《數(shù)控機(jī)床》課件項(xiàng)目2

項(xiàng)目2數(shù)控車(chē)床2.1技能解析2.2項(xiàng)目的引出2.3數(shù)控車(chē)床概述2.4數(shù)控車(chē)床的傳動(dòng)與結(jié)構(gòu)2.5數(shù)控車(chē)床的液壓控制系統(tǒng)2.6車(chē)削中心2.7典型數(shù)控車(chē)床介紹2.8實(shí)訓(xùn)

2.1技能解析

(1)熟悉數(shù)控車(chē)床的分類、組成、布局及工藝范圍，掌握數(shù)控車(chē)床主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)及液壓控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理，了解車(chē)削中心及幾種典型的數(shù)控車(chē)床。

(2)通過(guò)實(shí)訓(xùn)熟悉數(shù)控車(chē)床的組成。

2.2項(xiàng)?目?的?引?出

典型零件1：

如圖2-1所示的零件為典型的軸類零件，主要由圓柱面、圓弧面、端面、外螺紋面、倒角及溝槽等表面組成，并有尺寸精度、形狀精度、位置精度及表面粗糙度等要求。該零件適于采用臥式數(shù)控車(chē)床加工。圖2-1典型零件1典型零件2：

如圖2-2所示的零件為典型的盤(pán)類零件，主要由內(nèi)外圓柱面、內(nèi)圓弧面、端面、倒角及溝槽等表面組成，并有尺寸精度及表面粗糙度等要求。該零件適于采用臥式數(shù)控車(chē)床加工。圖2-2典型零件2典型零件3：

如圖2-3所示的零件為典型的套類零件，主要由內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓弧面、端面、倒角及溝槽等表面組成，并有尺寸精度、形狀精度、位置精度及表面粗糙度等要求。該零件適于采用臥式數(shù)控車(chē)床加工。圖2-3典型零件3典型零件4：

如圖2-4所示的零件為徑向尺寸較大的盤(pán)類零件，主要由內(nèi)外圓柱面、圓錐面、端面、倒角及端面槽等表面組成，并有尺寸精度、形狀精度及表面粗糙度等要求。該零件適于采用立式數(shù)控車(chē)床加工。圖2-4典型零件4典型零件5：

如圖2-5所示的零件，除了要加工圓柱面、圓弧面、端面、倒角及溝槽等表面之外，還要加工徑向孔以及與工件不同心的軸向孔和端面圓弧槽等。為了提高加工精度和加工效率，該零件適于采用車(chē)削中心，一次裝夾完成全部加工。圖2-5典型零件5從典型零件1至典型零件5，雖然根據(jù)形狀不同可分為軸類、盤(pán)類和套類，但它們都是回轉(zhuǎn)體零件，其中有的在普通車(chē)床上很難完成加工，有的在普通車(chē)床上加工效率低或無(wú)法完成全部加工。而采用臥式數(shù)控車(chē)床、立式數(shù)控車(chē)床和車(chē)削中心加工，即可達(dá)到精度要求，以高效率完成全部加工。2.3數(shù)控車(chē)床概述

2.3.1數(shù)控車(chē)床的工藝范圍

通過(guò)數(shù)控加工程序的運(yùn)行，可自動(dòng)完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成型表面和圓柱、圓錐螺紋、多頭螺紋以及端面等工序的切削加工，并能進(jìn)行切槽、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔及鏜孔等切削加工。數(shù)控車(chē)床使用的刀具主要有車(chē)刀、鉆頭、鉸刀、鏜刀及螺紋刀具等，其加工零件的尺寸精度可達(dá)IT5～I(xiàn)T6，表面粗糙度可達(dá)1.6μm。由于數(shù)控車(chē)床具有加工精度高、能進(jìn)行直線和圓弧插補(bǔ)以及在加工過(guò)程中能自動(dòng)變速的特點(diǎn)，因此數(shù)控車(chē)床加工的工藝范圍較普通車(chē)床寬得多。數(shù)控車(chē)削中心可在一次裝夾中完成更多的加工工序，提高了加工精度和生產(chǎn)效率，特別適合于復(fù)雜形狀的回轉(zhuǎn)類零件的加工。

1．精度要求高的回轉(zhuǎn)體零件

由于數(shù)控車(chē)床具有剛性好，制造和對(duì)刀精度高，可方便精確地進(jìn)行人工補(bǔ)償甚至自動(dòng)補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)，所以能加工尺寸精度要求較高的零件。在有些場(chǎng)合可以以車(chē)代磨。此外，由于數(shù)控車(chē)削時(shí)刀具運(yùn)動(dòng)是通過(guò)高精度插補(bǔ)運(yùn)算和伺服驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，再加上機(jī)床的剛性好、制造精度高，所以它能加工直線度、圓度、圓柱度等形狀精度要求高的零件。數(shù)控車(chē)削的工序集中，減少了工件的裝夾次數(shù)，還有利于提高零件的位置精度。

2．表面質(zhì)量要求高的回轉(zhuǎn)體零件

數(shù)控車(chē)床能加工出表面質(zhì)量高的零件，不僅是因?yàn)檐?chē)床的剛性和制造精度高，還由于它具有恒線速度切削功能。在材質(zhì)、精車(chē)留量和刀具已定的情況下，表面粗糙度取決于進(jìn)給量和切削速度。在普通車(chē)床上車(chē)削端面時(shí)，由于轉(zhuǎn)速在切削過(guò)程中恒定，理論上只有某一直徑處的粗糙度最小。使用數(shù)控車(chē)床的恒線速度切削功能，就可選用最佳線速度來(lái)切削錐面和端面，這樣切出的粗糙度Ra值既小又一致。數(shù)控車(chē)床還適合于車(chē)削各部位表面粗糙度要求不同的零件。粗糙度小的部位可以用減小進(jìn)給量的方法來(lái)達(dá)到，而這在傳統(tǒng)車(chē)床上是做不到的。

3．輪廓形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件

由于數(shù)控車(chē)床具有直線和圓弧插補(bǔ)功能，部分車(chē)床數(shù)控裝置還有某些非圓曲線插補(bǔ)功能，所以可以車(chē)削由任意直線和平面曲線組成的形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件和普通車(chē)床難以控制尺寸的零件。如具有封閉內(nèi)成型面的殼體零件，其封閉內(nèi)腔的成型面“口小肚大”，在普通車(chē)床上是無(wú)法加工的，而在數(shù)控車(chē)床上則很容易加工出來(lái)。組成零件輪廓的曲線可以是數(shù)學(xué)方程式描述的曲線，也可以是列表曲線。對(duì)于由直線或圓弧組成的輪廓，可以直接利用車(chē)床的直線或圓弧插補(bǔ)功能。對(duì)于由非圓曲線組成的輪廓，可以用非圓曲線插補(bǔ)功能；若所選車(chē)床沒(méi)有曲線插補(bǔ)功能，則應(yīng)先用直線或圓弧去逼近，然后再用直線或圓弧插補(bǔ)功能進(jìn)行插補(bǔ)切削。如果說(shuō)車(chē)削圓弧零件和圓錐零件既可選用傳統(tǒng)車(chē)床也可選用數(shù)控車(chē)床，那么車(chē)削復(fù)雜形狀的回轉(zhuǎn)體零件就只能使用數(shù)控車(chē)床了。

4．帶特殊螺紋的回轉(zhuǎn)體零件

普通車(chē)床所能切削的螺紋相當(dāng)有限，它只能加工等導(dǎo)程的圓柱(圓錐)面公(英)制螺紋，而且一臺(tái)車(chē)床只限定加工若干種導(dǎo)程。數(shù)控車(chē)床不但能加工任何等導(dǎo)程的直、錐面，公、英制和端面螺紋，而且能加工增導(dǎo)程、減導(dǎo)程，以及要求等導(dǎo)程、變導(dǎo)程之間平滑過(guò)渡的螺紋。數(shù)控車(chē)床加工螺紋時(shí)主軸轉(zhuǎn)向不必像傳統(tǒng)車(chē)床那樣交替變換，它可以一刀又一刀循環(huán)切削，直至完成，所以它車(chē)削螺紋的效率很高。數(shù)控車(chē)床可配備精密螺紋切削功能，再加上采用硬質(zhì)合金成型刀片，以及使用較高的轉(zhuǎn)速，所以車(chē)削出來(lái)的螺紋精度高、表面粗糙度Ra值小?？梢哉f(shuō)，包括絲杠在內(nèi)的螺紋零件很適合在數(shù)控車(chē)床上加工。

5．超精密、超低表面粗糙度的零件

磁盤(pán)、錄像機(jī)磁頭、激光打印機(jī)的多面反射體、復(fù)印機(jī)的回轉(zhuǎn)鼓、照相機(jī)等光學(xué)設(shè)備的透鏡及其模具，以及隱形眼鏡等要求超高的輪廓精度和超低的表面粗糙度值，適合于在高精度、高功能的數(shù)控車(chē)床上加工。以往很難加工的塑料散光用的透鏡，現(xiàn)在也可以用數(shù)控車(chē)床來(lái)加工。超精加工的輪廓精度可達(dá)到0.1μm，表面粗糙度可達(dá)0.02μm。2.3.2數(shù)控車(chē)床的分類

1．按數(shù)控系統(tǒng)功能分類

1)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床

采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和單片機(jī)對(duì)普通車(chē)床的進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行改造后形成的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床，成本較低，但自動(dòng)化程度和功能都比較差，車(chē)削加工精度也不高，適用于要求不高的回轉(zhuǎn)體零件的車(chē)削加工，如圖2-6所示。圖2-6經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床

2)全功能型數(shù)控車(chē)床

全功能型數(shù)控車(chē)床是根據(jù)車(chē)削加工的要求，在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行專門(mén)設(shè)計(jì)并配備通用數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控車(chē)床，如圖2-7所示。全功能數(shù)控車(chē)床一般采用半閉環(huán)控制系統(tǒng)，具有數(shù)控系統(tǒng)功能強(qiáng)、自動(dòng)化程度高和加工精度高等特點(diǎn)，適用于加工精度要求高、形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件的車(chē)削加工。圖2-7全功能型數(shù)控車(chē)床

3)精密型數(shù)控車(chē)床

精密型數(shù)控車(chē)床采用閉環(huán)控制，不但具有全功能型數(shù)控車(chē)床的全部功能，而且機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)較快，適用于精密和超精密加工。

