數(shù)控機床的輔助裝置

第七章數(shù)控機床的輔助裝置7.1數(shù)控機床用工作臺7.2數(shù)控機床用附件7.3數(shù)控機床的支承件7.4潤滑系統(tǒng)7.5自動排屑裝置7.1數(shù)控機床用工作臺數(shù)控機床的圓周進給由回轉工作臺完成，稱為數(shù)控機床的第四軸。回轉工作臺可以與X,Y,Z三個坐標軸聯(lián)動，從而加工出各種球、圓弧曲線等?；剞D工作臺可以實現(xiàn)精確的自動分度，擴大了數(shù)控機床加工范圍?；剞D工作臺是數(shù)控銑床、數(shù)控撞床、加工中心等數(shù)控機床不可缺少的重要部件，其作用是按照控制裝置的信號或指令作回轉分度或連續(xù)回轉進給運動，以使數(shù)控機床完成指定的加工工序。常用的回轉工作臺有數(shù)控回轉工作臺和分度工作臺。7.1.1數(shù)控回轉工作臺數(shù)控回轉工作臺進給運動除了可以實現(xiàn)圓周運動之外，還可以完成分度運動。例如加工分度盤的軸向孔，若采用間歇分下一頁返回7.1數(shù)控機床用工作臺度轉位結構進行分度，由于它的分度數(shù)有限，因而帶來極大的不便;若采用數(shù)控回轉工作臺進行加工就比較方便。數(shù)控回轉工作臺的外形和通用工作臺幾乎一樣，但它的驅動是伺服系統(tǒng)的驅動方式。數(shù)控回轉工作臺分為開環(huán)和閉環(huán)兩種。1.開環(huán)數(shù)控回轉工作臺如圖7-1所示為自動換刀數(shù)控立式撞銑床數(shù)控回轉工作臺的結構圖。步進電動機3的輸出軸上的齒輪2與齒輪6嚙合，嚙合間隙由偏心環(huán)1來消除。齒輪6與蝸桿4用花鍵結合，花鍵結合間隙應盡量小，以減小對分度精度的影響。蝸桿4為雙導程蝸桿，可上一頁下一頁返回7.1數(shù)控機床用工作臺以用軸向移動蝸桿的方法來消除蝸桿4和蝸輪15的嚙合間隙。調整時，只要將調整環(huán)(兩個半圓環(huán)墊片)的厚度尺寸改變，便可使蝸桿沿軸向移動。蝸桿4的兩端裝有滾針軸承，左端為自由端，可以升縮。右端裝有兩個角接觸球軸承，承受蝸桿的軸向力。蝸輪15下部的內、外兩面裝有夾緊瓦18和19，數(shù)控回轉臺的底座21上固定的支座24內均勻分布著6個液壓缸14。液壓缸14上端進壓力油時，柱塞16下行，通過鋼球17推動夾緊瓦18和19將蝸輪夾緊，從而將數(shù)控轉臺夾緊，實現(xiàn)精確分度定位。當需要數(shù)控轉臺實現(xiàn)圓周進給運動時，控制系統(tǒng)發(fā)出指令，上一頁下一頁返回7.1數(shù)控機床用工作臺使液壓缸14上腔的油液流回油箱，在彈簧20的作用下把鋼球17抬起，夾緊瓦18和19就松開蝸輪15。柱塞16到上位發(fā)出信號，功率步進電動機起動并按指令脈沖的要求，驅動數(shù)控轉臺實現(xiàn)圓周進給運動。當轉臺做圓周分度運動時，先分度回轉再夾緊蝸輪，以保證定位的可靠，并提高承受負載的能力。由于數(shù)控轉臺是根據(jù)數(shù)控裝置發(fā)出的指令脈沖信號來控制轉位角度，沒有其他的定位元件，因此，對開環(huán)數(shù)控轉臺的傳動精度要求高，傳動間隙應盡量小。數(shù)控轉臺設有零點。當進行“回零”操作時，先快速回轉運動至擋塊11，壓合微動開關10，發(fā)出“快速回轉”變?yōu)椤奥倩剞D”的信號;再由擋塊9壓合微動開關8，發(fā)出“慢速回轉”變?yōu)椤包c上一頁下一頁返回7.1數(shù)控機床用工作臺動步進”的信號;最后由功率步進電動機停在某一固定的通電相位上。從而使轉臺準確地停靠在零點位置上。數(shù)控轉臺的圓導軌采用大型推力軸承13，使回轉靈活。徑向導軌由滾子軸承12及圓錐滾子軸承22保證回轉精度和定位精度。調整軸承12的預緊力，可以消除回轉軸的徑向間隙。調整軸承22的調整套23的厚度，可以使圓導軌有適當?shù)念A緊力，保證導軌有一定的接觸剛度。這種數(shù)控轉臺可做成標準附件，回轉軸可以水平安裝也可以垂直安裝，以適應不同工件的加工要求。2.閉環(huán)數(shù)控回轉工作臺閉環(huán)數(shù)控回轉臺的結構和開環(huán)數(shù)控回轉臺大致相同，其區(qū)別上一頁下一頁返回7.1數(shù)控機床用工作臺在于閉環(huán)數(shù)控回轉臺有轉動角度的測量元件(圓光柵或圓感應同步器)。測量結果經(jīng)反饋與指令值進行比較，按閉環(huán)原理進行工作，使轉臺分度精度更高。如圖7-2所示為閉環(huán)數(shù)控轉臺的結構圖。它由傳動系統(tǒng)、間隙消除裝置及蝸輪夾緊裝置等組成。數(shù)控回轉工作臺是由電液步進電動機1驅動，經(jīng)齒輪2和4帶動蝸輪8，通過蝸桿10使工作臺回轉。為了盡量消除反向間隙和傳動間隙，通過調整偏心環(huán)3來消除齒輪2和4嚙合側隙。齒輪4與蝸桿9是靠楔形拉緊圓柱銷來連接。這種連接方式能消除軸與套的配合間隙。蝸桿9采用螺距漸厚蝸桿，通過移動蝸桿的軸向位置來調節(jié)間隙。這種蝸桿的左右兩側具有不同的螺上一頁下一頁返回7.1數(shù)控機床用工作臺距，因此蝸桿齒厚從頭到尾逐漸增厚。但由于同一側的螺距是相同的，所以仍能保持正確的嚙合。調整時松開螺母7的鎖緊螺釘8使壓塊6與調整套松開。然后轉動調整套11帶動蝸桿9做軸向移動。調整后鎖緊調整套11和楔形圓柱銷5。蝸桿的左右兩端都有雙列滾針軸承支承，左端為自由端可以仲縮以消除溫度變化的影響。右端裝有兩個推球軸承能軸向定位。當工作臺靜止時，必須處于鎖緊狀態(tài)。為此，在蝸輪底部裝有八對夾緊塊12及13，并在底座上均布著八個小液壓缸14，夾緊液壓缸14的上腔通入壓力油，使活塞向下運動，通過鋼球17撐開夾緊塊12及13，將蝸輪夾緊。當工作臺需要回轉時，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令，夾緊液壓缸14上腔的油流回油箱，上一頁下一頁返回7.1數(shù)控機床用工作臺鋼球17在彈簧16的作用下向上抬起，夾緊塊12和13松開蝸輪，這時蝸輪和回轉工作臺可按照控制系統(tǒng)的指令作回轉運動。數(shù)控回轉工作臺的脈沖當量是指數(shù)控回轉工作臺每個脈沖所回轉的角度(度/脈沖)，現(xiàn)在尚未標準化?，F(xiàn)有的數(shù)控回轉工作臺的脈沖當量有小到0.001/脈沖，也有大到2/脈沖。設計時應根據(jù)加工精度的要求和數(shù)控回轉工作臺直徑大小來決定。一般來講，加工精度越高，脈沖當量應選得越小;數(shù)控回轉工作臺直徑越大，脈沖當量應選得越小。但也不能盲目追求過小的脈沖當量。脈沖當量δ選定之后，根據(jù)步進電動機的脈沖步距角就可決定減速齒輪個蝸桿副的傳動比:上一頁下一頁返回7.1數(shù)控機床用工作臺式中z1、z2分別為主動、被動出齒數(shù);z3、z4分別為蝸桿頭數(shù)和蝸桿齒數(shù)。在決定z1、z2、z3、z4時，一方面要滿足傳動比的要求，同時也要考慮到結構的限制。數(shù)控回轉工作臺的導軌面由大型滾柱軸承支承，并由圓錐滾柱軸承及雙列向心圓柱滾子軸承保持回轉中心的準確。數(shù)控回轉工作臺設有零點，當它作回零運動時，先用擋鐵壓下限位開關，使工作臺降速，然后由圓光柵或編碼器發(fā)出零位信號，使工作臺準確地停在零位。數(shù)控回轉工作臺可以作任意角度的回轉和分度，也可以作連續(xù)回轉進給運動。上一頁下一頁返回7.1數(shù)控機床用工作臺3.雙蝸桿回轉工作臺如圖7-3所示為雙蝸桿傳動結構，用兩個蝸桿分別實現(xiàn)對蝸輪的正、反向傳動。蝸桿2可作軸向調整(通過旋轉安裝在軸上的螺母，迫使其左側的調整套作軸向移動)，使兩個蝸桿分別與蝸輪的左右齒面接觸，盡量消除正反傳動間隙。調整墊3、5用于調整錐齒輪的嚙合和間隙。雙蝸桿傳動雖然較雙導程蝸桿及平面圓柱齒輪包絡蝸桿傳動結構復雜，但普通蝸輪、蝸桿制造工藝簡單，承載能力比雙導程蝸桿大。7.1.2分度工作臺分度工作臺的分度、轉位和定位工作，是按照控制系統(tǒng)的指上一頁下一頁返回7.1數(shù)控機床用工作臺令自動地進行，每次轉位回轉一定的角度(5o,10o,15o,30o,45o,90o,180o等)，但實現(xiàn)工作臺轉位的機構都很難達到分度精度的要求，所以要有專門的定位元件來保證。因此定位元件往往是分度工作臺的關鍵。常用的定位元件有齒盤定位、反靠定位、插銷定位和鋼球定位等幾種。

