《數(shù)控機(jī)床與編程技術(shù)》

數(shù)控機(jī)床與編程技術(shù)

培訓(xùn)教程1內(nèi)容數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床的工作原理數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)數(shù)控編程基礎(chǔ)數(shù)控車床編程數(shù)控銑床編程數(shù)控加工中心編程自動編程數(shù)控機(jī)床的操作2課程安排總學(xué)時：70學(xué)時，理論54學(xué)時實驗16學(xué)時考核：100分=平時成績20分+期末考試80分平時成績20分：考勤5分+作業(yè)5分+實驗10分期末考試80分：筆試40分+上機(jī)操作40分

3課程基本要求掌握數(shù)控機(jī)床的組成及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)掌握數(shù)控車床的手工編程掌握數(shù)控銑床的手工編程掌握數(shù)控機(jī)床的基本操作，能夠獨(dú)立完成零件的編程與加工了解加工中心的編程與操作掌握Master-CAM零件造型及后置處理方法，能通過自動編程獨(dú)立完成零件的編程與加工4第一章概論數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床加工的特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍5第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理零件加工程序程序載體輸入裝置數(shù)控裝置伺服驅(qū)動裝置輔助控制裝置檢測反饋裝置機(jī)床本體6第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理7第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理CNC裝置(CNC單元)

CNC裝置是數(shù)控機(jī)床的核心部件。組成：計算機(jī)系統(tǒng)、位置控制板、PLC接口板，通訊接口板、特殊功能模塊以及相應(yīng)的控制軟件。作用：根據(jù)輸入的零件加工程序進(jìn)行相應(yīng)的處理（如運(yùn)動軌跡處理、機(jī)床輸入輸出處理等），然后輸出控制命令到相應(yīng)的執(zhí)行部件(伺服單元、驅(qū)動裝置和PLC等)，所有這些工作是由CNC裝置內(nèi)硬件和軟件協(xié)調(diào)配合，合理組織，使整個系統(tǒng)有條不紊地進(jìn)行工作的。8第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理1.操作面板操作面板的是操作人員與機(jī)床數(shù)控裝置進(jìn)行信息交流的工具。組成：按鈕站、狀態(tài)燈、按鍵陣列（功能與計算機(jī)鍵盤一樣）和顯示器；。它是數(shù)控機(jī)床特有的部件。9第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理2.控制介質(zhì)與輸入輸出設(shè)備控制介質(zhì)記錄零件加工程序的媒介輸入輸出設(shè)備CNC系統(tǒng)與外部設(shè)備進(jìn)行交互裝置。交互的信息通常是零件加工程序。即將編制好的記錄在控制介質(zhì)上的零件加工程序輸入CNC系統(tǒng)或?qū)⒄{(diào)試好了的零件加工程序通過輸出設(shè)備存放或記錄在相應(yīng)的控制介質(zhì)上。10表1控控制介介質(zhì)和輸輸入輸出出設(shè)備表表11第一節(jié)數(shù)數(shù)控機(jī)機(jī)床的組組成及工工作原理理3.通通訊現(xiàn)代的數(shù)數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)除采用用輸入輸輸出設(shè)備備進(jìn)行信信息交換換外，一一般都具具有用通通訊方式式進(jìn)行信信息交換換的能力力。它們們是實現(xiàn)現(xiàn)CAD/CAM的集集成、FMS和和CIMS的基基本技術(shù)術(shù)。采用用的方式式有：串行通訊訊（RS-232等串串口）、、自動控制制專用接接口和規(guī)規(guī)范（DNC，，MAP等）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)術(shù)（internet，LAN等））。12第一節(jié)數(shù)數(shù)控機(jī)機(jī)床的組組成及工工作原理理4.CNC裝裝置(CNC單單元)CNC裝裝置是數(shù)數(shù)控機(jī)床床的核心心部件。。組成：計算機(jī)系系統(tǒng)、位位置控制制板、PLC接接口板，，通訊接接口板、、特殊功功能模塊塊以及相相應(yīng)的控控制軟件件。作用：根據(jù)輸入入的零件件加工程程序進(jìn)行行相應(yīng)的的處理（（如運(yùn)動動軌跡處處理、機(jī)機(jī)床輸入入輸出處處理等）），然后后輸出控控制命令令到相應(yīng)應(yīng)的執(zhí)行行部件(伺服單單元、驅(qū)驅(qū)動裝置置和PLC等)，所有有這些工工作是由由CNC裝置內(nèi)內(nèi)硬件和和軟件協(xié)協(xié)調(diào)配合合，合理理組織，，使整個個系統(tǒng)有有條不紊紊地進(jìn)行行工作的的。13第一節(jié)數(shù)數(shù)控機(jī)機(jī)床的組組成及工工作原理理伺服單元元、驅(qū)動動裝置和和測量裝裝置伺服單元元和驅(qū)動動裝置主軸伺服服驅(qū)動裝裝置和主主軸電機(jī)機(jī)進(jìn)給伺服服驅(qū)動裝裝置和進(jìn)進(jìn)給電機(jī)機(jī)測量裝置置位置和速速度測量量裝置。。以實現(xiàn)現(xiàn)進(jìn)給伺伺服系統(tǒng)統(tǒng)的閉環(huán)環(huán)控制。。作用保證靈敏敏、準(zhǔn)確確地跟蹤蹤C(jī)NC裝置指指令：進(jìn)給運(yùn)動動指令：：實現(xiàn)零零件加工工的成形形運(yùn)動（（速度和和位置控控制）。。主軸運(yùn)動動指令，，實現(xiàn)零零件加工工的切削削運(yùn)動（（速度控控制）14第一節(jié)數(shù)數(shù)控機(jī)機(jī)床的組組成及工工作原理理PLC(ProgrammableLogicController)、機(jī)床I/O電路和裝裝置PLC：用于控控制機(jī)床床順序動動作，完完成與邏邏輯運(yùn)算算有關(guān)的的開關(guān)量量I/O控制，它它由硬件件和軟件件組成；；機(jī)床I/O電路和裝裝置：實現(xiàn)開關(guān)關(guān)量I/O控制的執(zhí)執(zhí)行部件件，即由由繼電器器、電磁磁閥、行行程開關(guān)關(guān)、接觸觸器等電電器組成成的邏輯輯電路；；功能：接受CNC的M、S、、T指令令，對其其進(jìn)行譯譯碼并轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成對對應(yīng)的控控制信號號，控制制輔助裝裝置完成成機(jī)床相相應(yīng)開關(guān)關(guān)動作接受操作作面板和和機(jī)床側(cè)側(cè)的I/O信號，送送給CNC裝置置，經(jīng)其其處理后后，輸出出指令控控制CNC系統(tǒng)統(tǒng)的工作作狀態(tài)和和機(jī)床的的動作。。15第一節(jié)數(shù)數(shù)控機(jī)機(jī)床的組組成及工工作原理理7.機(jī)機(jī)床機(jī)床：數(shù)控機(jī)機(jī)床的主主體，是是實現(xiàn)制制造加工工的執(zhí)行行部件。組成：由主運(yùn)運(yùn)動部件件、進(jìn)給給運(yùn)動部部件（工工作臺、、拖板以以及相應(yīng)應(yīng)的傳動動機(jī)構(gòu)））、支承承件（立立柱、床床身等））以及特特殊裝置置（刀具具自動交交換系統(tǒng)統(tǒng)工件件自動交交換系統(tǒng)統(tǒng)）和輔輔助裝置置（如排排屑裝置置等）。。