2．按數(shù)控車(chē)床主軸位置分類

1)立式數(shù)控車(chē)床

立式數(shù)控車(chē)床簡(jiǎn)稱為數(shù)控立車(chē)，其主軸垂直于水平面，具有一個(gè)直徑很大的圓形工作臺(tái)，用來(lái)裝夾工件，如圖2-8所示。這類數(shù)控車(chē)床主要用于加工徑向尺寸大、軸向尺寸相對(duì)較小的大型復(fù)雜回轉(zhuǎn)體零件。圖2-8立式數(shù)控車(chē)床

2)臥式數(shù)控車(chē)床

臥式數(shù)控車(chē)床是指主軸軸線處于水平位置的數(shù)控車(chē)床，如圖2-9所示。目前，我國(guó)使用最多的是中小規(guī)格兩軸聯(lián)動(dòng)的臥式數(shù)控車(chē)床。

圖2-9臥式數(shù)控車(chē)床

3．按數(shù)控系統(tǒng)控制的軸數(shù)分類

1)兩軸控制的數(shù)控車(chē)床

這類數(shù)控車(chē)床配置有各種形式的單刀架，如四工位立式回轉(zhuǎn)刀架或多工位臥式回轉(zhuǎn)刀架，可實(shí)現(xiàn)X、Z兩坐標(biāo)軸控制。如圖2-6和圖2-9所示即為兩軸控制的數(shù)控車(chē)床。

2)三軸控制的車(chē)削中心

車(chē)削中心是在全功能數(shù)控車(chē)床的基礎(chǔ)上，增加了C軸和自驅(qū)動(dòng)刀具，更高級(jí)的還帶有刀庫(kù)，可控制X、Z和C三個(gè)坐標(biāo)軸，聯(lián)動(dòng)控制軸可以是(X、Z)、(X、C)或(Z、C)。由于增加了C軸和自驅(qū)動(dòng)刀具，這種數(shù)控車(chē)床的加工功能大大增強(qiáng)，除可以進(jìn)行一般車(chē)削加工外，還可以進(jìn)行徑向和軸向銑削、曲面銑削、中心線不在回轉(zhuǎn)中心的孔和徑向孔的鉆削等加工。如圖2-10所示，車(chē)削中心回轉(zhuǎn)刀架上安裝有平行于主軸軸線(Z軸)的自驅(qū)動(dòng)刀具，主軸的C軸做圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，自驅(qū)動(dòng)刀具進(jìn)行銑削加工。

本項(xiàng)目中的典型零件5，其外圓表面上有6個(gè)均布的徑向孔，右端面上有2段圓弧槽和2個(gè)與工件中心不同心的軸向孔，該零件適合采用車(chē)削中心進(jìn)行加工，利用自驅(qū)動(dòng)刀具銑削右端面上的2段圓弧槽和2個(gè)軸向孔，銑削外圓表面上6個(gè)均布的徑向孔。

3)四軸控制的數(shù)控車(chē)床

這類數(shù)控車(chē)床配置有兩個(gè)獨(dú)立的回轉(zhuǎn)刀架，可實(shí)現(xiàn)四個(gè)坐標(biāo)軸的控制。其每個(gè)刀架的切削進(jìn)給量都是分別控制的，因此兩刀架可以同時(shí)切削同一工件的不同部位，既擴(kuò)大了加工范圍，又提高了加工效率，適合于加工曲軸、飛機(jī)零件等形狀復(fù)雜、批量較大的零件。如圖2-11所示為四軸控制的雙刀架數(shù)控車(chē)床,它的一個(gè)回轉(zhuǎn)架為前置刀架,另一個(gè)回轉(zhuǎn)刀架為后置刀架。圖2-10車(chē)削中心圖2-11雙刀架數(shù)控車(chē)床

4)五軸控制的車(chē)銑復(fù)合中心

車(chē)銑復(fù)合中心配置有雙主軸、一個(gè)銑軸、一個(gè)回轉(zhuǎn)刀架和一個(gè)盤(pán)式刀庫(kù)，可實(shí)現(xiàn)五個(gè)坐標(biāo)軸的控制。如圖2-12所示為沈陽(yáng)數(shù)控機(jī)床廠生產(chǎn)的五軸控制的車(chē)銑復(fù)合中心，左圖為機(jī)床外觀，右圖為主軸、刀架和銑軸。車(chē)銑復(fù)合中心主要用于航空、軍工、汽車(chē)、船舶等行業(yè)中復(fù)雜零件的加工。圖2-12五軸控制的車(chē)銑復(fù)合中心2.3.3數(shù)控車(chē)床的組成

如圖2-13所示，數(shù)控車(chē)床由數(shù)控裝置、床身、主軸箱、進(jìn)給系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)刀架、尾座、操作面板、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、排屑器等部分組成。圖2-13數(shù)控車(chē)床外觀數(shù)控車(chē)床的外形雖然與普通車(chē)床相似，也是由床身、主軸箱、刀架、進(jìn)給系統(tǒng)、冷卻和潤(rùn)滑系統(tǒng)等部分組成的，但數(shù)控車(chē)床的進(jìn)給系統(tǒng)與普通車(chē)床有著質(zhì)的區(qū)別。普通車(chē)床主軸的運(yùn)動(dòng)經(jīng)主軸箱內(nèi)的進(jìn)給換向機(jī)構(gòu)、掛輪變速機(jī)構(gòu)、進(jìn)給箱、溜板箱傳到光杠或絲杠，帶動(dòng)刀架實(shí)現(xiàn)縱向和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。而數(shù)控車(chē)床是直接用伺服電機(jī)通過(guò)滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)滑板和刀架，實(shí)現(xiàn)Z向(縱向)和X向(橫向)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。如圖2-14所示為數(shù)控車(chē)床的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。圖2-14數(shù)控車(chē)床的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)

1．床身

數(shù)控車(chē)床的床身是機(jī)床的主體，主要用來(lái)支承機(jī)床的其他組成部分，如圖2-14所示。床身結(jié)構(gòu)有多種形式，主要有水平床身、傾斜床身、水平床身斜滑板等。

2．主傳動(dòng)系統(tǒng)

如圖2-14所示，數(shù)控車(chē)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)一般采用直流或交流無(wú)級(jí)調(diào)速電動(dòng)機(jī)，通過(guò)同步帶傳動(dòng)，帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)無(wú)級(jí)調(diào)速及恒線速度切削控制。主傳動(dòng)系統(tǒng)是數(shù)控車(chē)床實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行結(jié)構(gòu)。

3．進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)

如圖2-14所示，數(shù)控車(chē)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)由橫向進(jìn)給傳動(dòng)裝置和縱向進(jìn)給裝置組成。橫向進(jìn)給傳動(dòng)裝置是帶動(dòng)刀架做橫向(X軸)移動(dòng)的裝置，它控制工件的徑向尺寸?？v向進(jìn)給裝置是帶動(dòng)刀架做軸向(Z軸)運(yùn)動(dòng)的裝置,它控制工件的軸向尺寸。

4．自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架

自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架是數(shù)控車(chē)床的重要組成部件，用來(lái)夾持各種車(chē)削加工刀具，其結(jié)構(gòu)直接影響機(jī)床的切削性能和工作效率，如圖2-14所示。目前兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控車(chē)床多采用12工位的回轉(zhuǎn)刀架，也有采用6工位、8工位、10工位的回轉(zhuǎn)刀架。

5．輔助裝置

輔助裝置是指數(shù)控車(chē)床的一些配套部件，包括液壓氣動(dòng)裝置、冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)和排屑裝置等。輔助裝置雖不直接參與切削運(yùn)動(dòng)，但對(duì)數(shù)控車(chē)床的加工效率、加工精度和可靠性都起到保證作用，是不可缺少的部分。

6．?dāng)?shù)控系統(tǒng)

數(shù)控系統(tǒng)由數(shù)控裝置、可編程控制器、伺服驅(qū)動(dòng)裝置及伺服電機(jī)等部分組成。它是數(shù)控車(chē)床加工過(guò)程控制的核心。2.3.4數(shù)控車(chē)床的布局

1．床身導(dǎo)軌的布局

1)床身

數(shù)控車(chē)床的床身是整個(gè)機(jī)床的基礎(chǔ)支承件，是機(jī)床的主體，一般用來(lái)放置導(dǎo)軌、主軸箱等重要部件。床身的結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)床的布局有很大的影響。根據(jù)數(shù)控車(chē)床床身導(dǎo)軌與水平面的相對(duì)位置不同，可以有如圖2-15所示的多種布局形式。圖2-15數(shù)控車(chē)床床身導(dǎo)軌的布局

(1)水平床身的工藝性好，便于導(dǎo)軌面的加工。水平床身配上水平放置的刀架可提高刀架的運(yùn)動(dòng)精度，但是水平床身由于下部空間小，故排屑困難。從結(jié)構(gòu)尺寸上看，刀架水平放置使得滑板橫向尺寸較長(zhǎng)，從而加大了機(jī)床寬度方向的結(jié)構(gòu)尺寸。水平床身一般用于大型數(shù)控車(chē)床或小型精密數(shù)控車(chē)床的布局。

(2)斜床身斜滑板布局排屑容易，操作方便，機(jī)床占地面積小，容易實(shí)現(xiàn)封閉式防護(hù)。斜床身導(dǎo)軌傾斜的角度分別有30°、45°、60°、75°和90°(稱為立式床身)幾種。傾斜角度小，排屑不便；傾斜角度大，導(dǎo)軌的導(dǎo)向性及受力情況差。因此，應(yīng)結(jié)合車(chē)床的規(guī)格、精度等選擇合適的傾斜角度。一般來(lái)說(shuō)，小型數(shù)控車(chē)床床身的傾斜度多為30°或45°；中等規(guī)格的數(shù)控車(chē)床其床身的傾斜度以60°為宜；而大型數(shù)控車(chē)床床身的傾斜度多采用75°。