分度工作臺的分度精度要求較高(普通級±10″、精密級±5″、高精密級士±3″、）。它只能完成分度運動，不能實現(xiàn)圓周進給。1.齒盤定位的分度工作臺(1)齒盤定位的分度工作臺工作原理上一頁下一頁返回7.1數(shù)控機床用工作臺齒盤定位的分度工作臺能達到很高的分度定位精度，一般可達最高。能承受很大的外載，定位剛度高，精度保持性好。實際上，由于齒盤嚙合脫開相當于兩齒盤對研過程。也用于組合機床和其他專用機床。THK6370型自動換刀數(shù)控臥式撞銑床分度工作臺的結構，主要由一對分度齒盤、升夾液壓缸、活塞、液壓馬達、蝸桿副和減速齒輪副組成。分度轉位動作包括:①工作臺抬起，齒盤脫離嚙合，完成分度前的準備工作。②回車專分度。③工作臺下降，齒.盤重新嚙合，完成定位夾緊。上一頁下一頁返回7.1數(shù)控機床用工作臺多齒盤在使用中有很多的優(yōu)點:①定位精度高。大多數(shù)多齒盤采用向心多齒結構，它既可以保證分度精度，同時又可以保證定心精度，而且不受軸承間隙及正反轉的影響，一般定位精度可達±3″，而高精度的可在±0.3″“以內。同時重復定位精度即高又穩(wěn)定。②承載能力強，定位剛度好。由于是多齒同時嚙合，一般嚙合率不低于90%，每齒嚙合長度不少于60%。③齒面的磨損對定位精度的影響不大，隨著不斷的磨合定位精度不僅不會下降，而且有可能提高，因而使用壽命也較長。上一頁下一頁返回7.1數(shù)控機床用工作臺④適用于多工位分度。由于齒數(shù)的所有因數(shù)都可以作為分度工位數(shù)，因此一種多齒盤可以用于分度數(shù)目不同的場合。多齒盤分度工作臺除了具有上述優(yōu)點外，也有以下不足之處:①其主要零件，多齒端面齒盤的制造比較困難，其齒形及形位公差要求很高，而且成對齒盤的研磨工序很費工時，一般要研磨幾十小時以上，因此生產(chǎn)率低、成本也較高。②在工作時動齒盤要下降、轉位、定位及夾緊。因此多齒盤分度工作臺的結構也相對的要復雜些。但是從綜合性能來衡量，由于它能使一臺加工中心的主要指標(即加工精度)得到保證，因此目前在臥式加工中心上仍在采用。上一頁下一頁返回7.1數(shù)控機床用工作臺③多齒盤的分度角度多齒的分度可實現(xiàn)分度角度為:θ=360°/z式中θ-可實現(xiàn)的分度數(shù)(整數(shù));z-多齒盤齒數(shù)。2.鼠牙盤分度工作臺鼠齒.盤式分度工作臺是由工作臺面、底座、壓緊液壓缸、鼠齒.盤、伺服電動機、同步帶輪和齒輪轉動裝置等零件組成，如圖7-4所示。鼠齒盤是保證分度精度的關鍵零件，每個齒盤的端面帶有數(shù)目相同的三角形齒,當兩個i齒盤嚙合時，能夠自上一頁下一頁返回7.1數(shù)控機床用工作臺動確定軸向和徑向的相對位置。機床需要分度工作時，數(shù)控裝置就發(fā)出指令，電磁鐵控制液壓閥，使壓力油經(jīng)孔23進入到工作臺7中央的夾緊液壓缸下腔10推動活塞6向上移動，經(jīng)推力軸承5和13將工作臺7抬起，上下兩個鼠齒輪盤4和3脫離嚙合，與此同時，在工作臺7向上移動過程中帶動內齒輪12向上套入齒輪11，完成分度前的準備工作。當工作臺7上升時，推桿2在彈簧力的作用下向上移動使推桿1能在彈簧作用下向右移動，離開微動開關S2，使S2復位，控制電磁閥使壓力油孔21進入分油缸左腔19，推動齒條活塞8向右移動，帶動與齒條相嚙合的齒輪11作逆時針方向轉動。由上一頁下一頁返回7.1數(shù)控機床用工作臺于齒輪11已經(jīng)與內齒輪12相嚙合，分度臺也將隨著轉過相應的角度?；剞D角度的近似值將由微動開關和擋塊17控制，開始回轉時，擋塊14離開推桿15使微動開關S1復位，通過電路互鎖，始終保持工作臺處于上升位置。

當工作臺轉到預定位置附近，擋塊17通過16使微動開關S:工作?？刂齐姶砰y開啟使壓力油孔22進入到壓緊液壓缸上腔9?；钊?帶動工作臺7下降，上鼠齒盤4與下鼠齒盤3在新的位置重新嚙合，并定位壓緊。液壓缸下腔10的回油經(jīng)節(jié)流閥可限制工作臺的下降速度，保持齒面不受沖擊。上一頁下一頁返回7.1數(shù)控機床用工作臺當分度工作臺下降時，通過推桿2及1的作用啟動微動開關S2，分度液壓缸由腔18通過油孔20進壓力油，活塞齒條8退回。齒輪11順時針方向轉動時帶動擋塊17及14回到原處，為下一次分度工作做好準備。此時內齒輪12已同齒輪11脫開，工作臺保持靜止狀態(tài)?？偨Y以上鼠齒盤式分度工作臺作分度運動，其具體工作過程可分為以下三個步驟:①分度工作臺抬起。數(shù)控裝置發(fā)出分度指令，工作臺中央的壓緊液壓缸下腔通過油孔進壓力油，活塞向上移動，通過鋼球將分度工作臺抬起，兩齒.盤脫開。抬起開關發(fā)出抬起完成信號。上一頁下一頁返回7.1數(shù)控機床用工作臺②工作臺回轉分度。當數(shù)控裝置接收到工作臺抬起完成信號后，立即發(fā)出指令讓伺服電動機旋轉，通過同步齒形帶及齒輪帶動工作臺旋轉分度，直到工作臺完成指令規(guī)定的旋轉角度后，電動機停止旋轉。③分度工作臺下降，并定位夾緊。當工作臺旋轉到位后，由指令控制液壓電磁閥換向使壓緊液壓缸上腔通過油孔進入壓力油。活塞帶動工作臺下降，鼠齒盤在新的位置重新嚙合，并定位夾緊。夾緊開關發(fā)出夾緊完成信號。液壓缸下腔的回油經(jīng)過節(jié)流閥，以限制工作臺下降的速度，保護齒面不受沖擊。上一頁下一頁返回7.1數(shù)控機床用工作臺鼠齒盤式分度工作臺作回零運動時，其工作過程基本與上相同。只是工作臺回轉擋鐵壓下工作臺零位開關時，伺服電動機減速并停止。鼠齒.盤式分度工作臺與其他分度工作臺相比，具有重復定位精度高、定位剛度好和結構簡單等優(yōu)點。鼠齒盤的磨損小，而且隨著使用時間的延長，定位精度還會有進一步提高的趨勢，因此在數(shù)控機床上得到了廣泛應用。3.插銷式分度工作臺如圖7-5所示是自動換刀數(shù)控臥式撞銑床的分度工作套。分度工作臺1位于長方形工作臺10的中間，在不單獨使用分度工作臺1時，兩個工作臺可以作為一個整體工作臺來使用。這種工上一頁下一頁返回7.1數(shù)控機床用工作臺作臺的定位分度主要靠定位銷和定位孔來實現(xiàn)。在工作臺1的底部均勻分布著八個削邊圓柱定位銷7，在工作臺底座21上制成有一個定位孔襯套6以及供定位銷移動的環(huán)形槽。