16第二節(jié)數(shù)數(shù)控機(jī)床床的分類類按加工工工藝分類類按控制系系統(tǒng)的功功能水平平分類按伺服裝裝置的功功能水平平分類按數(shù)控機(jī)機(jī)床的檔檔次分類類17第二節(jié)數(shù)數(shù)控機(jī)床床的分類類一.按加加工工藝藝分類普通數(shù)控控機(jī)床：：如：數(shù)控控車床、、數(shù)控銑銑床、數(shù)控磨床床、數(shù)控控鉆床等等等加工中心心：帶刀刀庫和自自動換刀刀裝置如：車削削中心、、加工中中心其它：三三坐標(biāo)測測量機(jī)、、機(jī)械手手（工業(yè)業(yè)機(jī)器人人）、自動繪圖圖機(jī)等18第二節(jié)數(shù)數(shù)控機(jī)床床的分類類二.按控控制系統(tǒng)統(tǒng)的功能能特點(diǎn)分分類點(diǎn)位控制制的數(shù)控控機(jī)床點(diǎn)位-直直線控制制的數(shù)控控機(jī)床輪廓控制制的數(shù)控控機(jī)床19第二節(jié)數(shù)數(shù)控機(jī)床床的分類類二、按控控制功能能分類1.點(diǎn)位位控制數(shù)數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)僅能實現(xiàn)現(xiàn)刀具相相對于工工件從一一點(diǎn)到另另一點(diǎn)的的精確定定位運(yùn)動動；對軌跡不不作控制制要求；；運(yùn)動過程程中不進(jìn)進(jìn)行任何何加工。。適用范圍圍：數(shù)控鉆鉆床、數(shù)數(shù)控鏜床床、數(shù)控控沖床和和數(shù)控測測量機(jī)。。20第二節(jié)數(shù)數(shù)控機(jī)床床的分類類二、按控控制功能能分類2.輪輪廓控制制數(shù)控系系統(tǒng)具有控制制幾個進(jìn)進(jìn)給軸同同時諧調(diào)調(diào)運(yùn)動(坐標(biāo)聯(lián)聯(lián)動)，，使工件件相對于于刀具按按程序規(guī)規(guī)定的軌軌跡和速速度運(yùn)動動，在運(yùn)運(yùn)動過程程中進(jìn)行行連續(xù)切切削加工工的數(shù)控控系統(tǒng)。。適用范圍圍：數(shù)控車車床、數(shù)數(shù)控銑床床、加工工中心等等用于加加工曲線線和曲面面零件的的機(jī)床?！，F(xiàn)代的的數(shù)控機(jī)機(jī)床基本本上都是是裝備的的這種數(shù)數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)。21第二節(jié)數(shù)數(shù)控機(jī)床床的分類類三.按伺伺服系統(tǒng)統(tǒng)的特點(diǎn)點(diǎn)分類按數(shù)控系系統(tǒng)的進(jìn)進(jìn)給伺服服子系統(tǒng)統(tǒng)有無位位置測量量裝置可可分為開環(huán)數(shù)控控系統(tǒng)和閉環(huán)數(shù)控控系統(tǒng)，在閉環(huán)環(huán)數(shù)控系系統(tǒng)中根根據(jù)位置置測量裝裝置安裝裝的位置置又可分分為全閉環(huán)和半閉環(huán)兩種。開環(huán)控制制的數(shù)控控機(jī)床半閉環(huán)控控制的數(shù)數(shù)控機(jī)床床閉環(huán)控制制的數(shù)控控機(jī)床22第二節(jié)數(shù)數(shù)控機(jī)床床的分類類開環(huán)控制制的數(shù)控控機(jī)床特點(diǎn)：結(jié)結(jié)構(gòu)簡單單，步進(jìn)進(jìn)驅(qū)動、、步進(jìn)電電機(jī)，無無位置速速度反饋饋23第二節(jié)數(shù)數(shù)控機(jī)床床的分類類半閉環(huán)控控制的數(shù)數(shù)控機(jī)床床特點(diǎn)：精精度較高高，采用用交流或或直流伺伺服驅(qū)動動及伺服服電機(jī)，，有角位位移、角角速度檢檢測裝置置，結(jié)構(gòu)構(gòu)緊湊24特點(diǎn)：精精度高，，采用交交流或直直流伺服服驅(qū)動及及伺服電電機(jī)，有有直線位位移、速速度檢測測裝置，，價格貴貴，調(diào)試試?yán)щy第二節(jié)數(shù)數(shù)控機(jī)床床的分類類閉環(huán)控制制的數(shù)控控機(jī)床25第二節(jié)數(shù)數(shù)控機(jī)床床的分類類四、按聯(lián)聯(lián)動軸數(shù)數(shù)分2軸聯(lián)動動（平面面曲線））3軸聯(lián)動動（空間間曲面，，球頭刀刀）4軸聯(lián)動動（空間間曲面））5軸聯(lián)動動及6軸軸聯(lián)動（（空間曲曲面，端端銑刀））。聯(lián)動軸數(shù)數(shù)越多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)的控制制算法就就越復(fù)雜雜。26五.按控控制系統(tǒng)統(tǒng)的功能能水平分分類控制系統(tǒng)功能高檔中檔低檔（經(jīng)濟(jì)型）主軸功能無級變速、C軸功能機(jī)械變速分辯率0.1μm1μm10μm進(jìn)給速度15~100m/min15~24m/min8~15m/min伺服驅(qū)動閉環(huán)半閉環(huán)開環(huán)電機(jī)交、直流伺服電機(jī)步進(jìn)電機(jī)聯(lián)動軸數(shù)2~4軸或2~5軸2~3軸通信功能MAP，聯(lián)網(wǎng)功能RS232C、RS485無顯示功能三維圖形彩顯CRT圖形顯示數(shù)碼或CRT字符內(nèi)裝PLC有有無主CPU32位或64位16位或32位8位27第三節(jié)數(shù)數(shù)控控機(jī)床加加工特點(diǎn)點(diǎn)加工精度度高對加工對對象的適適應(yīng)性強(qiáng)強(qiáng)自動化程程度高，，勞動強(qiáng)強(qiáng)度低生產(chǎn)效率率高良好的經(jīng)經(jīng)濟(jì)效益益有利于現(xiàn)現(xiàn)代化管管理28第四節(jié)數(shù)數(shù)控機(jī)床床的應(yīng)用用范圍多品種小小批量生生產(chǎn)的零零件形狀結(jié)構(gòu)構(gòu)比較復(fù)復(fù)雜的零零件需要頻繁繁改型的的零件價值昂貴貴，不允允許報費(fèi)費(fèi)的關(guān)鍵鍵零件需要最少少周期的的急需零零件批量較大大精度要要求高的的零件29第二章數(shù)控機(jī)床床的機(jī)械械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)點(diǎn)12/8/202230第二章數(shù)控控機(jī)床機(jī)械結(jié)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)對數(shù)控機(jī)床機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的要要求數(shù)控機(jī)床的主主傳動及主軸軸部件數(shù)控機(jī)床的進(jìn)進(jìn)給運(yùn)動及傳傳動機(jī)構(gòu)自動換刀裝置置其它輔助裝置置31第一節(jié)對對數(shù)控機(jī)床機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的要要求提高機(jī)床的動動、靜剛度減少機(jī)床的熱熱變形減少運(yùn)動副的的摩擦，提高高傳動精度提高機(jī)床的壽壽命和精度保保持性自動化的機(jī)構(gòu)構(gòu)，宜人的操操作性安全防護(hù)和宜宜人的造型32第一節(jié)對對數(shù)控機(jī)床機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的要要求一.提高機(jī)機(jī)床的靜、動動剛度合理理選選擇擇支支承承件件的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)形形式式合理理的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)布布局局采用用補(bǔ)補(bǔ)償償變變形形的的措措施施合理理選選用用構(gòu)構(gòu)件件的的材材料料33第一一節(jié)節(jié)對對數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床機(jī)機(jī)械械結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的要要求求二.