(3)平床身斜滑板布局是指水平床身配上傾斜放置的滑板，并配置傾斜式導(dǎo)軌防護(hù)罩，這種布局形式一方面有水平床身工藝性好的特點(diǎn)，另一方面車(chē)床寬度方向的尺寸較水平配置滑板的要小，且排屑方便。斜滑板傾斜的角度分別為30°、45°、60°和75°。平床身斜滑板布局多用于中、小型數(shù)控車(chē)床的布局。水平床身配上傾斜放置的滑板和斜床身配置斜滑板布局形式被中、小型數(shù)控車(chē)床所普遍采用。這是由于此兩種布局形式排屑容易，熱鐵屑不會(huì)堆積在導(dǎo)軌上，也便于安裝自動(dòng)排屑器；操作方便，易于安裝機(jī)械手，以實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化；機(jī)床占地面積小，外形簡(jiǎn)潔、美觀，容易實(shí)現(xiàn)封閉式防護(hù)。

2)導(dǎo)軌

滑動(dòng)導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、接觸剛度大等優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦阻力大，磨損快，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)差別大，低速時(shí)易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。目前，數(shù)控車(chē)床已不采用傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)軌，而是采用帶有耐磨覆蓋層的貼塑導(dǎo)軌或涂塑導(dǎo)軌。它們具有摩擦性能好和使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。導(dǎo)軌剛度的大小、制造是否簡(jiǎn)單、能否調(diào)整、摩擦損耗是否最小以及能否保持導(dǎo)軌的初始精度，在很大程度上取決于導(dǎo)軌的橫截面形狀。數(shù)控車(chē)床滑動(dòng)導(dǎo)軌的橫截面形狀常采用山形截面和矩形截面。山形截面如圖2-16(a)所示。這種截面的導(dǎo)軌導(dǎo)向精度高，導(dǎo)軌磨損后靠自重下沉自動(dòng)補(bǔ)償。下導(dǎo)軌為凸形有利于排污物，但不易保存油液。矩形截面如圖2-16(b)所示。這種截面的導(dǎo)軌制造維修方便，承載能力大，新導(dǎo)軌導(dǎo)向精度高，但磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償，需用鑲條調(diào)節(jié)，影響導(dǎo)向精度。圖2-16導(dǎo)軌截面

滾動(dòng)導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)是摩擦系數(shù)小，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)很接近，不會(huì)產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，可以使用油脂潤(rùn)滑。數(shù)控車(chē)床導(dǎo)軌的行程一般較長(zhǎng)，因此滾動(dòng)體必須循環(huán)。根據(jù)滾動(dòng)體的不同，滾動(dòng)導(dǎo)軌可分為滾珠直線導(dǎo)軌和滾柱直線導(dǎo)軌，如圖2-17所示。后者的承載能力和剛度都比前者高，但摩擦系數(shù)略大。寶雞機(jī)床廠生產(chǎn)的CK75C系列全功能數(shù)控車(chē)床采用的是滾珠直線導(dǎo)軌，CK535D全功能數(shù)控倒置立式車(chē)床X向?qū)к壊捎玫氖菨L柱直線導(dǎo)軌。圖2-17滾動(dòng)導(dǎo)軌

2．刀架的布局

1)前置刀架

刀架位于主軸的前面，與普通臥式車(chē)床刀架的布置形式一樣，刀架導(dǎo)軌為水平導(dǎo)軌，使用四工位電動(dòng)刀架。刀架前置不利于操作者觀察切削狀況和測(cè)量工件，一般經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床都設(shè)計(jì)為前置刀架。如圖2-18所示為前置刀架的數(shù)控車(chē)床，其刀架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。圖2-18刀架前置的數(shù)控車(chē)床

2)后置刀架

刀架位于主軸的后面，刀架的導(dǎo)軌位置與水平面傾斜一定角度，這樣的結(jié)構(gòu)形式便于觀察刀具的切削過(guò)程，切屑容易排除，后置空間大，一般可以安裝8把或12把刀具，全功能數(shù)控車(chē)床一般都設(shè)計(jì)為后置刀架。如圖2-19所示為刀架后置的數(shù)控車(chē)床。圖2-19刀架后置的數(shù)控車(chē)床本項(xiàng)目中的典型零件1、典型零件3形狀復(fù)雜，加工時(shí)使用的刀具均超過(guò)4把，因此適合采用后置刀架數(shù)控車(chē)床進(jìn)行加工。

回轉(zhuǎn)刀架在數(shù)控車(chē)床上的布局還可以按刀架回轉(zhuǎn)軸與數(shù)控車(chē)床主軸的位置關(guān)系分為另外兩種形式：一種是用于加工盤(pán)類零件的回轉(zhuǎn)刀架布局，刀架回轉(zhuǎn)軸垂直于數(shù)控車(chē)床主軸；另一種是用于加工軸類和盤(pán)類零件的回轉(zhuǎn)刀架布局，刀架回轉(zhuǎn)軸平行于數(shù)控車(chē)床主軸。2.3.5數(shù)控車(chē)床的特點(diǎn)與發(fā)展

數(shù)控車(chē)床與普通車(chē)床相比具有以下特點(diǎn)：

1．采用全封閉或半封閉防護(hù)裝置

數(shù)控車(chē)床采用封閉防護(hù)裝置，可防止切屑和切削液飛出，給操作者帶來(lái)意外傷害和不便。

2．采用自動(dòng)排屑裝置

數(shù)控車(chē)床大多采用斜床身結(jié)構(gòu)布局，排屑方便，便于安裝自動(dòng)排屑裝置。數(shù)控車(chē)床一般都配有自動(dòng)排屑裝置。

3．工件裝夾安全可靠

數(shù)控車(chē)床大都采用了液壓動(dòng)力卡盤(pán)，夾緊力調(diào)整方便可靠，同時(shí)也降低了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。

4．可自動(dòng)換刀

數(shù)控車(chē)床采用了自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架，在加工過(guò)程中可自動(dòng)換刀，連續(xù)完成多道工序的加工。

5．主、進(jìn)給傳動(dòng)分離

數(shù)控車(chē)床的主傳動(dòng)與進(jìn)給傳動(dòng)采用了各自獨(dú)立的伺服電機(jī)。由于數(shù)控車(chē)床刀架的兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)分別由兩臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，故不必使用掛輪、光杠等傳動(dòng)部件。全功能數(shù)控車(chē)床采用直流或交流伺服電機(jī)通過(guò)同步帶來(lái)直接驅(qū)動(dòng)主軸，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，主軸箱內(nèi)不再有齒輪傳動(dòng)變速機(jī)構(gòu)。為擴(kuò)大變速范圍，有的全功能數(shù)控車(chē)床仍采用二級(jí)或三級(jí)齒輪副傳動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)分段無(wú)級(jí)調(diào)速。即使這樣，主軸箱內(nèi)的結(jié)構(gòu)已比傳統(tǒng)車(chē)床簡(jiǎn)單得多。

6．剛度高、壽命長(zhǎng)

數(shù)控車(chē)床采用了高剛度的床身和功能部件是為了與控制系統(tǒng)的高精度控制相匹配，以便適應(yīng)高精度的加工。

數(shù)控車(chē)床一般采用鑲鋼導(dǎo)軌和貼塑導(dǎo)軌，這樣機(jī)床精度保持的時(shí)間就比較長(zhǎng)，其使用壽命也可延長(zhǎng)許多。

7．拖動(dòng)輕便

數(shù)控車(chē)床刀架進(jìn)給傳動(dòng)中采用了滾珠絲杠副，滾珠絲杠兩端安裝的滾動(dòng)軸承是專用軸承，并且大部分采用油霧自動(dòng)潤(rùn)滑，因而潤(rùn)滑充分，拖動(dòng)輕便。

2.4數(shù)控車(chē)床的傳動(dòng)與結(jié)構(gòu)

2.4.1主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸箱結(jié)構(gòu)

1．?dāng)?shù)控車(chē)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)

數(shù)控車(chē)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)包括主軸電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和主軸部件。數(shù)控車(chē)床主傳動(dòng)系統(tǒng)要求主軸速度在一定范圍內(nèi)可調(diào)，有足夠的驅(qū)動(dòng)功率，主軸回轉(zhuǎn)軸心線的位置準(zhǔn)確穩(wěn)定，并有足夠的剛性與抗振性。數(shù)控車(chē)床的主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的兩端部件分別是主軸電動(dòng)機(jī)和機(jī)床主軸，它的功能是把主軸電機(jī)的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力傳遞給主軸，使主軸帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)，并滿足主軸變速和換向的要求。主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)是數(shù)控車(chē)床最主要的組成部分之一，它的最高與最低轉(zhuǎn)速范圍、傳遞功率和動(dòng)力特性決定了數(shù)控車(chē)床的最高切削加工工藝能力。如圖2-20所示為MJ-50數(shù)控車(chē)床主傳動(dòng)系統(tǒng)圖。主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)由功率為11kW的主軸伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)一級(jí)1∶1的同步帶傳動(dòng)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，使主軸在35～3500r/min的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。圖2-20?MJ-50數(shù)控車(chē)床主傳動(dòng)系統(tǒng)圖主軸電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速時(shí)可輸出全部功率和最大扭矩，隨著轉(zhuǎn)速的變化，功率和扭矩將發(fā)生變化。如圖2-21所示為MJ-50數(shù)控車(chē)床主軸傳遞的功率和扭矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系圖。當(dāng)機(jī)床在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，主軸的轉(zhuǎn)速在437～3500r/min范圍內(nèi)，主軸傳遞電機(jī)的全部功率11kW，為主軸的恒功率區(qū)域(實(shí)線Ⅱ)。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，主軸的最大輸出扭矩(245N·m)隨著主軸轉(zhuǎn)速的增高而變小。主軸轉(zhuǎn)速在35～437r/min范圍內(nèi)，主軸輸出扭矩不變，為主軸的恒扭矩區(qū)域(實(shí)線Ⅰ)。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，主軸傳遞的功率隨著主軸轉(zhuǎn)速的降低而降低。圖中虛線所示為電動(dòng)機(jī)超載(允許超載30min)時(shí)恒功率區(qū)域和恒扭矩區(qū)域的情況，電動(dòng)機(jī)的超載功率為15kW，超載時(shí)最大輸出扭矩為334N·m。圖2-21MJ-50數(shù)控車(chē)床功率和扭矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系圖

2.主軸箱結(jié)構(gòu)

主軸箱是支承主軸并保證主軸正常運(yùn)轉(zhuǎn)的傳動(dòng)系統(tǒng)，是數(shù)控車(chē)床實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。MJ-50數(shù)控車(chē)床主軸箱的結(jié)構(gòu)如圖2-22所示。圖2-22MJ-50數(shù)控車(chē)床主軸箱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