其中只能有一個定位銷7進入定位襯套6中，其余一七個定位銷則都在環(huán)形槽中。因為八個定位銷在圓周上均勻分布，之間間隔為45°，因此工作臺只能作二、四、八等分的分度運動。分度時，數(shù)控裝置發(fā)出指令，由電磁閥控制下底座13上的六個均勻分布鎖緊液壓缸8中的壓力油經(jīng)環(huán)形槽流向油箱，活塞11被彈簧12頂起，工作臺1處于松開狀態(tài)。與此同時，間隙消除液壓缸5卸荷，壓力油經(jīng)管道18流入中央液壓缸17,使活塞16上升，并通過螺柱15由支座4把止推軸承2。向上抬起，頂上一頁下一頁返回7.1數(shù)控機床用工作臺在底座21上，通過螺釘3、錐套2使工作臺1抬起。固定在工作臺面上的定位銷7從定位套6中拔出，作好分度前的準備工作。工作臺1抬起之后，數(shù)控裝置在發(fā)出指令使液壓馬達轉動，驅動兩對減速齒輪，帶動固定在工作臺1下面的大齒輪9回轉，進行分度。在大齒輪9上每45°間隔設置一擋塊。分度時，工作臺先快速回轉，當定位銷即將進入規(guī)定位置時，擋塊碰撞第一個限位開關，發(fā)出信號使工作臺減速，當擋塊碰撞第二個限位開關時，工作臺停止回轉，此刻相應的定位銷7正好對準定位孔襯套6。分度工作臺的回轉速度由液壓馬達和液壓系統(tǒng)中的單向節(jié)流閥調節(jié)。上一頁下一頁返回7.1數(shù)控機床用工作臺完成分度后，數(shù)控裝置發(fā)出信號使中央液壓缸17卸荷，工作臺1靠自重下降。相應的定位銷7插入定位孔襯套6中，完成定位工作。定位完畢后消除間隙液壓缸5通入壓力油，活塞向上頂住工作臺1消除徑向間隙。然后使鎖緊液壓缸8的上腔通入壓力油，推動活塞桿11下降，通過活塞桿上的T形頭壓緊工作臺。至此分度工作全部完成，機床可以進行下一工位的加工。工作臺的回轉軸支承是滾針軸承19和徑向有1：12錐度的加長型圓錐孔雙列圓柱滾子軸承140軸承19裝在支座4內，能隨支座4作上升或下降移動。當工作臺抬起時，支座4所受推力的一部分由推力軸承2。承受，這就有效地減少了分度工作臺上一頁下一頁返回7.1數(shù)控機床用工作臺回轉時的摩擦力矩，使轉動更加靈活。軸承14內環(huán)由螺母3固定在支座4上，并可以帶著滾柱在加長的外環(huán)內作l5mm的軸向移動，當工作臺回轉時它就是回轉中心。7.1.3工作臺一般所講的工作臺是不回轉的，其形狀一般為長方形，如圖7-6所示。1,2,4槽為裝夾用T形槽,3槽為基準T形槽。1.工作臺縱向傳動機構工作臺縱向傳動機構如圖7-7所示。交流伺服電動機20的軸上裝有圓弧齒同步齒形帶輪19，通過同步齒形帶14和裝在絲杠右端的同步齒形帶輪11帶動絲杠旋轉，使底部裝有螺母1的工作臺4移動。同步齒形帶輪與電動機軸，以及與絲杠之間采用上一頁下一頁返回7.1數(shù)控機床用工作臺錐環(huán)無鍵式連接，這種連接方法不需要開鍵槽，而且無間隙，對中性好。滾珠絲杠兩端采用角接觸球軸承支承，左端為一個7602025TN/P4軸承，右端支承采用三個7602030TN/P4TFTA軸承，精度等級P4，徑向載荷由三個軸承分擔。兩個開口向右的軸承6,7承受向左的軸向載荷;開口向左的軸承8承受向右的軸向載荷。軸承的預緊力由軸承7,8的內、外圈軸向尺寸差實現(xiàn)。旋轉螺母10，通過擠壓隔套將軸承內圈壓緊;此時由于外圈比內圈軸向尺寸稍短，仍有微量間隙;轉動螺釘9，使法蘭盤12做軸向移動，以壓緊軸承外圈，由此得到預緊力。調整時修磨墊片13的厚度即可。上一頁下一頁返回7.1數(shù)控機床用工作臺絲杠左端的角接觸球軸承除承受徑向載荷外，還通過螺母3的調整，使絲杠產(chǎn)生預拉升，以提高絲杠的剛度，減少絲杠的熱變形。5為工作臺縱向移動時的限位擋鐵。2.升降臺傳動機構及自動平衡機構如圖7-8所示是升降傳動部分。交流伺服電動機1經(jīng)齒形帶輪2、3將運動傳到軸Ⅶ，軸Ⅶ的右端的弧齒錐齒輪7帶動錐齒輪8轉動，使垂直滾珠絲杠Ⅶ旋轉，升降臺實現(xiàn)上升下降。傳到軸珊采用左、中、右三點支承，其軸向定位由中間支承的一對角接觸球軸承來保證，由螺母4鎖定軸承與傳動軸的軸向位置，并對軸承預緊，預緊量用修磨兩軸承的內外圈之間的隔套5,6的厚度來保證。傳動軸的軸向定位由螺釘25調節(jié)。垂直上一頁下一頁返回7.1數(shù)控機床用工作臺滾珠絲杠螺母副的螺母24由支承套23固定在機床底座上，絲杠通過錐齒輪8與升降臺連接，其支承由深溝球軸承9和角接觸球軸承10承受徑向載荷;由T)級精度的推力圓柱滾子軸承11承受軸向載荷。注意，圖中的軸仄的實際安裝位置是在水平面內，與軸Ⅸ的軸線呈90o相交(圖中為展開畫法)。其右端為自動平衡機構。設置平衡機構是因為滾珠絲杠無自鎖能力，垂直放置時，移動部件會因自重而自動下移。因此，除升降臺驅動電動機帶有制動器外，在傳動機構中還安裝有自動平衡機構，一方面防止升降臺因自重下落，另外還能平衡上升、下降時的驅動力。有制動器外，在傳動機構中還安裝有自動平衡機構，一上一頁下一頁返回7.1數(shù)控機床用工作臺方面防止升降臺因自重下落，另外還能平衡上升、下降時的驅動力。升降臺的自動平衡裝置結構如圖7-8所示(右端部分)，由自鎖器和單向超越離合器組成。其工作原理是:絲杠旋轉時，錐齒輪8帶動錐齒輪12轉動，通過軸XI上的鍵，帶動單向超越離合器的星輪21轉動。工作臺上升時，星輪21的轉向使?jié)L子13脫離由星輪21和超越離合器的外環(huán)14所構成的楔縫，外環(huán)14不隨星輪21轉，自鎖器不起作用。當工作臺下降時，星輪21的轉向是使?jié)L子13在星輪21和超越離合器的外環(huán)14所構成的楔縫內，使外環(huán)14隨軸Ⅸ一起轉動。上一頁下一頁返回7.1數(shù)控機床用工作臺外環(huán)14與兩端固定不動的摩擦環(huán)15,22(由防轉銷20固定)形成相對運動，在碟形彈簧19的作用下，產(chǎn)生摩擦力，增加升降臺下降時的阻力，起自鎖作用，并使上下運動的力量平衡。調整時，先拆端蓋17，松開螺釘16，轉動螺母18，壓緊碟形彈簧19，即可增大自鎖力。調整前需用輔助裝置支承升降臺。上一頁返回7.2數(shù)控機床用附件7.2.1卡盤1.三爪卡盤如圖7-9所示為三爪卡盤，它是最常用的車床通用卡具，三爪卡盤最大的優(yōu)點是可以自動定心，夾持范圍大，裝夾速度快，但定心精度存在誤差，不適于同軸度要求高的工件的二次裝夾。為防止車削時因工件變形和振動而影響加工質量，工件在三爪自定心卡盤中裝夾時，若工件直徑≤30mm，其懸伸長度不應大于直徑的3倍;若工件直徑＞30mm，其懸仲長度不應大于直徑的4倍。同時也可避免工件被車刀頂彎、頂落而造成打刀事故。下一頁返回7.2數(shù)控機床用附件三爪自定心卡盤上安裝大直徑工件時，不宜用正爪裝夾(如圖7-9(a)所示)。三爪自定心卡盤的卡爪可裝成正爪和反爪，卡爪仲出卡盤圓周一般不應超過卡爪長度的1/3，否則卡爪與平面螺紋只有1~2牙嚙合，受力時容易使卡爪的牙齒碎裂。故在裝夾大直徑工件時，應盡量采用反爪裝夾(如圖7-9(b)所示)。當較大的空心工件需車外圓時，可使三個卡爪作離心移動，把工件內孔撐住車削。2.液壓動力卡盤為提高生產(chǎn)率和減輕勞動強度，數(shù)控車床廣泛采用液壓自定心卡盤。