減減少少機(jī)機(jī)床床熱熱變變形形的的措措施施減少少機(jī)機(jī)內(nèi)內(nèi)發(fā)發(fā)熱熱改善善散散熱熱和和隔隔熱熱條條件件合理理設(shè)設(shè)計計機(jī)機(jī)床床的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)與與布布局局進(jìn)行行熱熱變變形形補(bǔ)補(bǔ)償償34第一一節(jié)節(jié)對對數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床機(jī)機(jī)械械結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的要要求求三.減減少少運(yùn)運(yùn)動動副副的的摩摩擦擦采用用滾滾動動導(dǎo)導(dǎo)軌軌或或靜靜壓壓導(dǎo)導(dǎo)軌軌采用用貼貼塑塑滑滑動動導(dǎo)導(dǎo)軌軌用滾滾珠珠絲絲杠杠代代替替滑滑動動絲絲杠杠采用用無無間間隙隙滾滾珠珠絲絲杠杠傳傳動動和和無無間間隙隙齒齒輪輪傳傳動動以以提提高高傳傳動動精精度度35第二二節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的主主傳傳動動系系統(tǒng)統(tǒng)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的主主傳傳動動系系統(tǒng)統(tǒng)概概述述主運(yùn)運(yùn)動動系系統(tǒng)統(tǒng)是是指指驅(qū)驅(qū)動動主主軸軸運(yùn)運(yùn)動動的的系系統(tǒng)統(tǒng)，，主主軸軸是是數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床上上帶帶動動刀刀具具和和工工件件旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，，產(chǎn)產(chǎn)生生切切削削運(yùn)運(yùn)動動的的運(yùn)運(yùn)動動軸軸，，它它往往往往是是數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床上上單單軸軸功功率率消消耗耗最最大大的的運(yùn)運(yùn)動動軸軸。。主傳傳動動系系統(tǒng)統(tǒng)的的作作用用：①①傳傳遞遞動動力力，，傳傳遞遞切切削削加加工工所所需需要要的的動動力力②②傳傳遞遞運(yùn)運(yùn)動動，，傳傳遞遞切切削削加加工工所所需需要要的的運(yùn)運(yùn)動動；；③③運(yùn)運(yùn)動動控控制制，，控控制制主主運(yùn)運(yùn)動動運(yùn)運(yùn)行行速速度度的的大大小小、、方方向向和和起起停停。。與與進(jìn)進(jìn)給給伺伺服服系系統(tǒng)統(tǒng)相相比比，，它它具具有有轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速高高、、傳傳遞遞的的功功率率大大等等特特點(diǎn)點(diǎn)，，是是數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的關(guān)關(guān)鍵鍵部部件件之之一一，，對對它它的的運(yùn)運(yùn)動動精精度度、、剛剛度度、、噪噪聲聲、、溫溫升升、、熱熱變變形形都都有有較較高高的的要要求求。36數(shù)控機(jī)床對對主運(yùn)動系系統(tǒng)的要求求動力功率高高由于對高效效率的要求求日益增長長，加之刀刀具材料和和技術(shù)的進(jìn)進(jìn)步，大多多數(shù)NC機(jī)機(jī)床均要求求有足夠高高的功率來來滿足高速速強(qiáng)力切削削。一般NC機(jī)床的的主軸驅(qū)動動功率在3.7kW～250kW之間間調(diào)速范圍寬寬除了功率方方面的要求求外，還應(yīng)應(yīng)使主軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速具有足足夠大的調(diào)調(diào)整范圍。。調(diào)速范圍圍是指最高高轉(zhuǎn)速與最最低轉(zhuǎn)速之之比，即Rn=nmax/nmin控制功能多多樣化性能要求高高37主傳動功率率機(jī)床主傳動動的功率N可根據(jù)切削削功率Nc與主運(yùn)動傳傳動鏈的總總效率η由由下式來確確定N=Nc/η數(shù)控機(jī)床的的加工范圍圍一般都比比較大，切切削功率可可以根據(jù)有有代表性的的加工情況況，由其主主切削力Pz按下式來確確定38調(diào)速范圍寬寬在主運(yùn)動系系統(tǒng)中調(diào)速速范圍有恒恒扭矩、恒恒功率調(diào)速速范圍之分分，如圖所所示，在基基本轉(zhuǎn)速(額定轉(zhuǎn)速速nc)以下是恒轉(zhuǎn)速調(diào)速速范圍，通過調(diào)整整電樞電壓壓來實現(xiàn)，，在nc以上是恒功率調(diào)速速，通過調(diào)磁磁調(diào)速。而而且現(xiàn)在恒恒功率調(diào)速速范圍盡可可能大，以以便在盡可可能低的速速度下，利利用其全功功率(在低低速時往往往由于電流流的限制，，只能進(jìn)行行恒扭矩調(diào)調(diào)速。因為為加工一些些難加工材材料所需求求的轉(zhuǎn)速范范圍相差很很大，例如如，鈦需要要低速加工工，而鋁合合金材料卻卻需要高速速加工，而而采用齒輪輪變速箱擴(kuò)擴(kuò)大變速范范圍的方法法已不能滿滿足要求。。39調(diào)速范圍寬寬主運(yùn)動為旋旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的的機(jī)床，主主軸轉(zhuǎn)速n(r/min)由切切削速度v(m/min)和工工件或刀具具的直徑d(mm)來來確定對于數(shù)控機(jī)機(jī)床，為了了適應(yīng)切削削速度和工工件（或刀刀具）直徑徑的變化，，主軸的最最低和最高高轉(zhuǎn)速可根根據(jù)下式確確定40數(shù)控機(jī)床的的主傳動變變速方式無級變速分段無級變變速內(nèi)置電動機(jī)機(jī)主軸變速速（電主軸軸）有級變速（（機(jī)械變速速）41現(xiàn)代數(shù)控機(jī)機(jī)床均采用用交流主軸軸電機(jī)及交交流變頻驅(qū)驅(qū)動裝置，，下圖為主主軸輸出特特性曲線4243控制功能多多樣化由于NC機(jī)機(jī)床的種類類繁多，不不同的機(jī)床床對主軸功功能有不同同的要求。NC車床車車螺紋時要要求有同步步控制功能能；加工中心為為了能進(jìn)行行自動換刀刀需要主軸軸準(zhǔn)停功能能；NC車床和和NC磨床床在進(jìn)行端端面加工時時，為了保保證端面加加工的粗糙糙度要求，，要求接觸觸點(diǎn)處的線線速度為恒恒值，需要要恒線速切切削功能；；還有些NC機(jī)床有C軸控制功功能44性能要求求高對主軸電電機(jī)的性性能要求求如下：：電機(jī)抗過過載能力力強(qiáng)，要要求有較較長時間間(1～～30min)和較大大倍數(shù)的的抗過載載能力；；在斷續(xù)負(fù)負(fù)載下，，電機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速波動動要小；；速度響應(yīng)應(yīng)要快，，升降速速時間要要短；電機(jī)溫升升低，振振動和噪噪音??；；可靠性高高，壽命命長，維維護(hù)容易易；體積小，，重量輕輕，與機(jī)機(jī)床聯(lián)接接容易45普通電機(jī)機(jī)—機(jī)械械變速系系統(tǒng)—主主軸部件件配置方方式該配置方方式是一一種傳統(tǒng)統(tǒng)的配置置方式，，它能夠夠滿足各各種切削削運(yùn)動轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩輸出出的要求求，但變變速范圍圍不大，，由于是是有級變變速使切切削速度度的選擇擇受到限限制，而而且該配配置的結(jié)結(jié)構(gòu)較復(fù)復(fù)雜，所所以現(xiàn)在在僅有少少數(shù)經(jīng)濟(jì)濟(jì)型數(shù)控控機(jī)床采采用該配配置，其其他已很很少采用用。