主軸電動(dòng)機(jī)通過(guò)帶輪15把運(yùn)動(dòng)傳給主軸7。主軸有前、后兩個(gè)支承，前支承由一個(gè)圓錐孔雙列圓柱滾子軸承11和一對(duì)角接觸球軸承10組成，軸承11用來(lái)承受徑向載荷，兩個(gè)角接觸球軸承一個(gè)大口向外(朝向主軸前端)，另一個(gè)大口向里(朝向主軸后端)，用來(lái)承受雙向的軸向載荷和徑向載荷。前支承軸承的間隙用螺母8來(lái)調(diào)整。螺釘12用來(lái)防止螺母8回松。主軸的后支承為圓錐孔雙列圓柱滾子軸承14，軸承間隙由螺母1和6來(lái)調(diào)整。螺釘17和13是防止螺母1和6回松的。主軸的支承形式為前端定位，主軸受熱膨脹向后伸長(zhǎng)。前、后支承所用圓錐孔雙列圓柱滾子軸承的支承剛性好，允許的極限轉(zhuǎn)速高。前支承中的角接觸球軸承能承受較大的軸向載荷，且允許的極限轉(zhuǎn)速高。主軸所采用的支承結(jié)構(gòu)適宜低速大載荷的需要。主軸的運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)同步帶輪16和3以及同步帶2帶動(dòng)主軸脈沖編碼器4，使其與主軸同速運(yùn)轉(zhuǎn)。主軸脈沖編碼器4用螺釘5固定在主軸箱體9上。主軸脈沖編碼器用來(lái)檢測(cè)主軸的運(yùn)動(dòng)信號(hào)，一方面可實(shí)現(xiàn)主軸調(diào)速的數(shù)字反饋；另一方面可用于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制，起到主軸傳動(dòng)與進(jìn)給傳動(dòng)的聯(lián)系作用。普通車(chē)床車(chē)削螺紋是通過(guò)絲杠和開(kāi)合螺母控制完成的，而數(shù)控車(chē)床車(chē)削螺紋是由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸7旋轉(zhuǎn)，主軸箱內(nèi)安裝有主軸脈沖編碼器4，主軸7的運(yùn)動(dòng)通過(guò)同步齒形帶2，以1∶1的速比傳到脈沖編碼器4。當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，脈沖編碼器發(fā)出檢測(cè)脈沖信號(hào)給數(shù)控系統(tǒng)，使主軸電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)與刀架的切削進(jìn)給保持同步關(guān)系，即實(shí)現(xiàn)加工螺紋時(shí)主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀架Z向移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。2.4.2數(shù)控車(chē)床的液壓動(dòng)力卡盤(pán)

如圖2-23所示，卡盤(pán)通過(guò)螺釘固定安裝在主軸的前端，回轉(zhuǎn)液壓缸1與接套5用螺釘7連接，接套通過(guò)螺釘與主軸后端面連接，使回轉(zhuǎn)液壓缸隨主軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。卡盤(pán)的夾緊與松開(kāi)由回轉(zhuǎn)液壓缸通過(guò)拉桿2來(lái)驅(qū)動(dòng)，拉桿后端與回轉(zhuǎn)液壓缸內(nèi)的活塞6用螺紋連接，連接套3的兩端螺紋分別與拉桿2和卡盤(pán)中的滑體4連接。圖2-23液壓動(dòng)力卡盤(pán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2-24所示為數(shù)控車(chē)床液壓動(dòng)力卡盤(pán)回轉(zhuǎn)液壓缸結(jié)構(gòu)圖。回轉(zhuǎn)油缸2通過(guò)法蘭盤(pán)4固定在主軸的后端，可隨主軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。引油導(dǎo)套1固定在回轉(zhuǎn)油缸殼體5上，其內(nèi)孔的兩個(gè)軸承用于支承回轉(zhuǎn)油缸。當(dāng)數(shù)控車(chē)床的數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出卡盤(pán)夾緊或松開(kāi)的信號(hào)時(shí)，液壓系統(tǒng)把壓力油送入回轉(zhuǎn)油缸2的右腔或左腔，推動(dòng)活塞3向左或向右移動(dòng)，再通過(guò)如圖2-25所示的拉桿2使安裝在主軸前端卡盤(pán)的卡爪夾緊或松開(kāi)。拉桿2的外螺紋與活塞桿的內(nèi)螺紋相連接。圖2-24液壓動(dòng)力卡盤(pán)回轉(zhuǎn)液壓缸結(jié)構(gòu)圖如圖2-25所示為數(shù)控車(chē)床液壓動(dòng)力卡盤(pán)的卡盤(pán)結(jié)構(gòu)圖。卡盤(pán)盤(pán)體1通過(guò)螺釘固定安裝在主軸的前端，螺釘將卡爪6和T形滑塊5緊固在卡爪滑座4的齒面上，與卡爪滑座構(gòu)成一個(gè)整體，卡爪滑座4與滑體3之間以斜楔接觸，滑體3通過(guò)拉桿2與回轉(zhuǎn)液壓缸的活塞桿相連。當(dāng)活塞做往復(fù)移動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)滑體3軸向移動(dòng)，由于楔面的作用，卡爪滑座4被迫在卡盤(pán)盤(pán)體1上的三個(gè)T形槽內(nèi)做徑向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)卡爪6將工件夾緊或松開(kāi)。圖2-25液壓動(dòng)力卡盤(pán)的卡盤(pán)結(jié)構(gòu)圖2.4.3進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)及傳動(dòng)裝置

1．進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)

數(shù)控車(chē)床的進(jìn)給傳動(dòng)方式和結(jié)構(gòu)與普通車(chē)床截然不同，數(shù)控車(chē)床是由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)滾珠絲杠螺母副帶動(dòng)刀架完成Z軸和X

軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。刀架的快速移動(dòng)和進(jìn)給移動(dòng)為同一條傳動(dòng)路線。數(shù)控車(chē)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)是控制X、Z坐標(biāo)軸伺服系統(tǒng)的主要組成部分。它將伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為刀架的直線運(yùn)動(dòng)，而且對(duì)移動(dòng)精度要求很高，X軸最小移動(dòng)量為0.0005?mm

(直徑偏移)，Z軸最小移動(dòng)量為0.001?mm。工件最后的尺寸精度和輪廓精度都直接受進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)精度、靈敏度和穩(wěn)定性的影響。

2．進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)

數(shù)控車(chē)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)分為X軸進(jìn)給傳動(dòng)和Z軸進(jìn)給傳動(dòng)。如圖2-26所示為MJ-50數(shù)控車(chē)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)。

圖2-26MJ-50數(shù)控車(chē)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)圖

X軸進(jìn)給由功率為0.9kW的交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)20/24的同步帶輪傳動(dòng)到滾珠絲杠上，螺母帶動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架移動(dòng)，其滾珠絲杠螺距為6mm。

Z軸進(jìn)給由功率為1.8kW的交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)24/30的同步帶輪傳動(dòng)到滾珠絲杠上，螺母帶動(dòng)滑板移動(dòng)，其滾珠絲杠螺距為10mm。

3．進(jìn)給傳動(dòng)裝置

1)?X軸進(jìn)給裝置

如圖2-27所示為MJ-50數(shù)控車(chē)床的X軸進(jìn)給傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。如圖2-27(a)所示，交流伺服電動(dòng)機(jī)15經(jīng)同步帶輪14和10以及同步帶12帶動(dòng)滾珠絲杠6旋轉(zhuǎn)，滾珠絲杠上的螺母7帶動(dòng)刀架21(如圖2-27(b)所示)沿滑板1上的導(dǎo)軌移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)X軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。伺服電動(dòng)機(jī)軸與同步帶輪14用鍵13連接。滾珠絲杠有前、后兩個(gè)支承，前支承由三個(gè)角接觸球軸承3組成，其中一個(gè)軸承大口向前、兩個(gè)軸承大口向后，承受雙向的軸向載荷。前支承的軸承由螺母2進(jìn)行預(yù)緊。后支承由一對(duì)角接觸球軸承9組成，兩個(gè)軸承大口相背放置由螺母11進(jìn)行預(yù)緊。這種絲杠兩端固定的支承形式，其結(jié)構(gòu)和形式都較復(fù)雜，但是可以保證和提高絲杠的軸向剛度。脈沖編碼器16安裝在伺服電動(dòng)機(jī)的尾部。圖2-27(a)中5和8為緩沖塊，在發(fā)生意外碰撞時(shí)起保護(hù)作用。

A-A剖面圖表示滾珠絲杠前支承的軸承座4用螺釘20固定在滑板1上?；鍖?dǎo)軌如B-B剖視圖所示為矩形導(dǎo)軌，鑲條17、18、19用來(lái)調(diào)整刀架與滑板的間隙。

圖2-27(b)中22為導(dǎo)軌護(hù)板，26、27為機(jī)床參考點(diǎn)的限位開(kāi)關(guān)和撞塊。鑲條23、24、25用于調(diào)整滑板與床身導(dǎo)軌的間隙。

圖2-27MJ-50數(shù)控車(chē)床的X軸進(jìn)給傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2)?Z軸進(jìn)給裝置

如圖2-28所示為MJ-50數(shù)控車(chē)床Z軸進(jìn)給傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖2-28MJ-50數(shù)控車(chē)床Z軸進(jìn)給傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2-28(a)所示，交流伺服電動(dòng)機(jī)14經(jīng)同步帶輪12和2以及同步帶11帶動(dòng)滾珠絲杠5旋轉(zhuǎn)，滾珠絲杠上的螺母4帶動(dòng)滑板連同刀架沿床身13上的矩形導(dǎo)軌移動(dòng)(參看圖2-27(b))，實(shí)現(xiàn)Z軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。如圖2-28(b)所示，交流伺服電動(dòng)機(jī)軸與同步帶輪12之間用錐環(huán)無(wú)鍵連接，局部放大視圖中19和20是錐面相互配合的內(nèi)外錐環(huán)，當(dāng)擰緊螺釘17時(shí)，法蘭18的端面壓迫外錐環(huán)20，使其向外膨脹，內(nèi)錐環(huán)19受力后向電機(jī)軸收縮，從而使電機(jī)軸與同步帶輪連接在一起。滾珠絲杠有左右兩個(gè)支承。左支承由三個(gè)角接觸球軸承15組成，其中左面一個(gè)軸承的大口與右面兩個(gè)軸承的大口向?qū)Σ贾?，由調(diào)整螺母16進(jìn)行預(yù)緊，承受雙向的軸向載荷。如圖2-28(a)所示，滾珠絲杠的右支承為一個(gè)圓柱滾子軸承7，只用于承受徑向載荷，軸承間隙由調(diào)整螺母8來(lái)調(diào)整。滾珠絲杠的支承形式為左端固定，右端浮動(dòng)，留有絲杠受熱膨脹后軸向伸長(zhǎng)的余地。3和6為緩沖塊，起超程保護(hù)作用。B向視圖中的螺釘10將滾珠絲杠的右支承軸承座9固定在床身13上。如圖2-28(b)所示，Z軸進(jìn)給裝置的脈沖編碼器1與滾珠絲杠5相連接，直接檢測(cè)絲杠的回轉(zhuǎn)角度，從而提高系統(tǒng)對(duì)Z向進(jìn)給的精度控制。2.4.4數(shù)控車(chē)床的刀架