如圖7-10所示，當數(shù)控裝置發(fā)出夾緊和松開指令時，直接由電磁閥控制壓力油進入缸體的左腔或右腔，使活上一頁下一頁返回7.2數(shù)控機床用附件塞向左或向右移動，并由拉桿2通過主軸通孔拉動主軸前端卡盤上的滑體3,滑體3又與三個可在盤體上T型槽內作徑向移動的卡爪滑座4(圖7-10中僅畫出一個)以斜楔連接。這樣，主軸尾部缸體內活塞的左右移動就轉變?yōu)榭ㄗ膹较蛞苿?，再由裝在滑座上的卡爪將工件夾緊和松開。又因三個卡爪滑座徑向移動是同步的，故裝夾時能實現(xiàn)自動定心。這種液壓動力卡盤夾緊力的大小可通過調整液壓系統(tǒng)的油壓進行控制，以適應棒料、盤類零件和薄壁套簡零件的裝夾。另外，該種卡盤還具有結構緊湊、動作靈敏、能實現(xiàn)較大壓緊力的特點。上一頁下一頁返回7.2數(shù)控機床用附件3.可調卡爪式卡盤可調卡爪式卡盤的結構如圖7-11所示?；w卡座2上對應配有不悴火的卡爪1，其徑向夾緊所需位置可以通過卡爪上的端齒和螺釘單獨進行粗調整(錯齒移動)，或通過差動螺桿3單獨進行細調整。為了便于對較特殊的、批量大的盤類零件進行準確定位及裝夾，還可按實際需要，通過簡單的加工程序或數(shù)控系統(tǒng)的手動功能，用車刀將不悴火卡爪的夾持面車至所需的尺寸。4.高速動力卡盤為了提高數(shù)控車床的生產(chǎn)效率，對其主軸提出越來越高的要求，以實現(xiàn)高速甚至超高速切削?，F(xiàn)在有的數(shù)控車床可達到上一頁下一頁返回7.2數(shù)控機床用附件100000r/min。對于這樣高的轉速，一般的卡盤已不適用，而必須采用高速動力卡盤才能保證安全可靠地進行加工。隨著卡盤的轉速提高，由卡爪、滑座和緊固螺釘組成的卡爪組件離心力急劇增大，卡爪對零件的夾緊力下降。試驗表明:手380的楔式動力卡盤在轉速為2000r/min時，動態(tài)夾緊力只有靜態(tài)的1/4。增大動態(tài)夾緊力有如下幾種途徑:一是加大靜態(tài)夾緊力，但這會消耗更多的能源和因夾緊力過大造成零件變形;二是減輕卡爪組件質量以減小離心力，為此常采用斜齒條式結構;三是增加離心力補償裝置，利用補償裝置的離心力抵消卡爪組件離心力造成的夾緊力損失。二、三是常用的兩種方式。上一頁下一頁返回7.2數(shù)控機床用附件KEF250型中空式動力卡盤動作原理介紹如下。如圖7-12所示為KEF250型中空式動力卡盤結構圖，右邊為KEF250型卡盤，左邊為P24160A型液壓缸。這種卡盤的動作原理是:當液壓缸21的右腔進油使活塞22向左移動時，通過與連接螺母5相連接的中空拉桿26，使滑體6隨連接螺母5一起向左移動，滑體上有二組斜槽分別與三個卡爪座10相嚙合，借助10°的斜槽，卡爪座10帶著卡爪1向內移動夾緊工件。反之，當液壓缸21的左腔進油使活塞22向右移動時，卡爪座10帶著卡爪1向外移動松開工件。當卡盤高速回轉時，卡爪組件產(chǎn)生的離心力使夾緊力減少。與此同時，平衡塊3產(chǎn)生的離心力通過杠桿4(杠桿力臂比2：1)變成壓向卡爪座的夾緊了1，上一頁下一頁返回7.2數(shù)控機床用附件平衡塊越重，其補償作用越大。為了實現(xiàn)卡爪的快速調整和更換，卡爪1和卡爪座10采用端面流形齒的活爪連接，只要擰松卡爪1上的螺釘，即可迅速調整卡爪位置或更換卡爪。7.2.2尾座數(shù)控車床尾座一般是在加工時對工件起輔助支承作用，它是由尾座體和尾座套簡兩部分組成。尾座體可在床身上移動和固定。尾座套簡前端安裝頂針，套簡可以自動仲出和縮回，實現(xiàn)頂尖對工件的支撐作用。如圖7-13所示為TND360數(shù)控車床的尾座結構圖。尾座裝在床身導軌上，它可以根據(jù)工件的長短調整位置后，用拉桿加以夾緊定位。頂尖裝在套簡的錐孔中。尾座套簡安裝在尾座體上一頁下一頁返回7.2數(shù)控機床用附件的圓孔中，并用平鍵導向，所以套簡只能軸向移動。在尾座套簡尾部的孔中裝有一活塞桿與尾座套簡一起構成一個液壓缸。當套簡液壓缸左腔進壓力油時，右腔內的油回油，套簡向前仲出;當液壓缸右腔中進壓力油時，左腔中的油回油，套簡向后回縮。液壓回路的控制由機床電氣控制系統(tǒng)控制液壓元件中的中磁換向閥來實現(xiàn)。套筒上還裝有接盤和撞塊桿，當套筒仲出和回縮時壓下前、后極限行程開關，以停止套簡的運動。7.2.3分度頭數(shù)控分度頭是數(shù)控銑床和加工中心等常用的附件。它的作用是按照控制裝置的信號或指令作回轉分度或連續(xù)回轉進給運上一頁下一頁返回7.2數(shù)控機床用附件動，以使數(shù)控機床能完成指定的加工工序。數(shù)控分度頭一般與數(shù)控銑床、立式加工中心配套，用于加工軸，套類工件。數(shù)控分度頭可以由獨立的控制裝置控制，也可以通過相應的接口由主機的數(shù)控裝置控制。1.概述等分式的FKNQ系列數(shù)控分度頭的最終分度定位采用齒數(shù)為72牙的端齒盤來完成。萬能式的FK14系列數(shù)控分度頭角精密蝸桿副作為分度定位元件，用于完成任意角度的分度工作，采用雙導程蝸桿消除傳動間隙。2.工作原理上一頁下一頁返回7.2數(shù)控機床用附件如圖7-14所示的FKNQ160型數(shù)控氣動等分分度頭的動作原理如下:滑動端齒盤4的前腔通入壓縮空氣后，借助彈簧6和滑動銷軸3在鑲套內平穩(wěn)地沿軸向右移。齒盤完全松開后，無觸點傳感器7發(fā)信號給控制裝置，這時分度活塞17開始運動，使棘爪15帶動棘輪16進行分度，每次分度角度為50。在分度活塞17下方有兩個傳感器14，用于檢測活塞17的到位、返回位置并發(fā)出分度信號。當分度信號與控制裝置預置信號重合時，分度臺剎緊，這時滑動端齒盤4的后腔通入壓縮空氣，端齒盤嚙合，分度過程結束。為了防止棘爪返回時主軸反轉，在分度活塞17上安裝凸塊11，使驅動銷l0返回過程中插入定位輪9的槽中，以防轉過位。上一頁下一頁返回7.2數(shù)控機床用附件如圖7-15所示為FK14160B型數(shù)控分度頭，其工作原理如下:剎緊液壓缸活塞4的后腔(活塞右側)通入壓縮空氣后，主軸松開。松開信號由傳感器6發(fā)出。伺服電動機旋轉至選定的角度后，剎緊液壓缸的活塞4的前腔(活塞左側)通入壓縮空氣，剎緊信號由傳感器5發(fā)出，剎緊完畢后，主機發(fā)信號，開始切削加工。當工作臺完成一個工作循環(huán)后，工作臺返回零位，零位信號傳感器8發(fā)出零位到位信號。7.2.4常用銑削刀柄加工中心的主軸錐孔通常分為兩大類，即錐度為7：24的通用系統(tǒng)和1：10的HSK真空系統(tǒng)。因此對應主軸錐孔的刀柄也有如下兩種:上一頁下一頁返回7.2數(shù)控機床用附件1.,7∶24錐度的通用刀柄錐度為7∶24的通用刀柄通常有五種標準和規(guī)格，即NT(傳統(tǒng)型),DIN69871(德國標準)、ISO7388/1國際標準),MASBT(日本標準)以及AVSI/ASME(美國標準)。NT型刀柄的德國標準為DIN2080，是在傳統(tǒng)型機床上通過拉桿將刀柄拉緊，國內也稱為ST;其他四種刀柄均是在加工中心上通過刀柄尾部的拉釘將刀柄拉緊。目前國內使用最多的是DIN69871型(即JT)和MASBT型兩種刀柄。DIN69871型的刀柄可以安裝在DIN69871型和AVSI/ASME主軸錐孔的機床上，ISO7388/1型的刀柄可以安裝在DIN69871型,ISO7388/1和ANSI/ASME主軸錐孔的機床上一頁下一頁返回7.2數(shù)控機床用附件上，所以就通用性而言，ISO7388/1型的刀柄是最好的。