46變頻器——交流電電機(jī)—1～2級機(jī)械變速速—主軸軸部件配配置方式式特點(diǎn)：變頻電機(jī)機(jī)經(jīng)一對對齒輪變變速后，，再通過過二聯(lián)滑滑移齒輪輪傳動主主軸，使使主軸獲獲得高速速段和低低速段轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。優(yōu)點(diǎn)是能能夠滿足足各種切切削運(yùn)動動的轉(zhuǎn)矩矩輸出，，且具有有大范圍圍的速度度變化能能力；具有結(jié)構(gòu)構(gòu)簡單、、安裝調(diào)調(diào)試方便便，且在在傳動上上能滿足足轉(zhuǎn)速與與轉(zhuǎn)矩的的輸出要要求；調(diào)速范圍圍及動力力特性相相對于交交、直流流主軸電電機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)而言要要差一些些；主要用于于經(jīng)濟(jì)型型或中低低檔數(shù)控控機(jī)床上上。4748交、直流主軸電機(jī)機(jī)—主主軸部部件配置置方式特點(diǎn)：電機(jī)經(jīng)同同步齒形形帶傳動動主軸電機(jī)是性性能更好好的交、、直流主主軸電機(jī)機(jī)，變速速范圍寬寬，最高高轉(zhuǎn)速可可達(dá)8000r/min在傳動上上能基本本能滿足足目前大大多數(shù)數(shù)數(shù)控機(jī)床床的要求求，易于于實現(xiàn)豐豐富的控控制功能能結(jié)構(gòu)簡單單、安裝裝調(diào)試方方便，可可滿足現(xiàn)現(xiàn)在中高高檔數(shù)控控機(jī)床的的控制要要求對于越來來越高的的速度的的需求，，該配配置方式式已難以以滿足4950電主軸這種電機(jī)機(jī)由三個個基本部部分組成成：空心心軸轉(zhuǎn)子子、帶繞繞組的定定子、速速度檢測測元件。?？招妮S軸轉(zhuǎn)子，，它既是是電機(jī)的的轉(zhuǎn)子，，也是主主軸，中中間是空空心的，，用于裝裝夾刀具具或工件件；帶繞繞組的定定子，它它和其他他電機(jī)相相似。這這種電機(jī)機(jī)構(gòu)成了了較簡單單的主運(yùn)運(yùn)動部件件。它不僅可可以使轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速提高高，若在在其內(nèi)應(yīng)應(yīng)用較先先進(jìn)的軸軸承（如如陶瓷軸軸承、磁磁懸浮軸軸承等））而且可可使主軸軸部件結(jié)結(jié)構(gòu)緊湊湊、重量量輕、慣慣量小，，可提高高啟動、、停止的的響應(yīng)特特性，利利于控制制振動和和噪聲。。轉(zhuǎn)速高高，目前前最高可可達(dá)200000r/min。它它的出現(xiàn)現(xiàn)大大簡簡化了主主運(yùn)動系系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)，實現(xiàn)現(xiàn)了所謂謂的“零零傳動””，因而而使傳動動精度大大大提高高，由于于它具有有上述特特點(diǎn)，在在高速數(shù)數(shù)控機(jī)床床大量采采用。在目前前也存存在著著一些些缺點(diǎn)點(diǎn)，主主要是是電機(jī)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生生的振振動和和熱量量將直直接影影響到到主軸軸，因因此，，主軸軸組件件的整整機(jī)平平衡、、溫度度控制制和冷冷卻是是內(nèi)裝裝式主主軸電電機(jī)的的關(guān)鍵鍵問題題。51電主軸軸結(jié)構(gòu)構(gòu)圖52電主軸軸外觀觀圖53三位液液壓撥撥叉作作用原原理圖圖54嚙合式式電磁磁離合合器55加工中中心典典型主主軸部部件56數(shù)控機(jī)機(jī)床的的主軸軸部件件組成：主軸軸部件件由主主軸的的支承承、安安裝在在主軸軸上的的傳動動零件件及裝裝夾刀刀具或或工件件的附附件組組成。。主要作作用：①夾夾持工工件或或刀具具實現(xiàn)現(xiàn)切削削運(yùn)動動；②②傳遞遞運(yùn)動動及切切削加加工所所需要要的動動力。。機(jī)床對對其主主軸部部件的的主要要要求求有：①①主主軸的的精度度要高高。精精度包包括運(yùn)運(yùn)動精精度(回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)精度度、軸軸向竄竄動)和安安裝刀刀具或或夾持持工件件的夾夾具的的定位位精度度(軸軸向、、徑向向)。。②②部部件的的結(jié)構(gòu)構(gòu)剛度度和抗抗振性性。③③運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)溫升升不能能太高高以及及較好好的熱熱穩(wěn)定定性。。④④部部件的的耐磨磨性和和精度度保持持能力力。對對數(shù)數(shù)控機(jī)機(jī)床除除上述述要求求外，，在機(jī)機(jī)械結(jié)結(jié)構(gòu)方方面還還應(yīng)有有：①①刀刀具具的自自動夾夾緊裝裝置。。②②主主軸的的準(zhǔn)停停裝置置。③③主主軸軸孔的的清理理裝置置等57進(jìn)給傳傳動系系統(tǒng)裝裝置概述進(jìn)給系系統(tǒng)機(jī)機(jī)械傳傳動結(jié)結(jié)構(gòu)是是進(jìn)給給伺服服系統(tǒng)統(tǒng)的重重要組組成部部分，，它是是實現(xiàn)現(xiàn)成形形加工工運(yùn)動動所需需的運(yùn)運(yùn)動及及動力力的執(zhí)執(zhí)行機(jī)機(jī)構(gòu)。。它主主要由由傳動動機(jī)構(gòu)構(gòu)、運(yùn)運(yùn)動變變換機(jī)機(jī)構(gòu)、、導(dǎo)向向機(jī)構(gòu)構(gòu)、執(zhí)執(zhí)行件件組成成。如如下圖圖所示示。其其中常常用的的傳動動機(jī)構(gòu)構(gòu)有傳傳動齒齒輪和和同步步帶；；運(yùn)運(yùn)動變變換機(jī)機(jī)構(gòu)有有絲杠杠螺母母副、、蝸桿桿齒條條副、、齒輪輪齒條條副等等；導(dǎo)導(dǎo)向機(jī)機(jī)構(gòu)有有滑動動導(dǎo)軌軌、滾滾動導(dǎo)導(dǎo)軌、、靜壓壓導(dǎo)軌軌、軸軸承等等。數(shù)控機(jī)機(jī)床對對進(jìn)給給運(yùn)動動的要要求減少摩摩擦阻阻力提高傳傳動精精度和和剛度度消除傳傳動間間隙減小運(yùn)運(yùn)動件件的慣慣量58進(jìn)給傳傳動系系統(tǒng)裝裝置59進(jìn)給傳傳動系系統(tǒng)裝裝置對進(jìn)給給傳動動系統(tǒng)統(tǒng)裝置置的要要求：：由于機(jī)機(jī)械傳傳動結(jié)結(jié)構(gòu)的的剛性性、制制造精精度、、摩擦擦阻尼尼特性性等，，對執(zhí)執(zhí)行件件運(yùn)動動特性性和運(yùn)運(yùn)動精精度有有重要要影響響，因因此進(jìn)進(jìn)給伺伺服系系統(tǒng)對對機(jī)械械傳動動機(jī)構(gòu)構(gòu)提出出了較較高的的要求求，主主要有有：①摩擦力力小，尤尤其是動動靜摩擦擦系數(shù)之之差要小小，故廣廣泛采用用如滾動動摩擦等等摩擦力力較小的的傳動件件及導(dǎo)軌軌；②傳動精精度和剛剛度要高高，要求求消除傳傳動間隙隙，并進(jìn)進(jìn)行適當(dāng)當(dāng)?shù)念A(yù)緊緊。以增增加傳動動系統(tǒng)剛剛度；③運(yùn)動慣慣量要小小，盡可可能減小小運(yùn)動部部件質(zhì)量量，以提提高響應(yīng)應(yīng)速度。。60進(jìn)給傳動動系統(tǒng)裝裝置齒輪傳動動及齒輪輪消隙齒輪傳動動在伺服服進(jìn)給系系統(tǒng)中的的作用是是：改變變運(yùn)動方方向、降降速、增增大扭矩矩、適應(yīng)應(yīng)不同絲絲杠螺距距和不同同脈沖當(dāng)當(dāng)量的配配比等。。當(dāng)在伺伺服電機(jī)機(jī)和絲杠杠之間安安裝齒輪輪（直齒齒、斜齒齒、錐齒齒等）時時，必然然產(chǎn)生齒齒側(cè)間隙隙，造成成反向運(yùn)運(yùn)動的死死區(qū)，必必須設(shè)法法消除。。