1．排式刀架

刀具的典型布置方式如圖2-29所示。這種刀架在刀具布置和機(jī)床調(diào)整等方面都較為方便，可以根據(jù)具體工件的車(chē)削工藝要求，任意組合各種不同用途的刀具，一把刀具完成車(chē)削任務(wù)后，橫向滑板只要按程序沿X軸移動(dòng)預(yù)先設(shè)定的距離后，第二把刀就到達(dá)加工位置，這樣就完成了機(jī)床的換刀動(dòng)作。圖2-29排式刀架

2．回轉(zhuǎn)刀架

回轉(zhuǎn)刀架是數(shù)控車(chē)床最常用的一種典型換刀裝置，通過(guò)刀架的旋轉(zhuǎn)、定位來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床的自動(dòng)換刀動(dòng)作，根據(jù)加工對(duì)象不同可設(shè)計(jì)成四方刀架、六方刀架或圓盤(pán)式刀架，并相應(yīng)地安裝4把、6把或更多的刀具。由于數(shù)控車(chē)床的切削加工精度在很大程度上取決于刀尖位置，而且在加工過(guò)程中刀尖位置不能進(jìn)行人工調(diào)整，因此，回轉(zhuǎn)刀架在結(jié)構(gòu)上必須有良好的強(qiáng)度和剛性，以及合理的定位結(jié)構(gòu)，以保證回轉(zhuǎn)刀架在每一次轉(zhuǎn)位后，都具有較高的重復(fù)定位精度?；剞D(zhuǎn)刀架是按數(shù)控裝置發(fā)出的指令轉(zhuǎn)位和換刀的，其換刀動(dòng)作可分為接收數(shù)控裝置指令、刀架松開(kāi)、刀架轉(zhuǎn)位、刀架鎖緊和發(fā)出轉(zhuǎn)位結(jié)束信號(hào)等幾個(gè)步驟?；剞D(zhuǎn)刀架分度準(zhǔn)確，定位可靠，重復(fù)定位精度高，轉(zhuǎn)位速度快，可以保證數(shù)控車(chē)床高精度和高效率的要求。

回轉(zhuǎn)刀架根據(jù)刀架回轉(zhuǎn)軸與安裝底面的相對(duì)位置，可分為立式刀架和臥式刀架兩種。

1)四方形回轉(zhuǎn)刀架

數(shù)控車(chē)床四方形回轉(zhuǎn)刀架是立式刀架的一種，它是在普通車(chē)床四方刀架的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種自動(dòng)換刀裝置，刀架回轉(zhuǎn)軸與安裝底面垂直，也叫立式回轉(zhuǎn)刀架，其功能和普通四方刀架一樣：有四個(gè)刀位，能裝夾四把不同功能的刀具，四方刀架回轉(zhuǎn)90°時(shí)，刀具變換一個(gè)刀位，但四方刀架的回轉(zhuǎn)和刀位號(hào)的選擇是由加工程序指令控制的，而普通車(chē)床四方刀架是手動(dòng)換位的。

(1)刀架抬起。當(dāng)數(shù)控裝置發(fā)出換刀指令后，電動(dòng)機(jī)1正轉(zhuǎn)，經(jīng)聯(lián)軸器2帶動(dòng)蝸桿軸3轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸桿軸3帶動(dòng)蝸輪4轉(zhuǎn)動(dòng)。蝸輪4的上部外圓柱加工有外螺紋，故又稱該零件為蝸輪絲杠。刀架體7的內(nèi)孔加工有螺紋，與蝸輪絲杠旋合。蝸輪絲杠內(nèi)孔與刀架中心軸外圓是間隙配合，在轉(zhuǎn)位換刀時(shí)，中心軸固定不動(dòng)，蝸輪絲杠環(huán)繞中心軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)蝸輪開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于刀架底座5與刀架體7上的端齒盤(pán)處在嚙合狀態(tài)，且蝸輪絲杠軸向固定，因此刀架逐漸抬起。

(2)刀架轉(zhuǎn)位。當(dāng)?shù)都荏w抬至一定距離后，端面齒脫開(kāi)，由于轉(zhuǎn)位套9用銷釘與蝸輪絲杠4連接，因此隨蝸輪絲杠一起轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)端面齒完全脫開(kāi)時(shí)，轉(zhuǎn)位套恰好轉(zhuǎn)過(guò)160°(如A-A剖面圖所示)，球頭銷8在彈簧力的作用下進(jìn)入轉(zhuǎn)位套9的槽中，帶動(dòng)刀架體轉(zhuǎn)位。

(3)刀架定位。刀架體7轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶著電刷座10一起轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)到程序指定的刀位時(shí)，粗定位銷15在彈簧的作用下進(jìn)入粗定位盤(pán)6的槽中進(jìn)行粗定位，同時(shí)電刷13、14接觸導(dǎo)通使電動(dòng)機(jī)1反轉(zhuǎn)。由于粗定位槽的限制，刀架體7不能轉(zhuǎn)動(dòng)，而是垂直向下移動(dòng)，因此刀架體7和刀架底座5上的端面齒嚙合而實(shí)現(xiàn)精確定位。

(4)刀架夾緊。電動(dòng)機(jī)繼續(xù)反轉(zhuǎn)，此時(shí)蝸輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸桿軸3繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)兩端面齒的夾緊力增加到一定值時(shí)，在傳感器的控制下，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

譯碼裝置由發(fā)信體11和電刷13、14組成，電刷13負(fù)責(zé)發(fā)信，電刷14負(fù)責(zé)位置判斷。當(dāng)?shù)都芏ㄎ怀霈F(xiàn)過(guò)位或不到位時(shí)，可松開(kāi)螺母12，調(diào)整發(fā)信體11與電刷14的相對(duì)位置。

圖2-30數(shù)控車(chē)床四方形回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)

2)盤(pán)形回轉(zhuǎn)刀架

盤(pán)形回轉(zhuǎn)刀架是臥式刀架的一種，它是數(shù)控車(chē)床普遍采用的刀架形式，刀架回轉(zhuǎn)軸與安裝底面平行，也叫臥式回轉(zhuǎn)刀架。它通過(guò)刀架的旋轉(zhuǎn)、分度、定位來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床的自動(dòng)換刀工作。盤(pán)形回轉(zhuǎn)刀架轉(zhuǎn)位換刀過(guò)程為：當(dāng)接收到數(shù)控系統(tǒng)的換刀指令后，刀盤(pán)松開(kāi)→刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)到指令要求的刀位→刀盤(pán)夾緊并發(fā)出轉(zhuǎn)位結(jié)束信號(hào)。全功能數(shù)控車(chē)床一般都采用6~12工位盤(pán)形回轉(zhuǎn)刀架。

(1)純電氣控制盤(pán)形回轉(zhuǎn)刀架。圖2-31(a)為純電氣控制盤(pán)形回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)圖，圖2-31(b)為12位、8位刀盤(pán)布置圖。圖2-31純電氣控制盤(pán)形回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)圖刀架轉(zhuǎn)位為機(jī)械傳動(dòng)，由鼠牙盤(pán)定位。電動(dòng)機(jī)11尾部有電磁制動(dòng)器，轉(zhuǎn)位開(kāi)始時(shí)，電磁制動(dòng)器斷電，電動(dòng)機(jī)11通電，

30ms以后制動(dòng)器松開(kāi)，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)齒輪10、9、8帶動(dòng)蝸桿7旋轉(zhuǎn)，從而使蝸輪5轉(zhuǎn)動(dòng)。鼠牙盤(pán)3固定在刀架體上。蝸輪內(nèi)孔有螺紋，與軸6上的螺紋旋合，蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)使得軸6沿軸向向左移動(dòng)，因?yàn)榈侗P(pán)1與軸6、活動(dòng)鼠牙盤(pán)2是固定在一起的，所以刀盤(pán)和鼠牙盤(pán)2也一起向左移動(dòng)，直到鼠牙盤(pán)2與3脫開(kāi)嚙合。軸6上有兩個(gè)相互對(duì)稱的鍵槽，內(nèi)裝滑塊4(見(jiàn)B-B剖面圖)。蝸輪5的右側(cè)固定連接圓環(huán)14，圓環(huán)左側(cè)端面上有凸塊，蝸輪帶動(dòng)圓環(huán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。在鼠牙盤(pán)2、3脫開(kāi)嚙合后，圓環(huán)14上的凸塊與滑塊4恰好相碰，蝸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)圓環(huán)14上的凸塊帶動(dòng)滑塊4、軸6及刀盤(pán)一起轉(zhuǎn)位選刀，當(dāng)?shù)竭_(dá)要求的位置后，電刷選擇器發(fā)出信號(hào)，使電動(dòng)機(jī)11反轉(zhuǎn)，則蝸輪5及圓環(huán)14反向旋轉(zhuǎn)，圓環(huán)上的凸塊與滑塊4脫離，不再帶動(dòng)軸6轉(zhuǎn)動(dòng)；蝸輪5通過(guò)螺紋傳動(dòng)使軸6右移，鼠牙盤(pán)2、3嚙合并定位。同時(shí)軸6右端的小軸13壓下微動(dòng)開(kāi)關(guān)12，發(fā)出轉(zhuǎn)位結(jié)束的信號(hào)，電動(dòng)機(jī)斷電，電磁制動(dòng)器通電，維持電動(dòng)機(jī)軸上的反轉(zhuǎn)力矩，以保證鼠牙盤(pán)之間有一定的壓緊力。