(1)拉釘拉釘有三個關鍵參數(shù):θ角、長度l以及螺紋CU，如圖7-16所示。根據(jù)三個關鍵參數(shù)的不同，不同刀柄配備的拉釘也不同。當然，拉釘還有是否帶內冷卻孔之分。關于刀柄拉釘?shù)慕怯腥缦聨追N情況:MASBT（日本標準)刀柄拉釘B角有45°,60°和90°之分，常用的是45°和60°的;②DIN69871刀柄拉釘(通常稱為DIN69872-40/50)θ角只有75°一種;上一頁下一頁返回7.2數(shù)控機床用附件③ISO7388/1刀柄拉釘(通常稱為ISO7388/2-40/50)θ角有45°和75°之分;④ANSI/ASME(美國標準)刀柄拉釘θ角有45°,60°和90°之分。關于刀柄拉釘?shù)穆菁yG，除ANSI/ASME(美國標準)刀柄拉釘存在有英制螺紋標準外，其他三種均使用公制螺紋，40°刀柄拉釘通常使用M16螺紋，50°刀柄拉釘通常使用M24螺紋。(2)DIV2080型(簡稱NT或ST)DIN2080是德國標準，即國際標準ISO2583，是我們通常所說NT型刀柄，不能用機床的機械手裝刀而用手動裝刀。如圖7-17所示。上一頁下一頁返回7.2數(shù)控機床用附件(3)DIN69871型(簡稱JT,DIV,DAT或DV)DIN69871型分為兩種，即DIN69871A/AD型和DIN69871B型，前者是中心內冷，后者是法蘭盤內冷，其他尺寸相同。如圖7-18所示。(4)ISO7388/1型(簡稱IV或IT)其刀柄安裝尺寸與DIN69871型沒有區(qū)別，但由于ISO7388/1型刀柄的D4值小于DIN69871型刀柄的D4值，所以將ISO7388/1型刀柄安裝在DIN69871型錐孔的機床上是沒有問題的，但將DIN69871型刀柄安裝在ISO7388/1型機床上則有可能會發(fā)生干涉。如圖7-19所示。上一頁下一頁返回7.2數(shù)控機床用附件(5）MASBT型(簡稱BT)BT型是日本標準，安裝尺寸與DIN69871,ISO7388/1及ANSI完全不同，不能換用。BT型刀柄的對稱性結構使它比其他三種刀柄的高速穩(wěn)定性要好。如圖7-20所示(6)ANSIB5.50型(簡稱CAT)ANSIB5.50型是美國標準，安裝尺寸與DIN69871,ISO7388/1類似，但由于少一個楔缺口，所以ANSIB5.50型刀柄不能安裝在DIN69871和ISO7388/1機床上，但DIN69871和ISO7388/1刀柄可以安裝在ANSIB5.50型機床上。如圖7-21所示。上一頁下一頁返回7.2數(shù)控機床用附件2.1∶10的HSK真空刀柄HSK真空刀柄的德國標準是DIN69873，有六種標準和規(guī)格，即HSK-A、HSK-B,HSK-C,HSK-D,HSK-E和HSK-F，常用的有三種:HSK-A(帶內冷自動換刀)、HSK-C(帶內冷手動換刀)和HSK-E(帶內冷自動換刀，高速型)7∶24的通用刀柄是靠刀柄的7∶24錐面與機床主軸孔的7∶24錐面接觸定位連接的，在高速加工、連接剛性和重合精度三方面有局限性。HSK真空刀柄靠刀柄的彈性變形，不但刀柄的1∶10錐面與機床主軸孔的1:10錐面接觸，而且使刀柄的法蘭盤面與主軸面也緊密接觸，這種雙面接觸系統(tǒng)在高速加工、連接剛性和上一頁下一頁返回7.2數(shù)控機床用附件重合精度上均優(yōu)于7∶24的通用刀柄。不論是7:24的通用刀柄還是1:10的HSK真空刀柄，都可以構成整體式和模塊式兩類刀柄。下面我們以7∶24的通用刀柄來介紹整體式刀柄。整體式刀柄通常有彈簧夾頭刀柄、莫氏錐刀柄、鉆夾頭刀柄、側固式刀柄、攻絲刀柄、面銑刀柄、強力銑刀柄、整體式撞刀體等。(1)彈簧夾頭刀柄即我們通常所說的ER刀柄系統(tǒng)，其型號如圖7-22所示。它是目前加工中心上最常用的刀柄，可以用來夾持直柄的鉆頭、立銑刀以及絲錐等。如圖7-23所示。上一頁下一頁返回7.2數(shù)控機床用附件(2)莫氏錐刀柄莫氏錐刀柄分兩種:帶扁尾型和不帶扁尾型，其型號分別如圖7-24中(a)和(b)所示。莫氏錐刀柄的內孔有莫氏錐#1~莫氏錐#5共五種錐號規(guī)格。如圖7-25中(a)和(b)所示。(3)直結式鉆夾頭刀柄又稱為整體式精密鉆夾頭刀柄，型號如圖7-26所示。不需要彈性套簡而可以在一個大的尺寸范圍內鎖緊刀具，具有鉆孔、攻絲、立銑以及鉸孔等功能。如圖7-27所示。(4)側固式刀柄側固式刀柄的型號如圖7-28所示。它包括兩種:銑削平面的側固式銑刀柄(DIN1835-8)和帶20斜削平面的側固式鉆刀柄上一頁下一頁返回7.2數(shù)控機床用附件(DIV1835-E)。如圖7-29所示。(5)面銑刀柄面銑刀柄的型號如圖7-30所示。其結構如圖7-31所示。(6)強力銑刀柄強力銑刀柄的刀體厚實，剛性高振動少;刀頭內部帶有螺旋槽和窄槽，夾持力強、跳動精度高(5μ以內)并防止刀具高速時脫落。其型號如圖7-32所示。主要用于強力銑削、鉆孔以及剛性攻絲，同時也可用于夾持直桿撞刀、直桿彈簧夾頭延長桿、直桿攻絲夾頭。結構如圖7-33所示。上一頁下一頁返回7.2數(shù)控機床用附件7.2.5三坐標測量機

三坐標測量機(CoordinateMeasuringMachining，簡稱CMM)是20世紀60年代發(fā)展起來的一種新型高效的精密測量儀器。它的出現(xiàn)，一方面是由于自動機床、數(shù)控機床高效率加工以及越來越多復雜形狀零件加工需要有快速可靠的測量設備與之配套;另一方面是由于電子技術、計算機技術、數(shù)字控制技術以及精密加工技術的發(fā)展為三坐標測量機的產(chǎn)生提供了技術基礎。1960年，英國FERRAVTI公司研制成功世界上第一臺三坐標測量機，到20世紀60年代末，已有近十個國家的三十多家公司在生產(chǎn)CMM，不過這一時期的CMM尚處于初級階段。進入20世紀80年代后，以ZEISS,LEITZ,DEA、上一頁下一頁返回7.2數(shù)控機床用附件LK、三豐、SIP,FER-RAVTI,MOORE等為代表的眾多公司不斷推出新產(chǎn)品，使得CMM的發(fā)展速度加快。現(xiàn)代CMM不僅能在計算機控制下完成各種復雜測量，而且可以通過與數(shù)控機床交換信息，實現(xiàn)對加工的控制，并且還可以根據(jù)測量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)反求工程。目前，CMM已廣泛用于機械制造業(yè)、汽車工業(yè)、電子工業(yè)、航空航天工業(yè)和國防工業(yè)等各部門，成為現(xiàn)代工業(yè)檢測和質量控制不可缺少的萬能測量設備。具有如下優(yōu)點:通用性強，可實現(xiàn)空間坐標點位的測量，方便地測量出各種零件的三維輪廓尺寸和位置精度;測量精度可靠;可方便地進行數(shù)據(jù)處理與程序控制。上一頁下一頁返回7.2數(shù)控機床用附件1.三坐標測量機的原理三維測量的原理是:將被測物體置于三坐標測量機的測量空間，可獲得被測物體上各測點的坐標位置，根據(jù)這些點的空間坐標值，經(jīng)過數(shù)學運算，求出被測的幾何尺寸、形狀和位置。如圖7-34所示，要測量工件上一圓柱孔的直徑，可以在垂直于孔軸線的截面I內，觸測內孔壁上三個點(點1,2、3)，則根據(jù)這三點的坐標值就可計算出孔的直徑及圓心坐標OI;如果在該截面內觸測更多的點(點1,2,...,n，n）為測點數(shù))，則可根據(jù)最小二乘法或最小條件法計算出該截面圓的圓度誤差;如果對多個垂直于孔軸線的截面圓(Ⅰ，II，m，m為測量的截面圓數(shù))進行測量，則根據(jù)測得點的坐標值可計算出孔的圓柱上一頁下一頁返回7.2數(shù)控機床用附件度誤差以及各截面圓的圓心坐標，再根據(jù)各圓心坐標值又可計算出孔軸線位置;如果再在孔端面八上觸測三點，則可計算出孔軸線對端面的位置度誤差。由此可見，CMM的這一工作原理使得其具有很大的通用性與柔性。從原理上說，它可以測量任何工件的任何幾何元素的任何參數(shù)。在三坐標測量機上裝置分度頭、回轉臺(或數(shù)控轉臺)后，除采用直角坐標系測量外，還可采用極坐標(柱坐標)系測量，因而擴大了測量范圍。這種具有X,Y,Z,C四軸的坐標測量機稱為四坐標測量機。按照回轉軸的數(shù)目，也可有五坐標或六坐標(X,Y,Z三軸上各具有一回轉軸)測量機。2.三坐標測量機的組成上一頁下一頁返回7.2數(shù)控機床用附件