目前消消除齒側(cè)側(cè)間隙普普遍采用用雙片齒齒輪結(jié)構(gòu)構(gòu)，如下下圖（a），將將一對齒齒輪中的的大齒輪輪分成1、2兩兩部分，，并分別別與螺釘釘3、8固定，，再將彈彈簧4與與3、8聯(lián)接起起來，這這樣齒輪輪的1、、2兩部部分的齒齒輪自然然錯開，，達(dá)到自自動消除除齒側(cè)間間隙的目目的。圖圖（b））為斜齒齒輪傳動動消隙結(jié)結(jié)構(gòu)。它它是將一一個斜齒齒輪分成成兩個薄薄片3、、4，且且在其中中加一墊墊片2，，改變墊墊片2的的厚度，，薄片3、4的的螺旋線線就會錯錯位，分分別與寬寬齒輪1的齒槽槽左、右右側(cè)面貼貼緊，消消除了間間隙。6162鍵聯(lián)接消消隙當(dāng)齒輪與與軸聯(lián)接接時，鍵鍵兩側(cè)的的間隙也也必須設(shè)設(shè)法消除除，其措措施如下下圖。圖圖（a））為雙鍵鍵消除間間隙，用用緊定螺螺釘頂緊緊。圖（（b）將將其中一一個鍵灌灌環(huán)氧樹樹酯，但但不易拆拆卸維修修。63聯(lián)軸節(jié)由于伺服服電機(jī)性性能的提提高，目目前許多多場合都都采用伺伺服電機(jī)機(jī)與絲杠杠直接相相聯(lián)，由由于伺服服系統(tǒng)對對傳動精精度要求求較高，，因而對對聯(lián)軸節(jié)節(jié)也提出出了較高高的要求求，主要要有無間間隙、傳傳動中彈彈性變形形小、高高速傳動動平穩(wěn)、、穩(wěn)定可可靠等。。圖是較較典型的的聯(lián)軸節(jié)節(jié)的結(jié)構(gòu)構(gòu)形式。。圖圖（a）用錐錐銷聯(lián)接接，為防防止振松松，用螺螺母加彈彈簧墊圈圈鎖緊。。圖（b）將錐錐銷放在在側(cè)邊，，故可承承受較大大的剪切切力。圖圖（c））為套筒筒中心線線上互為為90°°的兩個個錐銷。。套筒聯(lián)聯(lián)接尺寸寸小、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動慣量量小。圖圖（d））為十字字滑塊聯(lián)聯(lián)軸節(jié)，，接頭槽槽口需研研配，適適于負(fù)載載較小的的傳動。。圖（e）是現(xiàn)現(xiàn)在廣泛泛采用的的直接聯(lián)聯(lián)接電機(jī)機(jī)軸和絲絲杠的彈彈性無鍵鍵聯(lián)軸節(jié)節(jié)。這種種聯(lián)軸節(jié)節(jié)的工作作原理是是：聯(lián)軸軸節(jié)的左左半部裝裝在電機(jī)機(jī)軸上，，當(dāng)擰緊緊螺釘2時，件件3和件件6相互互靠近，，擠壓內(nèi)內(nèi)錐環(huán)4、外錐錐環(huán)5，，使外錐錐環(huán)內(nèi)徑徑縮小，，內(nèi)錐環(huán)環(huán)外徑脹脹大，使使件6與與電機(jī)軸軸1形成成無鍵聯(lián)聯(lián)接。右右半部也也同樣形形成無鍵鍵聯(lián)接。。左半部部通過彈彈性鋼片片組8兩兩個對角角孔與螺螺栓10、球面面墊圈7、9相相聯(lián)。圖圖中表明明球面墊墊圈9與與右半部部件16沒有任任何聯(lián)接接關(guān)系。。同樣，，彈簧鋼鋼片組8的另兩兩個對角角孔，通通過球面面墊圈17、18、螺螺栓19與右半半部的件件16聯(lián)聯(lián)接，墊墊圈18與件6也沒有有任何聯(lián)聯(lián)接關(guān)系系。這樣樣依靠彈彈性鋼片片組對角角聯(lián)接（（即彈性性）傳遞遞扭矩，，且與電電機(jī)軸和和絲杠都都無鍵聯(lián)聯(lián)接。6465滾珠珠絲絲杠杠螺螺母母副副絲杠杠螺螺母母副副是是運(yùn)運(yùn)動動變變換換機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)，，其其功功用用是是將將旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)動動變變換換成成直直線線運(yùn)運(yùn)動動。。按按絲絲杠杠與與螺螺母母的的摩摩擦擦性性質(zhì)質(zhì)分分類類：：①①滑滑動動絲絲杠杠螺螺母母副副，，主主要要用用于于舊舊機(jī)機(jī)床床的的數(shù)數(shù)控控化化改改造造、、經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)型型數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床等等；；②②滾滾珠珠絲絲杠杠螺螺母母副副，，廣廣泛泛用用于于中中、、高高檔檔數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床；；③③靜靜壓壓絲絲杠杠螺螺母母副副，，主主要要用用于于高高精精度度數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床、、重重型型機(jī)機(jī)床床。。工作作原原理理絲絲杠杠（（螺螺母母））旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，，滾滾珠珠在在封封閉閉滾滾道道內(nèi)內(nèi)沿沿滾滾道道滾滾動動、、迫迫使使螺螺母母（（絲絲杠杠））軸軸向向移移動動，，從從而而實實現(xiàn)現(xiàn)將將旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)動動變變換換成成直直線線運(yùn)運(yùn)動動。。66滾珠珠絲絲杠杠螺螺母母副副滾珠珠循循環(huán)環(huán)方方式式滾滾珠珠絲絲杠杠螺螺母母副副的的滾滾珠珠循循環(huán)環(huán)方方式式常常用用的的有有兩兩種種：：滾滾珠珠在在循循環(huán)環(huán)過過程程中中有有時時與與絲絲杠杠脫脫離離接接觸觸的的稱稱為為外外循循環(huán)環(huán)；；始始終終與與絲絲杠杠保保持持接接觸觸的的稱稱內(nèi)內(nèi)循循環(huán)環(huán)。。滾滾珠珠絲絲杠杠螺螺母母副副的的每每個個循循環(huán)環(huán)稱稱為為一一列列，，每每個個導(dǎo)導(dǎo)程程稱稱為為一一圈圈。。外循循環(huán)環(huán)下下圖圖為為常常用用的的一一種種外外循循環(huán)環(huán)方方式式，，這這種種結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)是是在在螺螺母母體體上上軸軸向向相相隔隔2.5圈圈或或3.5圈圈螺螺紋紋處處鉆鉆兩兩個個孔孔與與螺螺旋旋槽槽相相切切，，作作為為滾滾珠珠的的進(jìn)進(jìn)口口與與出出口口。。再再用用弧弧形形銅銅管管插插入入進(jìn)進(jìn)口口和和出出口口內(nèi)內(nèi)，，形形成成滾滾珠珠返返回回通通道道，，由由彎彎管管的的端端部部來來引引導(dǎo)導(dǎo)滾滾珠珠；；這這種種彎彎管管由由兩兩半半合合成成，，采采用用沖沖壓壓件件，，工工藝藝性性好好。。外外循循環(huán)環(huán)方方式式制制造造工工藝藝簡簡單單、、應(yīng)應(yīng)用用廣廣泛泛，，但但螺螺母母徑徑向向尺尺寸寸較較大大，，因因用用彎彎管管端端部部作作擋擋珠珠器器，，故故剛剛性性差差、、易易磨磨損損，，噪噪音音較較大大。。外外循循環(huán)環(huán)的的工工作作圈圈數(shù)數(shù)是是2.5圈圈或或3.5圈圈，，1～～2列列。。6768滾珠絲絲杠螺螺母副副內(nèi)循環(huán)環(huán)圖圖為滾滾珠內(nèi)內(nèi)循環(huán)環(huán)方式式，它它采用用圓柱柱凸鍵鍵反向向器實實現(xiàn)滾滾珠循循環(huán)，，反向向器的的圓柱柱部分分嵌入入螺母母內(nèi)，，端部部開有有反向向槽2，反反向槽槽靠圓圓柱外外圓面面及其其上端端的凸凸鍵1定位位，以以保持持對準(zhǔn)準(zhǔn)螺紋紋滾道道方向向。在在一個個螺母母上沿沿螺紋紋周向向錯開開120°°，軸軸向錯錯開（（t為導(dǎo)程程），，裝三三個反反向器器，形形成三三圈滾滾珠循循環(huán)。。內(nèi)循循環(huán)螺螺母結(jié)結(jié)構(gòu)緊緊湊，，定位位可靠靠，剛剛性好好，不不易磨磨損，，反回回滾道道短，，不易易產(chǎn)生生滾珠珠堵塞塞，摩摩擦損損失小小。缺缺點(diǎn)是是結(jié)構(gòu)構(gòu)復(fù)雜雜、制制造較較困難難。內(nèi)內(nèi)循循環(huán)的的工作作圈數(shù)數(shù)是3列。。69滾珠絲絲杠螺螺母副副滾珠絲絲杠螺螺母副副的特特點(diǎn)1。傳傳動效效率高高達(dá)85%～98%，是是普通通滑動動絲杠杠的2～4倍，，2。。