刀具在刀盤(pán)上由壓板15及楔鐵16(見(jiàn)圖2-31(b))來(lái)夾緊，更換和對(duì)刀都十分方便。刀架的刀位選擇由電刷選擇器進(jìn)行檢測(cè)控制，刀盤(pán)松開(kāi)、夾緊的位置檢測(cè)由微動(dòng)開(kāi)關(guān)12控制，整個(gè)刀架是一個(gè)純電氣控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

(2)液壓、電氣系統(tǒng)聯(lián)合控制盤(pán)形回轉(zhuǎn)刀架。圖2-32為液壓、電氣系統(tǒng)聯(lián)合控制盤(pán)形回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，該回轉(zhuǎn)刀架的夾緊與松開(kāi)、刀盤(pán)的轉(zhuǎn)位均由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)、PLC順序控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。11是安裝刀具的刀盤(pán)，它與刀架主軸6固定連接。當(dāng)?shù)都苤鬏S6帶動(dòng)刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，其上的鼠牙盤(pán)13和固定在刀架上的鼠牙盤(pán)10脫開(kāi)嚙合，旋轉(zhuǎn)到指定刀位后，刀盤(pán)的定位是靠鼠牙盤(pán)13與10嚙合來(lái)完成的。圖2-32液壓、電氣系統(tǒng)聯(lián)合控制盤(pán)形回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖活塞9支承在一對(duì)推力球軸承7和12及雙列滾針軸承8上，它可以通過(guò)推力球軸承帶動(dòng)刀架主軸移動(dòng)。當(dāng)接到換刀指令時(shí)，活塞9及刀架主軸6在壓力油推動(dòng)下向左移動(dòng)，使鼠牙盤(pán)13與10脫開(kāi)嚙合，液壓馬達(dá)2啟動(dòng)帶動(dòng)平板共軛分度凸輪1轉(zhuǎn)動(dòng)，輕齒輪5和齒輪4帶動(dòng)刀架主軸6及刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)。刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)的準(zhǔn)確位置，通過(guò)接近開(kāi)關(guān)PRS1、PRS2、PRS3、PRS4的通斷組合來(lái)檢測(cè)確認(rèn)。當(dāng)?shù)侗P(pán)旋轉(zhuǎn)到指定的刀位后，接近開(kāi)關(guān)PRS7通電，向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，指令液壓馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)壓力油推動(dòng)活塞9向右移動(dòng)，使鼠牙盤(pán)10和13嚙合，刀盤(pán)被定位夾緊。接近開(kāi)關(guān)PRS6確認(rèn)夾緊并向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，于是刀架的轉(zhuǎn)位換刀過(guò)程完成。在機(jī)床自動(dòng)工作狀態(tài)下，數(shù)控系統(tǒng)可以通過(guò)內(nèi)部的運(yùn)算判斷，實(shí)現(xiàn)刀盤(pán)就近轉(zhuǎn)位換刀，即刀盤(pán)可正轉(zhuǎn)也可反轉(zhuǎn)。手動(dòng)操作機(jī)床時(shí)，從刀盤(pán)方向觀察，刀盤(pán)只能順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)換刀。

寶雞機(jī)床廠生產(chǎn)的CJK6140H系列經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床配置的是4工位立式刀架或6工位臥式刀架，CK75系列全功能數(shù)控車(chē)床配置的是8工位或12工位臥式刀架。

3．帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置

上述排刀式刀架和回轉(zhuǎn)刀架所安裝的刀具都不可能太多，即使是裝備兩個(gè)刀架，對(duì)刀具的數(shù)目也有一定限制。當(dāng)由于某種原因需要數(shù)量較多的刀具時(shí)，應(yīng)采用帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置。帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置由刀庫(kù)和刀具交換機(jī)構(gòu)組成。數(shù)控車(chē)床上的這種換刀裝置多采用刀具編碼選刀方式，刀庫(kù)可以是回轉(zhuǎn)式或鏈?zhǔn)剑萘繛?0～30把，通過(guò)機(jī)械手交換刀具。2.4.5數(shù)控車(chē)床的尾座

數(shù)控車(chē)床出廠時(shí)一般都配置有尾座，圖2-33所示為液壓尾座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。尾座體由滑板帶動(dòng)移動(dòng)。尾座體移動(dòng)后，通過(guò)手動(dòng)操作由螺栓、壓板將其鎖緊在床身上。圖2-33數(shù)控車(chē)床液壓尾座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖頂尖1與尾座套筒2由錐孔連接，尾座套筒可帶動(dòng)頂尖一起移動(dòng)。在機(jī)床自動(dòng)工作循環(huán)中，可通過(guò)加工程序由數(shù)控系統(tǒng)控制尾座套筒移動(dòng)。當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出尾座套筒伸出的指令后，液壓電磁閥動(dòng)作，壓力油通過(guò)活塞桿4的內(nèi)孔進(jìn)入套筒液壓缸的左腔，推動(dòng)尾座套筒2伸出。當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)指令其退回時(shí)，壓力油進(jìn)入套筒液壓缸的右腔，從而使尾座套筒退回。尾座套筒移動(dòng)的行程是靠調(diào)整套筒外部連接的行程桿10上面的移動(dòng)擋塊6來(lái)完成的。移動(dòng)擋塊6的位置在圖2-33所示右端極限位置時(shí)，套筒的行程最長(zhǎng)。當(dāng)套筒伸出到位時(shí)，行程桿上的移動(dòng)擋塊6壓下確認(rèn)開(kāi)關(guān)9，向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出尾座套筒到位信號(hào)。當(dāng)套筒退回時(shí)，行程桿上的固定擋塊7壓下確認(rèn)開(kāi)關(guān)8，向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出套筒退回的確認(rèn)信號(hào)。

2.5數(shù)控車(chē)床的液壓控制系統(tǒng)

1.液壓系統(tǒng)的原理及組成

如圖2-34所示為MJ-50數(shù)控車(chē)床液壓系統(tǒng)原理圖。車(chē)床的液壓系統(tǒng)采用變量泵為動(dòng)力源，系統(tǒng)的最高壓力由變量泵調(diào)定并保持，通常調(diào)整至4?MPa，由壓力表14顯示。泵出口的壓力油經(jīng)過(guò)單向閥進(jìn)入控制油路，再經(jīng)減壓閥、電磁換向閥、調(diào)速閥等控制元件控制卡盤(pán)、刀架和尾座的動(dòng)作。圖2-34MJ-50數(shù)控車(chē)床液壓系統(tǒng)原理圖

2．液壓卡盤(pán)動(dòng)作的控制

液壓卡盤(pán)的夾緊與松開(kāi)，由二位四通電磁換向閥1控制?？ūP(pán)的高壓夾緊與低壓夾緊的轉(zhuǎn)換，由電磁換向閥2控制。當(dāng)卡盤(pán)處于正卡(也稱為外卡)且在高壓夾緊狀態(tài)下，夾緊力的大小由減壓閥6來(lái)調(diào)整，由壓力表12顯示卡盤(pán)壓力。系統(tǒng)壓力油經(jīng)減壓閥6→電磁換向閥2(左位)→電磁換向閥1(左位)→液壓缸右腔，推動(dòng)活塞桿左移，卡盤(pán)夾緊。這時(shí)液壓缸左腔的油液經(jīng)電磁換向閥1(左位)直接回油箱。反之，系統(tǒng)壓力油經(jīng)減壓閥6→電磁換向閥2(左位)→電磁換向閥1(右位)→液壓缸左腔，推動(dòng)活塞桿右移，卡盤(pán)松開(kāi)。這時(shí)液壓缸右腔的油液經(jīng)電磁換向閥1(右位)直接回油箱。當(dāng)卡盤(pán)處于正卡且在低壓夾緊狀態(tài)下時(shí)，夾緊力大小由減壓閥7來(lái)調(diào)整。系統(tǒng)壓力油經(jīng)減壓閥7→電磁換向閥2(右位)→電磁換向閥1(左位)→液壓缸右腔，推動(dòng)活塞桿左移，卡盤(pán)夾緊。反之，系統(tǒng)壓力油經(jīng)減壓閥7→電磁換向閥2(右位)→電磁換向閥1(右位)→液壓缸左腔，推動(dòng)活塞桿右移，卡盤(pán)松開(kāi)。

3.回轉(zhuǎn)刀架動(dòng)作的控制

回轉(zhuǎn)刀架換刀時(shí)，首先是刀盤(pán)松開(kāi)，之后刀盤(pán)就近轉(zhuǎn)位到指定的刀位，最后刀盤(pán)復(fù)位夾緊。刀盤(pán)的夾緊與松開(kāi)，由二位四通電磁換向閥4控制。系統(tǒng)壓力油經(jīng)電磁換向閥4(右位)進(jìn)入回轉(zhuǎn)刀架油缸右腔中，推動(dòng)活塞向左移動(dòng)，刀盤(pán)松開(kāi)。這時(shí)回轉(zhuǎn)刀架油缸左腔的油液經(jīng)電磁換向閥4(右位)直接回油箱。刀盤(pán)的旋轉(zhuǎn)有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩個(gè)方向，它由三位四通電磁換向閥3控制，系統(tǒng)壓力油經(jīng)電磁換向閥3(左位)→調(diào)速閥9→液壓馬達(dá)，驅(qū)動(dòng)刀架正轉(zhuǎn)。若系統(tǒng)壓力油經(jīng)電磁換向閥3(右位)→調(diào)速閥10→液壓馬達(dá)，則驅(qū)動(dòng)刀架反轉(zhuǎn)。刀盤(pán)轉(zhuǎn)到指定刀位后，系統(tǒng)壓力油經(jīng)電磁換向閥4(左位)進(jìn)入回轉(zhuǎn)刀架油缸左腔中，推動(dòng)活塞向右移動(dòng)，刀盤(pán)夾緊。這時(shí)回轉(zhuǎn)刀架油缸右腔的油液經(jīng)電磁換向閥4(左位)直接回油箱。