(1)CMM的組成三坐標測量機是典型的機電一體化設備，它由機械系統(tǒng)和電子系統(tǒng)兩大部分組成。①機械系統(tǒng):一般由三個正交的直線運動軸構成。如圖7-35所示結構中，X向導軌系統(tǒng)裝在工作臺上，移動橋架橫梁是Y向導軌系統(tǒng)，Z向導軌系統(tǒng)裝在中央滑架內。三個方向軸上均裝有光柵尺用以度量各軸位移值。人工驅動的手輪及機動、數(shù)控驅動的電動機一般都在各軸附近。用來觸測被檢測零件表面的測頭裝在Z軸端部。②電子系統(tǒng):一般由光柵計數(shù)系統(tǒng)、測頭信號接口和計算機等組成，用于獲得被測坐標點數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行處理。上一頁下一頁返回7.2數(shù)控機床用附件③計算機數(shù)字控制型。這類CMM技術水平較高，可像數(shù)控機床一樣，按照編制好的程序自動測量。(2)按CMM的測量范圍分類①小型坐標測量機。這類CMM在其最長一個坐標軸方向(一般為X軸方向)上的測量范圍小于500mm，主要用于小型精密模具、工具和刀具等的測量。②中型坐標測量機。這類CMM在其最長一個坐標軸方向上的測量范圍為500~2000mm，是應用最多的機型，主要用于箱體、模具類零件的測量。③大型坐標測量機。這類CMM在其最長一個坐標軸方向上的測量范圍大于2000mm，主要用于汽車與發(fā)動機外殼、航空發(fā)動機葉片等大型零件的測量。上一頁下一頁返回7.2數(shù)控機床用附件③大型坐標測量機。這類CMM在其最長一個坐標軸方向上的測量范圍大于2000mm，主要用于汽車與發(fā)動機外殼、航空發(fā)動機葉片等大型零件的測量。(3)按CMM的精度分類①精密型CMM。其單軸最大測量不確定度小于1×10-6L(L為最大量程，單位為mm)，空間最大測量不確定度小于(2~3)×10-6L，一般放在具有恒溫條件的i計量室內，用于精密測量。②中、低精度CMM。低精度CMM的單軸最大測量不確定度上一頁下一頁返回7.2數(shù)控機床用附件大體在1×10-4L左右，空間最大測量不確定度為(2~3)×10-4L，中等精度CMM的單軸最大測量不確定度約為1×10-5L，空間最大測量不確定度為(2~3)×10-5L。這類CMM一般放在生產(chǎn)車間內，用于生產(chǎn)過程檢測。(4)按CMM的結構形式分類按照結構形式，CMM可分為移動橋式、固定橋式、龍門式、懸臂式、立柱式等。7.2.6機外對刀儀

機外對刀的本質是測量出刀具假想刀尖點到刀具臺基準之間在X軸及Z軸方向的距離，即刀具X和Z向的長度。利用機外對刀儀可將刀具預先在機床外校正好，以便裝上機床即可以使用，縮短了對刀的輔助時間。上一頁下一頁返回7.2數(shù)控機床用附件如圖7-36所示是一種比較典型的機外對刀儀，它可適用于各種數(shù)控車床，針對某臺具體的數(shù)控車床，應制作相應的對刀刀具臺，將其安裝在刀具臺安裝座上。這個對刀刀具臺與刀座的連結結構及尺寸，應與機床刀架相應結構及尺寸相同，甚至制造精度也要求與機床刀架該部位一致。此外，還應制作一個刀座、刀具聯(lián)合體，把此聯(lián)合體裝在機床刀架上，盡可能精確地對出X和Z向的長度，并將這兩個值刻在聯(lián)合體表面，對刀儀使用若干時間后就應裝上這個聯(lián)合體作一次調整。機外對刀的大體順序是:將刀具隨同刀座一起緊固在對刀刀具臺上，搖動X向和Z向進給手柄，使移動部件載著投影放大鏡上一頁下一頁返回7.2數(shù)控機床用附件沿著兩個方向移動，甚至假想刀尖點與放大鏡中十字線交點重合位置，如圖7-37所示，這時通過X向和Z向的微型讀數(shù)器分別讀出X和Z向的長度值，就是這把刀具的對刀長度。如果這把刀具馬上使用，那么將它連同刀座一起裝到機床某刀位上之后，將對刀長度輸?shù)较鄳毒哐a償號或程序中就可以了。如果這把刀是備用的，應做好記錄。7.2.7尋邊器與z軸設定器1.尋邊器目前，尋邊器在數(shù)控銑床或加工中心中應用較多。主要有機械式尋邊器和光電式尋邊器兩種類型，如圖7-38的(a)和(b)所示。上一頁下一頁返回7.2數(shù)控機床用附件機械式尋邊器價格低，但精度不高。光電式尋邊器價格較高，精度比機械式尋邊器的高。在數(shù)控銑床或加工中心中主要用于X向和Y向的對刀，光電式尋邊器的使用方法如圖7-39所示。其中圖7-39（a)為正確使用方法，圖7-39(b)和圖7-39（c）是錯誤方法，使用者應特別注意。2.Z軸設定器光電式z軸設定器主要應用在數(shù)控銑床或加工中心的z向對刀，同時也可用于X向和Y向的對刀。如圖7-40所示為光電式Z軸設定器。光電式z軸設定器的使用方法為:上一頁下一頁返回7.2數(shù)控機床用附件①探測面下方有微調機構，調整高度請用平行塊規(guī)比測。如圖7-41(a)所示。②高精度零件加工，不適合用游標卡尺檢測精度。如圖7-41(b)所示。③快速進刀至燈亮時，請輕微后退至燈熄，再慢速前進至等亮，以利于確保掌握精度。如圖7-41(c)所示。④側面探測時，請用刀刃之最高點接觸探測面。如圖7-41(d)所示。上一頁返回7.3數(shù)控機床的支承件1.對支承件的基本要求支承件的種類很多，它們的形態(tài)、幾何尺寸和材料是多種多樣的，但它們都應滿足下列基本要求:(1)剛度支承件剛度是指支承件在恒定載荷和交變載荷作用下抵抗變形的能力。前者稱為靜剛度，后者稱為動剛度。靜剛度取決于支承件本身的結構剛度和接觸剛度。動剛度不僅與靜剛度有關，而且與支承件系統(tǒng)的阻尼、固有頻率有關。支承件要有足夠的剛度，即在外載荷作用下，變形量不得超過允許值。(2)抗振性支承件的抗振動是指其抵抗受迫振動和自激振動的能力。機床在切削加工時產(chǎn)生振動，將會影響加工質量和刀下一頁返回7.3數(shù)控機床的支承件具的壽命，影響機床的生產(chǎn)率。振動常成為機床噪聲的主要原因之一。因此，支承件應有足夠的抗振性，具有合乎要求的動態(tài)特性。(3)熱變形和內應力支承件應具有較小的熱變形和內應力，這對于精密機床更為重要。(4)其他支承件設計時還應便于排屑，吊運安全，合理安置液壓、電器部件，并具有良好的工藝性。2.