摩擦擦阻力力小:靜摩摩擦阻阻力及及動靜靜摩擦擦阻力力差值值小，，采用用它是是提高高進(jìn)給給系統(tǒng)統(tǒng)靈敏敏度、、定位位精度度和防防止爬爬行的的有效效措施施之一一；3。傳傳動精精度高高，可可消除除傳動動間隙隙，實實現(xiàn)無無間隙隙傳動動；4。由由于效效率高高，無無自鎖鎖能力力，故故對于于垂直直使用用的情情況，，應(yīng)增增加自自鎖裝裝置。。70滾珠絲絲杠副副的選選用選用要要點(diǎn)應(yīng)應(yīng)該該根據(jù)據(jù)機(jī)床床的精精度要要求來來選用用滾珠珠絲杠杠副的的精度度，根根據(jù)機(jī)機(jī)床的的載荷荷來選選定絲絲杠的的直徑徑，并并且要要驗算算絲杠杠扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)剛度度、壓壓曲剛剛度、、臨界界轉(zhuǎn)速速與工工作壽壽命等等。精度等等級的的選擇擇滾滾珠絲絲杠副副的精精度將將直接接影響響數(shù)控控機(jī)床床各坐坐標(biāo)軸軸的定定位精精度。。普通通精度度的數(shù)數(shù)控機(jī)機(jī)床，，一般般可選選用D級，，精密密級數(shù)數(shù)控機(jī)機(jī)床選選用C級精精度的的滾珠珠絲杠杠副。。絲杠杠精度度中的的導(dǎo)程程誤差差對機(jī)機(jī)床定定位精精度影影響最最明顯顯。而而絲杠杠在運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)中中由于于溫升升引起起的絲絲杠伸伸長，，將直直接影影響機(jī)機(jī)床的的定位位精度度。通通常需需要計計算出出絲杠杠由于于溫升升產(chǎn)生生的伸伸長量量，該該伸長長量稱稱為絲絲杠的的方向向目標(biāo)標(biāo)。用用戶在在定購購滾珠珠絲杠杠時，，必須須給出出滾珠珠絲杠杠的方方向目目標(biāo)值值。71滾珠絲杠副副的選用結(jié)構(gòu)尺寸的的選擇滾珠絲杠副副的結(jié)構(gòu)尺尺寸主要有有：絲杠的的名義直徑徑D0、螺距t、長度L、滾珠直徑徑d0等，尤其是是名義直徑徑與剛度直直接相關(guān)，，直徑大、、承載能力力和剛度越越大，但直直徑大轉(zhuǎn)動動慣量也隨隨之增加，，使系統(tǒng)的的靈敏度降降低。所以以，一般是是在兼顧二二者的情況況下選取最最佳直徑。。有關(guān)資料推推薦：名義直徑D0對于小型加加工中心采采用32、、40（mm），中中型加工中中心選用40、50(mm)，大型加加工中心采采用50、、63(mm)的滾滾珠絲杠，，但通常應(yīng)應(yīng)大于L/30--L/35；螺距t：t越小，螺旋旋升角小，，摩擦力矩矩小，分辨辨率高，但但傳動效率率低，承載載能力低，，應(yīng)折中考考慮；絲桿長度L：一般為工工作行程+螺母長度度+（5～～10）；；滾珠直徑徑d0越大，承載載能力越高高，盡量取取大值。一一般取d0=0.6t；滾珠的工作作圈數(shù)、列列數(shù)和工作作滾珠總數(shù)數(shù)對絲桿工工作特性影影響較大；；當(dāng)前面三三項確定后后，后兩項項也確定了了，一般不不用用戶考考慮。72滾珠絲杠副副的選用驗算當(dāng)有關(guān)結(jié)構(gòu)構(gòu)參數(shù)選定定后，還應(yīng)應(yīng)根據(jù)有關(guān)關(guān)規(guī)范進(jìn)行行扭轉(zhuǎn)剛度度、臨界轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速和壽命命的驗算校校核：剛度驗算絲杠屬細(xì)長長桿，受扭扭矩會引起起扭轉(zhuǎn)變形形，從而““吃掉”若若干輸入的的位置指令令，致使執(zhí)執(zhí)行間的輸輸出不到位位，這些被被“吃掉””的輸入稱稱為失動量量。剛度驗驗算就是校校驗絲杠在在額定軸向向（扭轉(zhuǎn)））載荷作用用下，執(zhí)行行件的失動動量。失動動量的計算算方法如下下：73滾珠絲杠副副的選用臨界轉(zhuǎn)速驗驗算對于數(shù)控機(jī)機(jī)床來說，，滾珠絲杠杠的最高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速是指快快速移動時時的轉(zhuǎn)速。。因此，只只要此時的的轉(zhuǎn)速不超超過臨界轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速就可以以了。應(yīng)校校核絲杠軸軸的轉(zhuǎn)速與與絲杠自身身的自振頻頻率是否接接近，如果果很接近，，會導(dǎo)致強(qiáng)強(qiáng)迫共振，，影響機(jī)床床正常工作作。應(yīng)根據(jù)據(jù)有關(guān)計算算公式進(jìn)行行的校核。。壽命驗算滾珠絲杠副副的壽命，，主要是指指疲勞壽命命。在工程程計算中，，采用"額額定疲勞壽壽命"這一一概念，它它指一批尺尺寸、規(guī)格格、精度相相同的滾珠珠絲杠，在在相同條件件下回轉(zhuǎn)時時，其中90%不發(fā)發(fā)生疲勞剝剝落的情況況下運(yùn)轉(zhuǎn)的的總轉(zhuǎn)數(shù)。。也可用總總回轉(zhuǎn)時間間或總走行行距離來表表示。可根根據(jù)有關(guān)經(jīng)經(jīng)驗公式校校核，應(yīng)保保證總時間間壽命Lt≥20000(h)。如果果不能滿足足這一條件件，而且軸軸向載荷已已由工作要要求所決定定不能減小小，則只有有選取直徑徑較大，即即額定動載載荷較大的的絲杠，以以保證Lt≥20000(h)。74滾珠絲杠的的支承結(jié)構(gòu)構(gòu)滾珠絲杠的的主要載荷荷是軸向載載荷，徑向向載荷主要要來自于臥臥式絲杠的的自重。由由于滾珠絲絲杠的軸向向剛度對位位移精度的的影響很大大，因此，，如何從利利用支撐結(jié)結(jié)構(gòu)來提高高滾珠絲桿桿的軸向剛剛度是至關(guān)關(guān)重要的。。美美國CINCINNATI10HC臥式加工工中心的Z坐標(biāo)（立立柱水平方方向移動））的滾珠絲絲杠支承采采用一端固固定，一端端自由的結(jié)結(jié)構(gòu)形式如如圖5-19（a）），固定端端采用四個個接觸角為為60°的的推力角接接觸球軸承承，兩個同同向、面對對面安裝，，加上預(yù)緊緊，軸向剛剛度和承載載能力都很很高。該固固定端連同同伺服電機(jī)機(jī)都安裝在在支架2上上。絲杠的的另一端自自由懸伸，，滾珠絲杠杠螺母4固固定在底座座3上?？煽梢暈橐环N種輔助支承承。工作時時，伺服電電機(jī)12帶帶動滾珠絲絲杠5旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，并推動動支架和重重達(dá)5噸的的立柱1（（包括主軸軸箱和刀庫庫）沿Z方向運(yùn)動。。757677滾珠絲杠的制制動滾珠絲杠副的的傳動效率高高但不能自鎖鎖，用在垂直直傳動或高速速大慣量場合合時需要制動動裝置。目前前常見的有機(jī)機(jī)械式和電氣氣式兩種。電電氣方方式制動是采采用電磁制動動器，而且這這種制動器就就做在電機(jī)內(nèi)內(nèi)部。圖為FANUC公公司伺服電機(jī)機(jī)帶制動器的的示意圖。機(jī)機(jī)床工作時，，在制動器線線圈7電磁力力的作用下，，使齒輪8與與內(nèi)齒輪9脫脫開，彈簧受受壓縮，當(dāng)停停機(jī)或停電時時，電磁鐵失失電，在彈簧簧恢復(fù)力作用用下，齒輪8、9嚙合，，齒輪9與電電機(jī)端蓋為一一體，故與電電機(jī)軸聯(lián)接的的絲杠得到制制動，這種電電磁制動器裝裝在電機(jī)殼內(nèi)內(nèi)，與電機(jī)形形成一體化的的結(jié)構(gòu)。78滾珠絲杠螺母母副滾珠絲杠螺母母副的安裝一般要求滾滾珠絲杠杠螺母副在安安裝時首先應(yīng)應(yīng)滿足以下要要求：①滾珠絲杠螺螺母副相對工工作臺不能有有軸向竄動；；②螺母座孔孔中心應(yīng)與絲絲杠安裝軸線線同心；③滾珠絲杠螺螺母副中心線線應(yīng)平行于相相應(yīng)的導(dǎo)軌;④能方便地進(jìn)進(jìn)行間隙調(diào)整整、預(yù)緊和預(yù)預(yù)拉伸。預(yù)緊滾珠絲杠螺母母副的預(yù)緊是是使兩個螺母母產(chǎn)生軸向位位移（相離或或靠近），以以消除它們之之間的間隙并并施加預(yù)緊力力，預(yù)緊目的的是消除運(yùn)動動間隙,提高高運(yùn)動精度及及傳動剛度。。79滾珠絲杠副的的軸向間隙的的消除和預(yù)緊緊軸向間隙：指絲杠和螺母母無相對轉(zhuǎn)動動時，絲杠和和螺母之間最最大軸向竄動動。除了結(jié)構(gòu)構(gòu)本身的游隙隙之外，還包包括在施加軸軸向載荷之后后彈性變形所所造成的竄動動。預(yù)緊消隙的方方法：1修磨磨墊片厚度2用鎖鎖緊螺母消隙隙3齒差差式調(diào)整80雙螺母消隙特點(diǎn)：調(diào)整方方便，不能精精確調(diào)整81修磨墊片消隙隙82齒差式調(diào)整螺距P