4.尾座套筒動(dòng)作的控制

尾座套筒的伸出與退回由三位四通電磁換向閥5控制，套筒伸出工作時(shí)的預(yù)緊力大小通過(guò)減壓閥8來(lái)調(diào)整，并由壓力表13顯示。系統(tǒng)壓力油經(jīng)減壓閥8→電磁換向閥5(左位)→液壓缸左腔，推動(dòng)套筒伸出。這時(shí)液壓缸右腔油液經(jīng)調(diào)速閥11→電磁換向閥5(左位)回油箱。反之，系統(tǒng)壓力油經(jīng)減壓閥8→電磁換向閥5(右位)→調(diào)速閥11→液壓缸右腔，推動(dòng)套筒退回。這時(shí)液壓缸左腔的油液經(jīng)電磁換向閥5(右位)直接回油箱。通過(guò)上述對(duì)MJ-50數(shù)控車(chē)床液壓控制系統(tǒng)的分析，得出數(shù)控車(chē)床液壓控制系統(tǒng)的特點(diǎn)為：

(1)數(shù)控車(chē)床控制的自動(dòng)化程度要求較高，對(duì)動(dòng)作的順序要求較嚴(yán)格，并有一定的速度要求。液壓系統(tǒng)一般由數(shù)控系統(tǒng)的PLC或CNC來(lái)控制，所以動(dòng)作順序直接用電磁換向閥切換來(lái)實(shí)現(xiàn)。

(2)由于數(shù)控車(chē)床的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)大多采用伺服機(jī)構(gòu)控制，液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件主要承擔(dān)各種輔助功能，雖其載荷變化幅度不是太大，但要求穩(wěn)定，因此常采用減壓閥來(lái)保證支路壓力的恒定。

2.6車(chē)削中心

在數(shù)控車(chē)床上一般僅限于加工類似于本項(xiàng)目中典型零件1至典型零件4的零件，或者說(shuō)是限于回轉(zhuǎn)體表面的加工。實(shí)際上有許多回轉(zhuǎn)體工件，除了加工內(nèi)、外回轉(zhuǎn)表面之外，還有銑平面、銑鍵槽、鉆軸向孔、鉆徑向孔及加工軸向或徑向螺紋孔等工序內(nèi)容。如典型零件5，其加工過(guò)程既有車(chē)削加工又有銑削加工和鉆削加工。車(chē)削中心就是把車(chē)、銑、鉆等工序集中到一臺(tái)機(jī)床上來(lái)完成，打破了傳統(tǒng)的工序界限，滿足了高精度和高效率的加工要求。車(chē)削中心的主要特征是機(jī)床主軸可以分度和做圓周進(jìn)給，回轉(zhuǎn)刀架上除了安裝車(chē)削刀具外，同時(shí)還安裝有用于鉆削和銑削的自驅(qū)動(dòng)刀具。車(chē)削中心是一種多工序加工機(jī)床，它是數(shù)控車(chē)床在擴(kuò)大工藝范圍方面的發(fā)展。它對(duì)于降低成本、縮短加工周期、保證加工精度等都具有重要意義，特別是對(duì)重型零件，更能顯示其優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)橹匦土慵跹b不易。2.6.1車(chē)削中心的工藝范圍

在車(chē)削中心上，工件一次安裝，能自動(dòng)完成車(chē)削、銑平面、銑鍵槽、銑螺旋槽及鉆軸向孔、徑向孔、攻螺紋等工藝內(nèi)容，有效地提高了生產(chǎn)效率，進(jìn)而提高了數(shù)控車(chē)削的柔性化和自動(dòng)化水平。為了便于深入理解車(chē)削中心的結(jié)構(gòu)原理，如圖2-35所示，車(chē)削中心除對(duì)工件進(jìn)行車(chē)削加工外，還可以進(jìn)行銑削、軸向或徑向鉆削和攻螺紋等加工。圖2-35車(chē)削中心銑削、鉆削和攻螺紋等加工示意圖如圖2-35(a)所示為銑端面槽。加工時(shí)，機(jī)床主軸不轉(zhuǎn)，裝在回轉(zhuǎn)刀架上的自驅(qū)動(dòng)刀具的銑削頭帶動(dòng)銑刀旋轉(zhuǎn)。銑削端面槽時(shí)，根據(jù)槽的分布位置不同，機(jī)床可做不同的運(yùn)動(dòng)。

(1)當(dāng)端面槽為直線槽時(shí)，機(jī)床主軸不轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)刀架帶動(dòng)銑刀做X向進(jìn)給或Z向進(jìn)給，有以下三種情況：①端面槽位于端面中央，則刀架帶動(dòng)銑刀做X向進(jìn)給，通過(guò)工件中心；②端面槽不在端面中央，則銑刀Y向偏置；③端面不只一條槽，則需機(jī)床主軸帶動(dòng)工件分度，刀架帶動(dòng)銑刀逐個(gè)槽銑削。

(2)當(dāng)端面槽為圓弧槽時(shí)，則銑刀旋轉(zhuǎn)，機(jī)床主軸帶動(dòng)工件做圓周進(jìn)給。如圖2-35(b)所示為端面鉆孔、攻螺紋，且孔的中心與主軸中心重合，主軸或刀具旋轉(zhuǎn)，刀架做Z向進(jìn)給。圖2-35(c)所示為銑扁方，機(jī)床主軸不轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)刀架上的銑削頭帶動(dòng)銑刀旋轉(zhuǎn)，可以做Z向進(jìn)給，也可做X向進(jìn)給；如果加工多邊形，則需主軸帶動(dòng)工件分度。如圖2-35(d)所示為端面分度鉆孔、攻螺紋，裝有鉆頭或絲錐的自驅(qū)動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)并隨刀架做Z向進(jìn)給，每加工完一個(gè)孔，主軸帶動(dòng)工件分度。如圖2-35(e)、(f)、(g)所示為徑向或在斜面上鉆孔、銑槽、攻螺紋等。除圖2-35所列情形外，車(chē)削中心還可以銑削螺旋槽。2.6.2車(chē)削中心的C軸

與數(shù)控車(chē)床相比，車(chē)削中心的加工工藝范圍更寬，一是由于車(chē)削中心的回轉(zhuǎn)刀架上安裝有自驅(qū)動(dòng)刀具，能對(duì)工件進(jìn)行銑削、鉆削和攻螺紋等工步的加工，二是主軸具備C軸功能，即機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)除實(shí)現(xiàn)車(chē)削的主運(yùn)動(dòng)外，還可做分度運(yùn)動(dòng)(即定向停車(chē))或圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，并在數(shù)控裝置的伺服控制下，實(shí)現(xiàn)C軸和X軸的聯(lián)動(dòng)，或C軸和Z軸的聯(lián)動(dòng)，以進(jìn)行圓柱面上或端面上任意部位的鉆削、銑削、攻螺紋及平面或曲面銑削加工。圖2-36所示為C軸功能與伺服控制。如圖2-36(a)所示，當(dāng)C軸定向時(shí)，刀具沿X軸進(jìn)給銑削端面上的槽，刀具沿Z軸進(jìn)給銑削圓柱面上的槽；如圖2-36(b)所示，當(dāng)主軸做圓周進(jìn)給時(shí)，C軸與Z軸聯(lián)動(dòng)，可以銑削零件上的螺旋槽；如圖2-36(c)所示，C軸與X軸聯(lián)動(dòng)，可以銑削零件上端面上的圓弧槽；如圖2-36(d)所示，C軸與X軸聯(lián)動(dòng)，可以在圓柱體表面上銑削平面。車(chē)削中心在加工過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)C軸進(jìn)給的伺服電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)車(chē)削主運(yùn)動(dòng)的主電動(dòng)機(jī)是互鎖的。也就是說(shuō)，當(dāng)C軸進(jìn)行分度或圓周進(jìn)給時(shí)，脫開(kāi)主電動(dòng)機(jī)，接合C軸伺服電動(dòng)機(jī)；當(dāng)進(jìn)行普通車(chē)削時(shí)，脫開(kāi)C軸伺服電動(dòng)機(jī)，接合主電動(dòng)機(jī)。圖2-36C軸功能與伺服控制2.6.3車(chē)削中心的主傳動(dòng)系統(tǒng)

車(chē)削中心的主傳動(dòng)系統(tǒng)包括了主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和C軸的傳動(dòng)控制，典型的車(chē)削中心C軸的傳動(dòng)控制包括采用可嚙合和脫開(kāi)的精密蝸輪副傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、經(jīng)滑移齒輪控制的C軸傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和由安裝在伺服電動(dòng)機(jī)軸上的滑移齒輪控制的C軸傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。目前，C軸的傳動(dòng)控制多采用帶C軸功能的主軸電動(dòng)機(jī)直接進(jìn)行分度和定位。

1．精密蝸輪副C軸結(jié)構(gòu)

如圖2-37所示為MOC200MS3型車(chē)削柔性加工單元C軸傳動(dòng)及主傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。C軸的分度和伺服控制采用可嚙合和脫開(kāi)的精密蝸輪副結(jié)構(gòu)，它由C軸伺服電動(dòng)機(jī)8驅(qū)動(dòng)的蝸桿1及主軸2上的蝸輪3組成。當(dāng)機(jī)床處于銑削和鉆削狀態(tài)時(shí)，即主軸需要通過(guò)C軸分度或?qū)A周進(jìn)給進(jìn)行伺服控制時(shí)，蝸桿1與蝸輪3嚙合。該蝸桿蝸輪副由一個(gè)可固定的精確調(diào)整滑塊來(lái)調(diào)整，以消除嚙合間隙。C軸的分度精度由脈沖編碼器7來(lái)保證。圖2-37MOC200MS3的C軸傳動(dòng)及主傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

2．經(jīng)滑移齒輪控制的C軸傳動(dòng)

如圖2-38所示為CH6144型車(chē)削中心的C軸傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。該部件由主軸箱和C軸控制箱兩部分組成。