支承件的自身剛度、杭振性與熱變形(1)支承件的自身剛度支承件的自身剛度是指抵抗支承件自身變形的能力。支承件的變形主要有彎曲變形和扭轉變形，因此支承件的自身剛上一頁下一頁返回7.3數(shù)控機床的支承件度，主要是指支承件的彎曲剛度和扭轉剛度。它的大小與支承件的材料、結構形狀、幾何尺寸以及肋板的布置有關。①為提高支承件自身剛度，在車床上會采用不同方式的肋板來支承機床部件。如圖7-42所示為臥式車床肋板的基本形式。如圖7-42(a)所示為床身前后壁采用T形肋板連接，主要是提高水平面抗彎強度，多用在強度要求不高的床身上，但這種床身結構簡單，鑄造工藝性好。如圖7-42(b)所示的“一”形肋板具有一定的寬度和高度，在垂直平面內和水平面的抗彎°強度都比前一種好，鑄造工藝性也較好，在很多大中型車床上都可看到。上一頁下一頁返回7.3數(shù)控機床的支承件如圖7-42(c)所示的斜向肋板在床身的前后壁間呈“W”型，能較大地提高水平面的抗彎和抗扭強度。它對中心距超過1500mm的長床身效果最為顯著。當中心距為750~1000mm時，斜肋板的強度與“Ⅱ”形肋板差不多，但鑄造較困難，故斜肋板只在長床身中才采用，相鄰兩斜肋板間的夾角。一般為60o-100o。②肋條的作用與肋板相同，一般將它配置在支承件的內壁上，主要是為了提高局部強度，減少局部變形和薄壁振動。如圖7-43所示，肋條也有縱向、橫向和斜向的。如圖7-43(a)所示的“口”字形肋條最簡單，易制造，可用于窄壁和受載較小的床身壁上。上一頁下一頁返回7.3數(shù)控機床的支承件如圖7-43(b)所示的縱橫肋條直角相交，也易制造，但易產(chǎn)生內應力，廣泛用于箱形截面的床身上。如圖7-43(c)所示的肋條呈三角形分布，能保證足夠的強度，多用于矩形截面床身的寬壁處。如圖7-43(d)所示的肋條交叉布置，能提高強度，常用于重要床身的寬壁上。如圖7-43(c)所示為蜂窩形肋條，用于平板上，由于各方面能均勻收縮，所以內應力很小。如圖7-43(f)所示為“米”字形。如圖7-43(g)所示為“井”字肋條，一般鑄鐵床身采用“井”字形，焊接床身用“米”字形。上一頁下一頁返回7.3數(shù)控機床的支承件通常肋條的厚度一般是床身壁厚的0.7~0.8倍，肋條的高度一般不大于支承件壁厚的5倍(2)支承件的抗振性在設計支承件時，支承件應該具有較高的阻抗性或動強度，使得它在一定幅值周期性激振力作用下，振幅較小。即應該滿足靜強度和動態(tài)特性的需要。并對支承件進行動態(tài)分析。(3)支承件的熱變形機床工作時產(chǎn)生熱量，同時又發(fā)散熱量。一般情況下，開始機床溫度較低，與環(huán)境之間溫差小，散熱較少，故溫度升高較快。隨著機床溫度升高，溫差加大，散熱也增加，溫度的升高逐步減慢，最后穩(wěn)定到某一溫度，這時單位時間內的發(fā)上一頁下一頁返回7.3數(shù)控機床的支承件熱量等于散熱量，即達到了熱平衡。機床的溫度變化是復雜的周期性變化。溫度的變化使機床產(chǎn)生熱變形。機床的熱變可分為兩類，即自由狀態(tài)熱變形和非自由狀態(tài)熱變形。每一類熱變形又可包括:由于均勻溫升而引起的直線仲長及由于溫差或變形差引起的彎曲變形。因為精密機床加工精度要求高，自動機床在加工中不易調整及重型機床較小的溫差將引起較大的誤差，所以需通過控制發(fā)熱或使熱量均勻分布及改善支承件散熱條件等措施來減小熱變形對精度的影響，主要有以下幾個措施:①散熱和隔熱。適當加大散熱面積，采用風扇、冷卻器來加快散熱，將主要熱源如電動機、液壓油箱、變速器移出機上一頁下一頁返回7.3數(shù)控機床的支承件床，在液壓馬達、液壓缸等熱源處面加隔熱罩，以減少熱量的輻射。高精度的機床可安裝在恒室內。②均衡溫度場。溫度不均也影響到機床精度。如當機床床身內油箱溫度高于導軌處溫度時，應將箱內的油供應給機床導軌潤滑，使其流經(jīng)油溝，保證溫度場溫度均勻。③對稱結構。采用對稱結構，可使熱變形后對稱中心線的位置基本不變，因而有可能減少對精度的影響。如床身采用對稱的雙山形導軌，則可減少車床溜板箱在水平面內的位移和傾斜。另外，采用熱膨脹系數(shù)小的材料可以減少熱仲長量，采用雙層壁結構可以減少熱變形等。上一頁下一頁返回7.3數(shù)控機床的支承件3.床身支承和材料下面以立式加工中心的床身為例介紹其結構與材料。(1)立式加工中心的床身一般中、小型立式加工中心都采用固定立柱式，由溜板和工作臺實現(xiàn)平面上的兩個坐標移動，故床身結構比較簡單。當工作臺在溜板上移動時，由于床身導軌跨距比較窄，致使工作臺在行程兩端時容易出現(xiàn)翹曲，影響加工精度。為了避免工作臺翹曲，有些立式加工中心增設了輔助導軌。(2)床身的支承通常的支承方式是把床身固定在地基上，并用水平墊鐵調整上一頁下一頁返回7.3數(shù)控機床的支承件機床的水平，使之達到水平度0.02~0.04/1000mm、扭曲度0.005~0.014/1000mm，然后擰緊地腳螺栓。由于調整環(huán)節(jié)多，調機床水平頗費一些時間。另外，考慮到機床就位后，地基變化的可能性，一般都要求機床安裝使用半年后，必須重新校驗一次機床水平，而在沿海城市則要求使用3個月后校驗一次機床水平，然后過半年后再校驗一次，以免影響機床精度。這項工作做起來頗為麻煩，但為使機床穩(wěn)定地長期保持精度，就必須認真地按規(guī)定進行。整體式T形床身，亦可用三點支承法支承，如圖7-44所示。支承墊必須放置在地基上的大鋼板上。這種方式，由于是三上一頁下一頁返回7.3數(shù)控機床的支承件點形成平面，調機床水平比較方便，但是床身的強度要足夠，在設計階段必須作嚴密的驗算。(3)床身材料隨著機械加工自動化水平的提高，機床開動率愈來愈高，甚至24h連續(xù)運轉。這就要求機床導軌即使在惡劣的環(huán)境中，其耐磨損和精度保持性均要好，而且床身要有足夠的強度。普通精度級加工中心，床身導軌需悴火、磨削，這種床身的材料宜采用HT300鑄鐵。直線滾動導軌的床身，雖然導軌面不必悴火，但從床身強度要求考慮，亦宜采用HT300鑄鐵。上一頁下一頁返回7.3數(shù)控機床的支承件精密加工中心床身導軌的精度要求很高，如果仍采用悴火后磨削的方法，將達不到精度要求，故一般都用手工刮研的方法來保證導軌的高精度;需要手工刮研導軌的床身，要選用不經(jīng)悴火而仍有足夠耐磨性的材料。目前常用的材料有磷銅欽耐磨鑄鐵和高磷耐磨鑄鐵。這兩種材料的刮削性雖不如灰鑄鐵，但耐磨性卻比灰鑄鐵高1~2倍。除了鑄鐵床身之外，還有鋼板焊接結構的床身。精密加工中心的床身，亦可采用環(huán)氧樹脂混凝土或硅酸鹽混凝土作床身材料，其目的是充分利用混凝土的高阻尼特性和熱導率小、性能穩(wěn)定的特點，并且其價格便宜。上一頁下一頁返回7.3數(shù)控機床的支承件4.立柱(1)對立柱的要求加工中心的立柱主要是用來支承主軸箱，使之沿垂直方向上下移動，并在承受切削力、振動、溫度變化等惡劣條件下進行工作。因此，加工中心的立柱要求具有足夠的構件強度和良好的抗振性以及抗熱變形性。(2)立柱的結構①立式加工中心的立柱。立式加工中心的立柱，因為主軸箱吊掛在立柱一側，通常采用如圖7-45所示形式。平衡主軸箱重量的平衡重塊，一般設在立柱內腔，隨主軸箱的升降。采取這種平衡方式的加工中心，其立柱內腔是空上一頁下一頁返回7.3數(shù)控機床的支承件的，如圖7-46所示。另外，在設計立柱時，還要考慮在運輸中固定平衡重物的穩(wěn)妥可靠的方法。