左螺螺母齒數(shù)Z1

右螺母齒齒數(shù)Z2同同向各轉(zhuǎn)一個個齒調(diào)整量為為：

△=P（1/Z1-1/Z2）

特點(diǎn)點(diǎn)：能精確調(diào)調(diào)整間隙83數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)導(dǎo)軌對數(shù)控機(jī)床導(dǎo)導(dǎo)軌的要求：：摩擦系數(shù)小、、運(yùn)動平穩(wěn)、、噪聲低、傳傳動靈活、精精度高常用導(dǎo)軌類型型：滾動導(dǎo)軌：滾滾動導(dǎo)軌塊直線滾動導(dǎo)軌軌靜壓導(dǎo)軌：滑動導(dǎo)軌：貼貼塑導(dǎo)軌84數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)導(dǎo)軌直線滾動導(dǎo)軌軌85數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)導(dǎo)軌貼塑導(dǎo)軌：86數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)導(dǎo)軌靜壓導(dǎo)軌87第四節(jié)刀刀具、刀庫庫及自動換刀刀裝置數(shù)控機(jī)床對刀刀具的要求數(shù)控機(jī)床所用用刀具的材料料及其選擇數(shù)控機(jī)床用刀刀具類型自動換刀系統(tǒng)統(tǒng)的組成原理理刀庫與刀具管管理刀具交換裝置置88數(shù)控機(jī)床對刀刀具的要求適應(yīng)高速切削削要求。高速速度、大進(jìn)給給是數(shù)控加工工的特點(diǎn)，數(shù)數(shù)控機(jī)床的刀刀具必須具有有良好的切削削性能。高的可靠性較高的尺寸耐耐用度。刀具具在兩次調(diào)整整之間所能加加工出合格零零件的數(shù)量，，稱為刀具的的尺寸耐用度度。高精度。為適適應(yīng)數(shù)控機(jī)床床加工的高精精度和自動換換刀的要求，，刀具及其裝裝夾結(jié)構(gòu)也必必須有很高的的精度，以保保證它在機(jī)床床上的安裝精精度和重復(fù)定定位精度?？煽康臄嘈技凹芭判即胧┑毒叩恼{(diào)整、、更換方便、、快速而且精精確符合標(biāo)準(zhǔn)化、、模塊化、通通用化及復(fù)合合化89數(shù)控機(jī)床刀具具材料的性能能、種類刀具材料的性性能較高的硬度和和耐磨性。刀刀具切削部分分的硬度必須須高于工件材材料的硬度，，刀具材料的的硬度越高耐耐磨性就越好好。足夠的強(qiáng)度和和韌性。以抵抵抗切削過程程中的沖擊和和振動較高的耐熱性性。是指刀具具材料在高溫溫下保持硬度度、耐磨性和和強(qiáng)度及韌性性的性能，是是衡量刀具材材料切削性能能的主要標(biāo)志志較好的導(dǎo)熱性性刀具材料的種種類高速鋼：通用型高速鋼鋼、高性能高高速鋼、粉末末冶金高速鋼鋼硬質(zhì)合金：硬質(zhì)合金的硬硬度和耐磨性性都很高，其其切削性能比比高速鋼高得得多，刀具耐耐用度可提高高幾倍到幾十十倍；但抗彎彎強(qiáng)度和沖擊擊韌性較差。。涂層刀具：涂涂層刀具是在在韌性較好的的硬質(zhì)合金刀刀具基體上，，涂覆一薄層層耐磨性高的的難熔金屬化化合物。陶瓷刀具：陶陶瓷刀具材料料是在陶瓷基基體上重添加加各種碳化物物、氮化物、、硼化物和氧氧、氮化物等等并按一定生生產(chǎn)工藝制成成的。它具有有很高的硬度度、耐磨性、、耐熱性和化化學(xué)穩(wěn)定性等等獨(dú)特的優(yōu)越越性，在高速速切削范圍以以及加工某些些難加工材料料，特別是加加熱切削法方方面，包括涂涂層刀具在內(nèi)內(nèi)的任何高速速鋼和硬質(zhì)合合金刀具都無無法與之相比比。90數(shù)控車床所用用刀具91數(shù)控車床所用用刀具92數(shù)控鏜銑銑床所用用刀具93自動換刀刀裝置概述自動換刀刀系統(tǒng)應(yīng)應(yīng)該滿足足換刀時時間短，，刀具重重復(fù)定位位精度高高，刀具具儲存數(shù)數(shù)量足夠夠，結(jié)構(gòu)構(gòu)緊湊，，便于制制造、維維修、調(diào)調(diào)整，應(yīng)應(yīng)有防屑屑、防塵塵裝置，，布局應(yīng)應(yīng)合理等等要求。。同時也也應(yīng)具有有較好的的剛性，，沖擊、、振動及及噪聲小小，運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)安全可可靠等特特點(diǎn)。組成：自動換刀刀系統(tǒng)由由刀庫、、選刀機(jī)機(jī)構(gòu)、刀刀具交換換機(jī)構(gòu)(如機(jī)械械手)、、刀具在在主軸上上的自動動裝卸機(jī)機(jī)構(gòu)等部部分組成成。94換刀方式式：分為兩大大類由刀庫和和主軸的的相對運(yùn)運(yùn)動實現(xiàn)現(xiàn)刀具交交換。用這種形形式交換換刀具時時，主軸軸上用過過的刀具具送回刀刀庫和從從刀庫中中取出新新刀，這這兩個動動作不能能同時進(jìn)進(jìn)行，選選刀和換換刀由數(shù)數(shù)控定位位系統(tǒng)來來完成，，因此換換刀時間間長，換換刀動作作也較多多。由機(jī)械手手進(jìn)行刀刀具交換換。由于刀庫庫及刀具具交換方方式的不不同，換換刀機(jī)械械手也有有多種形形式。95刀具必須須裝在標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的刀刀柄內(nèi)，，我國TSG刀刀具系統(tǒng)統(tǒng)規(guī)定了了刀柄標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，有有直柄及及7∶24錐度度的錐柄柄兩類。。分別用用于圓柱柱形主軸軸孔及圓圓錐形主主軸孔其其結(jié)構(gòu)如如下圖所所示。圖圖中3為為刀柄定定位及夾夾持部位位，2為為機(jī)械手手抓取部部位，1為鍵槽槽，用用于傳遞遞切削扭扭矩，4為螺孔孔，用以以安裝可可調(diào)節(jié)拉拉桿，供供拉緊刀刀柄用。。刀具的的軸向尺尺寸和徑徑向尺寸寸應(yīng)先在在調(diào)刀儀儀上調(diào)整整好，才才可裝入入刀庫中中。絲錐錐、鉸刀刀要先裝裝在浮動動夾具內(nèi)內(nèi)，再裝裝入標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)刀柄內(nèi)內(nèi)。圓柱柱形刀柄柄在使用用時需在在軸向和和徑向夾夾緊，因因而主軸軸結(jié)構(gòu)復(fù)復(fù)雜，圓圓柱柄安安裝精度度高，但但磨損后后不能自自動補(bǔ)償償。而錐柄稍稍有磨損損也不會會過分影影響刀具具的安裝裝精度。。在換刀刀過程中中，由于于機(jī)械手手抓住刀刀柄要作作快速回回轉(zhuǎn)，拔拔、插刀刀具的動動作，還還要保證證刀柄鍵鍵槽的角角度位置置對準(zhǔn)主主軸上的的驅(qū)動鍵鍵。因此此，機(jī)械械手的夾夾持部分分要十分分可靠，，并保證證有適當(dāng)當(dāng)?shù)膴A緊緊力，其其活動爪爪要有鎖鎖緊裝置置，以防防止刀具具在換刀刀過程中中轉(zhuǎn)動或或脫落。。96柄式夾持持：刀柄前端端有V形形槽，供供機(jī)械手手夾持用用，目前前我國數(shù)數(shù)控機(jī)床床較多采采用這種種夾持方方式。如如圖所示示為機(jī)械械手手掌掌結(jié)構(gòu)示示意圖。。由固定定爪7及及活動爪爪1組成成，活動動爪1可可繞軸2回轉(zhuǎn)，，其一端端在彈簧簧柱塞6的作用用下，支支靠在擋擋銷3上上，調(diào)整整螺栓5以保持持手掌適適當(dāng)?shù)膴A夾緊力，，鎖緊銷銷4使活活

