類型不同而不同。1.1.回轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)刀架換刀刀架換刀 回轉(zhuǎn)刀架的換刀動作回轉(zhuǎn)刀架的換刀動作2.2.更換更換主軸換刀主軸換刀第四節(jié)第

45、四節(jié) 數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng)數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng)刀架抬起刀架抬起刀架轉(zhuǎn)位刀架轉(zhuǎn)位刀架壓緊刀架壓緊優(yōu)點：換刀時間短，換刀的可靠性強。優(yōu)點：換刀時間短，換刀的可靠性強。缺點：主軸系統(tǒng)的剛度較差。缺點：主軸系統(tǒng)的剛度較差。適用場合：適應(yīng)于工序較少、精度要求不太高的機床適用場合：適應(yīng)于工序較少、精度要求不太高的機床 回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)刀刀架架換換刀刀3. .更換主軸箱換刀更換主軸箱換刀適用場合：適用場合：適用于箱體適用于箱體類零件的加類零件的加工工第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng)數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng)4. 4. 帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)特點：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，換刀過程動作多，換刀時間長。特點：結(jié)

46、構(gòu)較復(fù)雜，換刀過程動作多，換刀時間長。適用場合：多用于鉆床、鏜銑床和數(shù)控組合機床。適用場合：多用于鉆床、鏜銑床和數(shù)控組合機床。組成組成刀庫刀庫選刀系統(tǒng)選刀系統(tǒng)刀具交換機構(gòu)刀具交換機構(gòu)刀具自動裝卸機構(gòu)刀具自動裝卸機構(gòu)第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng)數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng)第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng)數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng)二、刀庫二、刀庫1 1、刀庫的功能、刀庫的功能功能：儲存加工工序所需的各種刀具及輔助工具。功能：儲存加工工序所需的各種刀具及輔助工具。2 2、刀庫的種類、刀庫的種類(1)(1)直線式直線式 特點：結(jié)構(gòu)簡單，刀庫容量小，一般可容納特點：結(jié)構(gòu)簡單，刀庫容量小，一般可容納8-

47、128-12把把 刀具，故少用。刀具，故少用。第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng)數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng)(2)(2)鼓輪式（圓盤式）鼓輪式（圓盤式） 單鼓輪式單鼓輪式刀具、鼓輪軸線平行刀具、鼓輪軸線平行刀具、鼓輪軸線垂直刀具、鼓輪軸線垂直第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng)數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng) 刀庫的種類盤式刀庫盤式刀庫 特點：結(jié)構(gòu)簡單緊湊，應(yīng)用較多，但刀具單環(huán)排列特點：結(jié)構(gòu)簡單緊湊，應(yīng)用較多，但刀具單環(huán)排列, ,空間利用率低，適用于刀庫容量較小的場合，一般不空間利用率低，適用于刀庫容量較小的場合，一般不多于多于50-6050-60把刀。把刀。刀具、鼓輪軸線成銳角刀具、鼓輪軸線成銳角第四節(jié)第

48、四節(jié) 數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng)數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng) 特點：刀庫空間利用率較高，但裝刀、取刀機構(gòu)復(fù)特點：刀庫空間利用率較高，但裝刀、取刀機構(gòu)復(fù)雜，僅適用于機床空間有限制而刀庫容量較大的場合雜，僅適用于機床空間有限制而刀庫容量較大的場合鼓輪端面上雙環(huán)排列鼓輪端面上雙環(huán)排列鼓輪端面上多環(huán)排列鼓輪端面上多環(huán)排列鼓輪彈倉式鼓輪彈倉式第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng)數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng) 多鼓輪式多鼓輪式雙鼓輪式雙鼓輪式主軸第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng)數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng) 特點：不同類型的刀具及輕重型刀具可分別放置，特點：不同類型的刀具及輕重型刀具可分別放置，空間利用率高，但傳動機構(gòu)和運動控

49、制裝置復(fù)雜，適空間利用率高，但傳動機構(gòu)和運動控制裝置復(fù)雜，適用于刀庫容量大的場合。用于刀庫容量大的場合。三鼓輪式三鼓輪式 行星鼓輪式行星鼓輪式第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng)數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng)(3)(3)鏈式鏈式 特點：結(jié)構(gòu)緊湊，刀庫容量大，可充分利用空間，特點：結(jié)構(gòu)緊湊，刀庫容量大，可充分利用空間，通常為軸向取刀，位置精度較低，適用于刀庫容量大通常為軸向取刀，位置精度較低，適用于刀庫容量大的場合。的場合。單環(huán)鏈式單環(huán)鏈式第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng)數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng)龍門龍門加工中心加工中心第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng)數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng)多環(huán)鏈式多環(huán)鏈式第四節(jié)第四