②臥式加工中心的立柱。目前普遍采用的是如圖7-47所示的雙立柱框架結構形式。小型臥式加工中心，立柱直接固定于床身上，而大、中型臥式加工中心的移動式立柱，則固定于滑座上。主軸箱裝在雙立柱的開擋間，如圖7-48所示，沿立柱導軌上下運動。雙立柱框架結構的優(yōu)點是剛性好，主軸承受切削力時，力的作用點在立柱中央，因此立柱受扭矩力的因素少，加之立柱的對稱形狀，大大加強了強度;熱對稱性好，主軸箱上一頁下一頁返回7.3數(shù)控機床的支承件是加工中心的主要熱源，而它正好處在雙立柱的開擋間，使立柱結構成為熱對稱形態(tài)，這就減少了熱變形的影響;穩(wěn)定性好，由于立柱內部肋板采用框架結構箱式布置，使立柱的抗彎、抗扭剛性以及構件的固有頻率都得到提高，避免立柱發(fā)生共振。(3)立柱與床身(或滑座)聯(lián)結立柱與床身(或滑座)的聯(lián)結，一般都采用螺栓緊固和圓錐銷定位方式。為了提高圓錐銷的定位效果，必須用專用圓錐銷。它是根據(jù)所用錐鉸刀的實際錐角，配磨圓錐銷，以提高圓錐銷在錐孔內的接觸效果。標準圓錐銷，因與實際錐鉸刀有角度差別，上一頁下一頁返回7.3數(shù)控機床的支承件接觸效果不理想，故在關鍵定位部不能用標準圓錐銷，而必須用專用圓錐銷。同時，為了提高立柱與床身(或滑座)的接觸強度，通常采取如下措施:①采用預緊力。螺栓聯(lián)結時，應使結合面保持在不小于2MPa的預緊壓力。②提高有效接觸面平面度，減小接觸面的粗糙度值，以提高結合強度。通常采用刮研或磨削手段來實現(xiàn)。③增加局部強度。在緊固螺栓位置處，加大加厚凸凹緣或增添加強肋。上一頁返回7.4潤滑系統(tǒng)1.機床潤滑系統(tǒng)的特點機床潤滑系統(tǒng)在機床整機中占有十分重要的位置，其設計、調試和維修保養(yǎng)，對于提高機床加工精度、延長機床使用壽命等都有著十分重要的作用?，F(xiàn)代機床導軌、絲桿等滑動副的潤滑，基本上都是采用集中潤滑系統(tǒng)。集中潤滑系統(tǒng)是由一個液壓泵提供一定排量、一定壓力的潤滑油，為系統(tǒng)中所有的主、次油路上的分流器供油，而由分流器將油按所需油量分配到各潤滑點。同時，由控制器完成潤滑時間、次數(shù)的監(jiān)控和故障報警以及停機等功能，以實現(xiàn)自動潤滑的目的。集中潤滑系統(tǒng)的特點是定時、定量、準確、效率高，使用方便可靠，有利于提高機器壽命，保障使用性能。下一頁返回7.4潤滑系統(tǒng)2.機床潤滑系統(tǒng)的分類集中潤滑系統(tǒng)按使用的潤滑元件可分為遞進式潤滑系統(tǒng)、阻尼式潤滑系統(tǒng)和容積式潤滑系統(tǒng)。(1)遞進式潤滑系統(tǒng)遞進式潤滑系統(tǒng)主要由泵站、遞進片式分流器組成，并可附加控制裝置加以監(jiān)控。其特點是能對任一潤滑點的堵塞進行報警并終止運行，以保護設備;定量準確、壓力高，不但可以使用稀油，而且還適用于使用油脂潤滑的情況。潤滑點可達100個，壓力可達21MPa。遞進式分流器由一塊底板、一塊端板及最少三塊中間板組成。一組閥最多可有8塊中間板，可潤滑18個點。其工作原理是由上一頁下一頁返回7.4潤滑系統(tǒng)中間板中的柱塞從一定位置起依次動作供油，若某一點產(chǎn)生堵塞，則下一個出油口就不會動作，因而整個分流器停止供油。堵塞指示器可以指示堵塞位置，便于維修。如圖7-49所示為遞進式潤滑系統(tǒng)。(2)單線阻尼式潤滑系統(tǒng)此系統(tǒng)適合于機床潤滑點需油量相對較少，并需周期供油的場合。它是利用阻尼式分配器，把泵打出的油按一定比例分配到潤滑點。一般用于循環(huán)系統(tǒng)，也可以用于開放系統(tǒng)，可通過時間的控制，以控制潤滑點的油量。該潤滑系統(tǒng)非常靈活，多一個潤滑點或少一個都可以，并可由用戶安裝，且當某一點發(fā)生阻塞時，不影響其他點的使用，故應用十分廣泛。上一頁下一頁返回7.4潤滑系統(tǒng)如圖7-50所示為單線阻尼式潤滑系統(tǒng)。(3)容積式潤滑系統(tǒng)該系統(tǒng)以定量閥為分配器向潤滑點供油，在系統(tǒng)中配有壓力繼電器，使得系統(tǒng)油壓達到預定值后發(fā)訊，使電動機延時停止，潤滑油從定量分配器供給，系統(tǒng)通過換向閥卸荷，并保持一個最低壓力，使定量閥分配器補充潤滑油，電動機再次起動，重復這一過程，直至達到規(guī)定潤滑時間。該系統(tǒng)壓力一般在50MPa以下，潤滑點可達幾百個，其應用范圍廣、性能可靠，但不能作為連續(xù)潤滑系統(tǒng)。定量閥的結構原理是:由上下兩個油腔組成，在系統(tǒng)的高壓下將油打到潤滑點，在低壓時，靠自身彈簧復位和碗形密封將上一頁下一頁返回7.4潤滑系統(tǒng)存于下腔的油壓入位于上腔的排油腔，排量為0.1-1.6m1，并可按實際需要進行組合。如圖7-51所示為容積式潤滑系統(tǒng)。上一頁返回7.5自動排屑裝置排屑裝置是數(shù)控機床的必備附屬裝置，其主要作用是將切屑從加工區(qū)域排出數(shù)控機床之外。迅速、有效地排除切屑才能保證數(shù)控機床正常加工。排屑裝置的安裝位置一般都盡可能靠近刀具切削區(qū)域。如車床的排屑裝置，裝在回轉工件下方;銑床和加工中心的排屑裝置裝在床身的回水槽上或工作臺邊側位置，以利于簡化機床或排屑裝置結構，減小機床占地面積，提高排屑效率。排出的切屑一般都落人切屑收集箱或小車中，有的則直接排入車間排屑系統(tǒng)。排屑裝置的種類繁多，圖7-52所示為常見的幾種排屑裝置。下一頁返回7.5自動排屑裝置1.平板鏈式排屑裝置(圖7-52(a))該裝置以滾動鏈輪牽引鋼制平板鏈帶在封閉箱中運轉，加工中的切屑落到鏈帶上，經(jīng)過提升將廢屑中的切削液分離出來，切屑排出機床，落人存屑箱。這種裝置能排除各種形狀的切屑，適應性強，各類機床都能采用。在車床上使用時多與機床切削液箱合為一體，以簡化機床結構。平板鏈式排屑裝置是一種具有獨立功能的附件。接通電源之前應先檢查減速器潤滑油是否低于油面線，如果不足，應加人40號全損耗系統(tǒng)用油至油面線。電動機起動后，應立即檢查鏈輪的旋轉方向是否與箭頭所指方向相符，如不符應立即改正。上一頁下一頁返回7.5自動排屑裝置排屑裝置鏈輪上裝有過載保險離合器，在出廠調試時已做了調整。如電動機起動后，發(fā)現(xiàn)摩擦片有打滑現(xiàn)象，應立即停止開動，檢查鏈帶是否被異物卡住或其他原因。等原因弄清后，可再次起動電動機，如能正常運轉，則說明故障已排除;如不能順利運轉，則可從以下兩方面找原因:①摩擦片的壓緊力是否足夠。先檢查碟形彈簧的壓縮量是否在規(guī)定的數(shù)值之內;碟形彈簧自由高度為8.5mm，壓縮量應為2.6~3mm,若在這個數(shù)值之內，則說明壓緊力已足夠了;如果壓縮量不夠，可均衡地調緊3只M8壓緊螺釘。②若壓緊后還是繼續(xù)打滑，則應全面檢查卡住的原因。上一頁下一頁返回7.5自動排屑裝置2.刮板式排屑裝置(圖7-52(b))該裝置傳動原理與平板鏈式的基本相同，只是鏈板不同，它帶有刮板鏈板。這種裝置常用于輸送各種材料的短小切屑，排屑能力較強;因其負載大，故需采用較大功率的驅動電動機。3.螺旋式排屑裝置(圖7-52(c)該裝置是采用電動機經(jīng)減速裝置驅動安裝在溝槽中的一根長螺旋桿進行驅動的。螺旋桿轉動時，