圖2-38CH6144的C軸傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖當(dāng)主軸處在一般車(chē)削狀態(tài)時(shí)，換位油缸6使滑移齒輪5與主軸齒輪7脫離嚙合，制動(dòng)油缸10脫離制動(dòng)，主軸電動(dòng)機(jī)通過(guò)V形帶驅(qū)動(dòng)帶輪11使主軸8旋轉(zhuǎn)。當(dāng)主軸需要C軸控制做分度或進(jìn)給回轉(zhuǎn)時(shí)，主軸電動(dòng)機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)，齒輪5與齒輪7嚙合。在制動(dòng)油缸10未制動(dòng)狀態(tài)下，C軸伺服電動(dòng)機(jī)15根據(jù)指令脈沖值旋轉(zhuǎn)，通過(guò)C軸變速箱變速，經(jīng)齒輪5、7使主軸分度，然后制動(dòng)油缸10工作使主軸制動(dòng)。當(dāng)進(jìn)行銑削加工時(shí)，除制動(dòng)油缸10不制動(dòng)主軸外，其他動(dòng)作與上述相同，此時(shí)主軸按指令做緩慢的連續(xù)旋轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。如圖2-39所示為S3-317型車(chē)削中心的C軸傳動(dòng)系統(tǒng)圖。其C軸傳動(dòng)也是通過(guò)安裝在伺服電動(dòng)機(jī)軸上的滑移齒輪帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)的，可以實(shí)現(xiàn)主軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)給和分度。當(dāng)不用C軸傳動(dòng)時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)1軸上的滑移齒輪2脫開(kāi)，主軸3由主電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)(圖中未畫(huà))。為了防止主傳動(dòng)與C軸傳動(dòng)之間產(chǎn)生干涉，在伺服電動(dòng)機(jī)軸上的滑移齒輪的嚙合位置裝有檢測(cè)開(kāi)關(guān)(圖中未畫(huà))，利用開(kāi)關(guān)的檢測(cè)信號(hào)來(lái)識(shí)別主軸的工作狀態(tài)，當(dāng)C軸工作時(shí)，主軸電動(dòng)機(jī)就不能啟動(dòng)。圖2-39S3-317的C軸傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖主軸分度是采用安裝在主軸上的三個(gè)120齒的分度齒輪4來(lái)實(shí)現(xiàn)的。三個(gè)齒輪分別錯(cuò)開(kāi)1/3個(gè)齒距，以實(shí)現(xiàn)主軸的最小分度值1°。主軸3定位靠一個(gè)帶齒的插銷連桿5來(lái)實(shí)現(xiàn)，定位后通過(guò)壓緊油缸6壓緊。三個(gè)油缸分別配合三個(gè)連桿協(xié)調(diào)動(dòng)作，用電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。2.6.4車(chē)削中心自驅(qū)動(dòng)刀具的典型結(jié)構(gòu)

如圖2-40所示為車(chē)削中心配備的可以安裝自驅(qū)動(dòng)刀具，并具有自驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的回轉(zhuǎn)刀架。圖2-40(a)為自驅(qū)動(dòng)動(dòng)力回轉(zhuǎn)刀架外形，圖2-40(b)為傳動(dòng)示意圖。刀盤(pán)上既可以安裝各種非動(dòng)力刀夾夾持刀具進(jìn)行車(chē)削加工，還可以安裝自驅(qū)動(dòng)刀具進(jìn)行主動(dòng)切削，完成銑、鉆、鏜等各種復(fù)雜工序加工。作為動(dòng)力源的交流伺服電機(jī)通過(guò)同步齒形帶、齒輪變速傳動(dòng)裝置和刀具附件，驅(qū)動(dòng)刀具回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)切削。圖2-40自驅(qū)動(dòng)動(dòng)力回轉(zhuǎn)刀架

1．變速傳動(dòng)裝置

車(chē)削中心自驅(qū)動(dòng)刀具的傳動(dòng)裝置如圖2-40(b)所示。自驅(qū)動(dòng)刀具的主軸伺服電動(dòng)機(jī)安裝在回轉(zhuǎn)刀架體上，伺服電動(dòng)機(jī)經(jīng)同步帶輪，將動(dòng)力傳至位于刀架回轉(zhuǎn)中心的空心軸上，空心軸的前端是中央齒輪，中央齒輪經(jīng)齒輪傳動(dòng)與下文所述的自驅(qū)動(dòng)刀具附件相連接，將動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞給自驅(qū)動(dòng)刀具的刀軸。

2．自驅(qū)動(dòng)刀具附件

如圖2-41所示為高速鉆孔附件。軸套的A部裝入回轉(zhuǎn)刀架的刀具孔中。刀具主軸3的右端裝有錐齒輪1，與圖2-40所示的回轉(zhuǎn)刀架中的錐齒輪嚙合。主軸3的前支承(左端)采用三個(gè)角接觸球軸承4，后支承采用滾針軸承2。主軸端部有彈簧夾頭5，擰緊夾頭外面的套，利用錐面的夾緊力夾持刀具，可進(jìn)行如圖2-35(e)、(f)所示的方式加工。圖2-41高速鉆孔附件如圖2-42所示為銑削附件，分為兩部分。圖2-42(a)所示為中間傳動(dòng)裝置，仍由軸套的A部裝入回轉(zhuǎn)刀架的刀具孔中，錐齒輪1與圖2-40所示的回轉(zhuǎn)刀架中的錐齒輪嚙合。運(yùn)動(dòng)經(jīng)軸2左端的錐齒輪副3、橫軸4和圓柱齒輪5傳至圖2-42(b)中銑主軸7上的齒輪6，銑主軸7上裝有鋸片銑刀8。中間傳動(dòng)裝置連同銑主軸一起旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)銑刀旋轉(zhuǎn)。在圖2-42(a)中B-B處可以安裝銑主軸或其他鉆孔或攻螺紋刀具主軸。顯然，在圖2-42(a)中B-B處安裝的刀具附件與回轉(zhuǎn)刀架的刀具孔中直接安裝的刀具附件，二者的主軸軸線在空間相差90°，可以分別進(jìn)行平行于X軸的加工和平行于Z軸的加工。如銑主軸換成鉆孔、攻螺紋主軸，則可進(jìn)行如圖2-35(b)、(d)所示的方式加工。圖2-42銑削附件2.7典型數(shù)控車(chē)床介紹

2.7.1CAK40經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床

1．機(jī)床的布局及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

如圖2-43所示的車(chē)床為沈陽(yáng)第一機(jī)床廠生產(chǎn)的CAK40經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床。該數(shù)控車(chē)床刀架為立式四方回轉(zhuǎn)刀架，進(jìn)給系統(tǒng)為交流伺服驅(qū)動(dòng)，主軸可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速與恒速切削，能自動(dòng)控制對(duì)零件的內(nèi)外圓柱面、端面、任意錐面及螺紋切削等工序的連續(xù)加工。圖2-43CAK40經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床

2．機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)

床身上最大回轉(zhuǎn)直徑 400mm

最大加工長(zhǎng)度 850mm

主軸通孔直徑 53mm

主電機(jī)功率 7.5kW(變頻)

主軸轉(zhuǎn)速 150～2400r/min

尾座套筒直徑 60mm

尾座套筒行程 140mm尾座套筒錐孔 莫氏4號(hào)

X軸最大行程 220mm

Z軸最大行程 1000mm

快移速度(X/Z軸)

3.8/7.8m/min

刀架刀位數(shù) 4

刀具安裝尺寸 20mm×20mm

X/Z軸重復(fù)定位精度 0.007/0.01mm

加工精度 IT6～I(xiàn)T7

機(jī)床外形尺寸(長(zhǎng)×寬×高)2490mm×1360mm×1510mm2.7.2MJ-50全功能臥式數(shù)控車(chē)床

1．MJ-50數(shù)控車(chē)床的用途及布局

1)?MJ-50數(shù)控車(chē)床的用途

MJ-50數(shù)控車(chē)床主要用來(lái)加工軸類零件的內(nèi)外圓柱面、圓錐面、螺紋表面、成型回轉(zhuǎn)體表面等，對(duì)于盤(pán)類零件可進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔等加工。機(jī)床還可以完成車(chē)端面、切槽、倒角等加工。

2)?MJ-50數(shù)控車(chē)床的布局

MJ-50數(shù)控車(chē)床為兩軸聯(lián)動(dòng)的全功能臥式數(shù)控車(chē)床。圖

2-44為MJ-50數(shù)控車(chē)床的外觀圖。床身14為平床身，床身導(dǎo)軌面上支承著30°傾斜布置的滑板13，排屑方便。導(dǎo)軌的橫截面為矩形，支承剛性好，且導(dǎo)軌上配置有導(dǎo)軌防護(hù)罩。床身的左上方安裝有主軸箱4，主軸由交流伺服電動(dòng)機(jī)經(jīng)1∶1帶傳動(dòng)直接驅(qū)動(dòng)主軸，結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單。主軸卡盤(pán)3的夾緊與松開(kāi)是由主軸尾部的液壓缸來(lái)控制的。圖2-44MJ-50全功能臥式數(shù)控車(chē)床外觀圖床身右上方安裝有尾座12。該機(jī)床有兩種可配置的尾座，一種是標(biāo)準(zhǔn)尾座，另一種是液壓驅(qū)動(dòng)的尾座。

滑板的傾斜導(dǎo)軌上安裝有回轉(zhuǎn)刀架11，其刀盤(pán)上有10個(gè)工位，最多安裝10把刀具?；迳戏謩e安裝有X軸和Z軸的進(jìn)給傳動(dòng)裝置。根據(jù)用戶的需要，主軸箱前端面上可以安裝對(duì)刀儀2，用于機(jī)床的機(jī)內(nèi)對(duì)刀。檢測(cè)刀具時(shí)，對(duì)刀儀轉(zhuǎn)臂9擺出，其上端的接觸式傳感器測(cè)頭對(duì)所用刀具進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)完成后，對(duì)刀儀轉(zhuǎn)臂擺回圖2-44中所示的原位，且測(cè)頭被鎖在對(duì)刀儀防護(hù)罩7中。

10是操作面板，5是機(jī)床防護(hù)門(mén)，可以配置手動(dòng)防護(hù)門(mén)，也可以配置氣動(dòng)防護(hù)門(mén)。液壓系統(tǒng)的壓力由壓力表6顯示。1是控制主軸卡盤(pán)夾緊與松開(kāi)的腳踏開(kāi)關(guān)。

2.MJ-50數(shù)控車(chē)床的主要技術(shù)參數(shù)

床身上最大回轉(zhuǎn)直徑 500mm

最大切削直徑 310mm

最大切削長(zhǎng)度 650mm

主軸轉(zhuǎn)速 35～3500r/min(連續(xù)無(wú)級(jí))

恒扭矩

35～437r/min

恒功率 437～3500r/min主軸通孔直徑80mm

拉管通孔直徑65mm

刀架有效行程X軸182mm；Z軸675mm