50、節(jié) 數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng)數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng) 特點：刀庫結(jié)構(gòu)緊湊，空間利用率高，但換刀時間特點：刀庫結(jié)構(gòu)緊湊，空間利用率高，但換刀時間 較長，小直徑刀具為軸向取刀，大直徑刀具較長，小直徑刀具為軸向取刀，大直徑刀具 為徑向為徑向取刀，布局不靈活，通常刀庫安置在工作臺上，應(yīng)用取刀，布局不靈活，通常刀庫安置在工作臺上，應(yīng)用較少。較少。(4)(4)格子箱式格子箱式單面網(wǎng)格式單面網(wǎng)格式第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng)數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng) 特點：刀庫容量大，輔助裝置較復(fù)雜，用于需刀庫特點：刀庫容量大，輔助裝置較復(fù)雜，用于需刀庫容量大的機床上。容量大的機床上。多面網(wǎng)格式多面網(wǎng)格式第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控

51、機床的自動換刀系統(tǒng)數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng)第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng)數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng)第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng)數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng)三、刀具的選擇方式三、刀具的選擇方式 按數(shù)控裝置的刀具選擇指令，從刀庫中挑選各工序按數(shù)控裝置的刀具選擇指令，從刀庫中挑選各工序所需要的刀具的操作，稱為所需要的刀具的操作，稱為自動換刀自動換刀。目前有。目前有順序選順序選擇擇和和任意選擇任意選擇兩種方式。兩種方式。1.順序選擇方式順序選擇方式 刀具的順序選擇方式是將刀具按加工工序的順序，刀具的順序選擇方式是將刀具按加工工序的順序，依次放人刀庫的每一個刀座內(nèi)。每次換刀時，刀庫按依次放人刀庫的每一

52、個刀座內(nèi)。每次換刀時，刀庫按順序轉(zhuǎn)動一個刀座的位置，并取出所需要的刀具。已順序轉(zhuǎn)動一個刀座的位置，并取出所需要的刀具。已經(jīng)使用過的刀具可以放回原來的刀座內(nèi)，也可以按順經(jīng)使用過的刀具可以放回原來的刀座內(nèi)，也可以按順序放入下一個刀座內(nèi)。序放入下一個刀座內(nèi)。特點：特點：l 不需要刀具識別裝置，而且驅(qū)動控制也較簡單，可不需要刀具識別裝置，而且驅(qū)動控制也較簡單，可以直接由刀庫的分度來實現(xiàn)。因此，刀具的順序選以直接由刀庫的分度來實現(xiàn)。因此，刀具的順序選擇方式具有結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠等優(yōu)點。擇方式具有結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠等優(yōu)點。l 更換不同工件時，須重新排列刀庫中的刀具順序。更換不同工件時，須重新排列刀庫中的刀

53、具順序。刀庫中的刀具在不同的工序中不能重復(fù)使用，相應(yīng)刀庫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，降低了刀具和地增加了刀具的數(shù)量和刀具的容量，降低了刀具和刀庫的利用率。此外，裝刀時必須十分謹慎，如果刀庫的利用率。此外，裝刀時必須十分謹慎，如果刀具不按順序裝在刀庫，將會造成嚴重事故。刀具不按順序裝在刀庫，將會造成嚴重事故。2.2.任意選擇方式任意選擇方式 采用任意選擇方式的自動換刀系統(tǒng)中必須有刀具識采用任意選擇方式的自動換刀系統(tǒng)中必須有刀具識別裝置。這種方式是根據(jù)程序指令的要求來選擇所需別裝置。這種方式是根據(jù)程序指令的要求來選擇所需要的刀具，刀具在刀庫中不必按照工件

54、的加工順序排要的刀具，刀具在刀庫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，列，可任意存放。每把刀具（或刀座）都編上代碼，自動換刀時，刀庫旋轉(zhuǎn)，每把刀具（或刀座）都經(jīng)過自動換刀時，刀庫旋轉(zhuǎn)，每把刀具（或刀座）都經(jīng)過“刀具識別裝置刀具識別裝置”接受識別。當某把刀具的代碼與數(shù)接受識別。當某把刀具的代碼與數(shù)控指令的代碼相符合時，該把刀具被選中，并將刀具控指令的代碼相符合時，該把刀具被選中，并將刀具送到換刀位置，等待機械手來抓取。送到換刀位置，等待機械手來抓取。 優(yōu)點：優(yōu)點： 刀庫中刀具的排列順序與工件加工順序無關(guān)，相同刀庫中刀具的排列順序與工件加工順序無關(guān)，相同的刀具可重

55、復(fù)使用。因此，刀具數(shù)量比順序選擇法的的刀具可重復(fù)使用。因此，刀具數(shù)量比順序選擇法的刀具可少一些，刀庫也相應(yīng)的小一些。刀具可少一些，刀庫也相應(yīng)的小一些。 任意選擇法須對刀具編碼，編碼方式主要有三種任意選擇法須對刀具編碼，編碼方式主要有三種： （1）刀具編碼方式）刀具編碼方式 （2）刀座編碼方式）刀座編碼方式 （3）編碼附件方式）編碼附件方式 （1）刀具編碼方式）刀具編碼方式 這種方式是采用特殊的刀柄結(jié)構(gòu)進行編碼。這種方式是采用特殊的刀柄結(jié)構(gòu)進行編碼。 由于每把刀具都有自己的代碼，因此，可以存放由于每把刀具都有自己的代碼，因此，可以存放于刀庫的任一刀座中。于刀庫的任一刀座中。 刀庫中的刀具在不同的