動爪爪1牢固固夾持刀刀柄，防防止刀具具在交換換過程中中松脫。。鎖緊銷銷4要軸軸向壓進(jìn)進(jìn)，放松松活動爪爪1，以以便抓刀刀或松刀刀時手爪爪從刀柄柄V形槽槽中退出出。97法蘭盤式式夾持法蘭盤式式夾持，，也稱徑徑向夾持持或碟式式夾持，，如圖所所示在刀刀柄的前前端有供供機(jī)械手手夾持用用的法蘭蘭盤，圖圖中所示示為采用用帶洼形形肩面的的法蘭盤盤供機(jī)械械手夾持持用。圖圖（a））上圖為為松開狀狀態(tài)，下下圖為夾夾持狀態(tài)態(tài)。采用用法蘭盤盤式夾持持的突出出優(yōu)點(diǎn)是是：當(dāng)采采用中間間搬運(yùn)裝裝置時，，可以很很方便地地從一個個機(jī)械手手過渡到到另一個個輔助機(jī)機(jī)械手上上去，如如圖（b）所示示。法蘭蘭盤式夾夾持方式式、換刀刀動作較較多，不不如柄式式夾持方方式應(yīng)用用廣泛。。98以EV-810A立式式加工中中心為例例，來說說明自動動換刀系系統(tǒng)的工工作原理理。該自動換換刀系統(tǒng)統(tǒng)由盤式式刀庫和和刀具交交換裝置置組成。。刀庫安安裝在機(jī)機(jī)床立柱柱的左側(cè)側(cè)，刀庫庫容量為為24把把刀具，，換刀機(jī)機(jī)械手安安裝在刀刀庫和主主軸之間間。機(jī)械械手將刀刀具從刀刀庫中取取出送至至機(jī)床主主軸上，，然后將將用過的的刀具送送回刀庫庫。其自自動換刀刀動作過過程簡述述如下：：

刀套套下轉(zhuǎn)90°：：如圖所所示，刀刀庫位于于立柱左左側(cè)，刀刀具軸線線在刀庫庫中的安安裝方向向在換刀刀前與主主軸垂直直，刀庫庫將待換換刀具5送到換換刀位置置，刀套套4連同同刀具5向下翻翻轉(zhuǎn)90°，使使刀具軸軸線與主主軸軸線線平行。。機(jī)機(jī)械手轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)75°°：下圖圖所示K向視圖圖為機(jī)械械手的原原始位置置，換刀刀時機(jī)械械手順時時針轉(zhuǎn)75°，，兩手爪爪分別抓抓住刀庫庫上和主主軸3上上的刀柄柄。機(jī)機(jī)械械手拔刀刀：待主主軸上自自動夾緊緊機(jī)構(gòu)松松開刀具具后，機(jī)機(jī)械手下下降，同同時拔出出主軸上上和刀庫庫上的刀刀具。

刀具具位置交交換：機(jī)機(jī)械手順順時針轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)180°，使使主軸刀刀具與刀刀庫刀具具交換位位置。機(jī)機(jī)械手插插刀：機(jī)機(jī)械手上上升，分分別將刀刀具插入入主軸錐錐孔和刀刀庫刀套套中。

機(jī)械械手逆時時針轉(zhuǎn)75°：：待主軸軸上自動動夾緊機(jī)機(jī)構(gòu)夾緊緊刀具后后，機(jī)械械手逆時時針轉(zhuǎn)75°，，回到原原始位置置。刀刀套上上轉(zhuǎn)90°：刀刀套帶著著換回的的舊刀具具向上翻翻轉(zhuǎn)90°，準(zhǔn)準(zhǔn)備下一一次選刀刀。該該機(jī)床使使用回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)式單臂臂雙手機(jī)機(jī)械手換換刀。在在自動換換刀過程程中，機(jī)機(jī)械手要要完成抓抓刀、拔拔刀、交交換主軸軸上和刀刀庫上的的刀具、、插刀和和復(fù)位等等動作，，這些動動作由氣氣壓系統(tǒng)統(tǒng)來控制制完成。。這種自自動換刀刀系統(tǒng)結(jié)結(jié)構(gòu)簡單單，換刀刀可靠，，換刀動動作也少少，得到到了廣泛泛應(yīng)用。。99刀套下轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)90°°機(jī)械手轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)75°°機(jī)械手拔拔刀刀具位置置交換機(jī)械手逆逆時針轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)75°°刀套上轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)90°°主軸Z向向定位、、準(zhǔn)停刀臂式換換刀動作作流程100刀庫和刀刀具管理理刀庫類型型：數(shù)控機(jī)床床上普遍遍采用盤盤式刀庫庫和鏈?zhǔn)绞降稁?。。密集型型的鼓刀刀庫或格格子式刀刀庫雖然然占地面面積小，，但由于于結(jié)構(gòu)的的限制，，很少用用于單機(jī)機(jī)加工中中心。密密集型的的固定刀刀庫目前前多用于于FMS中的集集中供刀刀系統(tǒng)。。盤式刀庫庫：盤式刀刀庫一般般用于刀刀具容量量較少的的刀庫鏈?zhǔn)降稁鞄欤阂话愕毒呔邤?shù)量在在30～～120把時，，多采用用鏈?zhǔn)降兜稁?01盤式刀庫庫102鏈?zhǔn)降稁鞄?03自動換刀刀的選刀刀方式順序選刀刀將刀具按按預(yù)定工工序的先先后順序序插入刀刀庫的刀刀座中，，使用時時按順序序轉(zhuǎn)到取取刀位置置。用過過的刀具具放回原原來的刀刀座內(nèi)，，也可以以按加工工順序放放入下一一個刀座座內(nèi)。特點(diǎn)：不需要刀刀具識別別裝置，，驅(qū)動控控制也較較簡單，，工作可可靠。但但刀庫中中每一把把刀具在在不同的的工序中中不能重重復(fù)使用用，為了了滿足加加工需要要只有增增加刀具具的數(shù)量量和刀庫庫的容量量，這就就降低了了刀具和和刀庫的的利用率率。此外外，裝刀刀時必須須十分謹(jǐn)謹(jǐn)慎，如如果刀具具不按順順序裝在在刀庫中中，將會會產(chǎn)生嚴(yán)嚴(yán)重的后后果。這這種方式式現(xiàn)在已已很少采采用。刀具編碼碼方式：采用特殊殊的刀柄柄結(jié)構(gòu)，，對每把把刀進(jìn)行行編碼刀座編碼碼方式：永久性編編碼、臨臨時性編編碼（鑰鑰匙編碼碼）方式式任意選刀刀：軟件選刀刀104軟件選刀刀方式ATC（（自動換換刀）控控制和刀刀號數(shù)據(jù)據(jù)表105刀具識別別與換刀刀1。刀具具在刀庫庫中任意意放置，，刀具編編號可任任意設(shè)定定

2。。刀具表表中刀具具號與刀刀套號的的對應(yīng)關(guān)關(guān)系應(yīng)始始終與刀刀具在刀刀庫中的的實際位位置對應(yīng)應(yīng)

3。。計算機(jī)機(jī)通過查查刀具表表識別刀刀具4。換刀刀時，通通過軟件件修改刀刀具表，，使相應(yīng)應(yīng)刀具表表中的刀刀號與交交換后的的刀號一一致。106107刀具交換換裝置的的形式回轉(zhuǎn)刀架架換刀回轉(zhuǎn)刀架架換刀裝裝置，常常用于數(shù)數(shù)控車床床?？稍O(shè)設(shè)計成四四方、六六方刀架架或圓盤盤式軸向向裝刀刀刀架，并并相應(yīng)地地安裝四四把、六六把或更更多的刀刀具。換刀流程程如下：：更換主軸軸換刀更換主軸軸箱換刀刀更換刀庫庫換刀帶刀庫的的自動換換刀系統(tǒng)統(tǒng)刀架抬起起刀架轉(zhuǎn)位位刀架壓緊緊轉(zhuǎn)位油缸缸復(fù)位108109更換主軸軸換刀特點(diǎn)：結(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)雜雜，主軸軸剛性差差，適應(yīng)應(yīng)切削力力不大的的場合。。110更換主軸箱箱換刀111更換刀庫換換刀112帶刀庫的自自動換刀系系統(tǒng)這類換刀裝裝置由刀庫庫、選刀機(jī)機(jī)構(gòu)、刀具具交換機(jī)構(gòu)構(gòu)及刀具在在主軸上的的自動裝卸卸機(jī)構(gòu)等四四部分組成成，應(yīng)用最最廣泛。刀刀庫庫可裝在機(jī)床的工作作臺上、立立柱上或主主軸箱上，，也可作為為一個獨(dú)立立部件裝在在機(jī)床之外外。特點(diǎn)：帶刀庫的自自動換刀系系統(tǒng)，整個個換刀過程程比較復(fù)雜雜。換刀時時，根據(jù)選選刀指令先先在刀庫上上選刀，由由刀具交換換裝置從刀刀庫和主軸軸上取出刀刀具，進(jìn)行行刀具交換換。這種換換刀裝置和和轉(zhuǎn)塔主軸軸頭相比，，由于機(jī)床床主軸箱內(nèi)內(nèi)只有一根根主軸，在在結(jié)構(gòu)上可可以增強(qiáng)主主軸的剛性性，有利于于精密加工工和重切削削加工；可可采用大容容量的刀庫庫，以實現(xiàn)現(xiàn)復(fù)雜零件件的多工序序加工，從從而提高了了機(jī)床的適適應(yīng)性和加加工效率。。但換刀過過程的動作作較多，換換刀時間較較長。113工作臺快速速向右移動動刀庫空刀座座對準(zhǔn)主軸軸主軸箱下降降、主軸松松刀主軸箱上升升、刀庫回回轉(zhuǎn)主軸箱下降降，主軸插插刀主軸箱上升升機(jī)床工作臺臺快速向左左返回工件復(fù)位1。刀庫裝在工