56、工序中也就可重復(fù)使用，刀庫中的刀具在不同的工序中也就可重復(fù)使用，用過的刀具也不一定放回原刀座中，這對裝刀和選刀用過的刀具也不一定放回原刀座中，這對裝刀和選刀都十分有利，刀庫的容量也可相應(yīng)地小減小，而且還都十分有利，刀庫的容量也可相應(yīng)地小減小，而且還可避免由于刀具存放在刀庫中的順序差錯而造成的事可避免由于刀具存放在刀庫中的順序差錯而造成的事故。故。刀具編碼的具體結(jié)構(gòu)如圖所示。刀具編碼的具體結(jié)構(gòu)如圖所示。 在刀柄在刀柄1后端的拉桿后端的拉桿4上套裝著等間隔的編碼環(huán)上套裝著等間隔的編碼環(huán)2由鎖緊螺母由鎖緊螺母3固定。編碼環(huán)既可以是整體的，也可由固定。編碼環(huán)既可以是整體的，也可由圓環(huán)圓環(huán)3組成。編碼環(huán)

57、直徑有大小兩種，大直徑的為二組成。編碼環(huán)直徑有大小兩種，大直徑的為二進制的進制的“1”，小直徑為，小直徑為“0”。通過這兩種圓環(huán)的不。通過這兩種圓環(huán)的不同排列，可以得到一系列代碼。例如由六個大小直徑同排列，可以得到一系列代碼。例如由六個大小直徑的圓環(huán)便可組成能區(qū)別的圓環(huán)便可組成能區(qū)別63種刀具的代碼。種刀具的代碼。（2 2）刀座編碼方式）刀座編碼方式 這種編碼方式對刀庫中每個刀座都進行編碼，刀這種編碼方式對刀庫中每個刀座都進行編碼，刀具也編號，并將刀具放到與其號碼相符合的刀座中。具也編號，并將刀具放到與其號碼相符合的刀座中。換刀時刀庫旋轉(zhuǎn)，使各個刀座依次經(jīng)過識刀器，直至換刀時刀庫旋轉(zhuǎn)，使各個刀

58、座依次經(jīng)過識刀器，直至找到規(guī)定的刀座，刀庫便停止旋轉(zhuǎn)。找到規(guī)定的刀座，刀庫便停止旋轉(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)大為簡化。在自動換刀過程中必須將用過的刀柄結(jié)構(gòu)大為簡化。在自動換刀過程中必須將用過的刀具放回原來的刀座中，增加了換刀的動作。刀座編碼具放回原來的刀座中，增加了換刀的動作。刀座編碼的突出優(yōu)點是刀具在加工過程中可以重復(fù)使用。的突出優(yōu)點是刀具在加工過程中可以重復(fù)使用。 如圖所示為圓盤刀庫的刀座編碼裝置。如圖所示為圓盤刀庫的刀座編碼裝置。 在圓盤的圓周上均布若干個刀座，其外側(cè)邊緣上在圓盤的圓周上均布若干個刀座，其外側(cè)邊緣上裝有

59、相應(yīng)的刀座編碼塊裝有相應(yīng)的刀座編碼塊1，在刀庫的下放裝有固定不，在刀庫的下放裝有固定不動的刀座識別裝置動的刀座識別裝置2。刀座編碼的識別與上述刀具編。刀座編碼的識別與上述刀具編碼的識別原理完全相同。碼的識別原理完全相同。（3 3）編碼附件方式）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。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的編碼鑰匙，當把個刀具放入縛上一把表示該刀具號的編碼鑰匙，當把個刀具放入刀庫中時，識別裝置可以通過識別刀具上的號碼來選刀庫中

60、時，識別裝置可以通過識別刀具上的號碼來選取該鑰匙旁邊的刀具。取該鑰匙旁邊的刀具。v鑰匙的兩邊最多可鑰匙的兩邊最多可帶有帶有22個方齒，圖中個方齒，圖中除導向用的兩個方外，除導向用的兩個方外，共有共有20個個 圖中可區(qū)圖中可區(qū)別別9999刀具。刀具。v鑰匙沿著水平方向的鑰匙縫插入鑰匙沿著水平方向的鑰匙縫插入鑰匙孔座，然后順時針方向旋轉(zhuǎn)鑰匙孔座，然后順時針方向旋轉(zhuǎn)90度，處于鑰匙代碼突起度，處于鑰匙代碼突起6 的第一彈的第一彈簧片簧片5被撐起，表示代碼被撐起，表示代碼“1”，處于，處于代碼凹處的第二彈簧片代碼凹處的第二彈簧片3保持原狀，保持原狀，表示代碼表示代碼“0”。由于鑰匙上每個凹。由于鑰匙上