浙江大學(xué)機(jī)械與能源工程學(xué)院課件

1、浙江大學(xué)機(jī)械與能源工程學(xué)院浙江大學(xué)機(jī)械與能源工程學(xué)院傅建中傅建中 教授教授數(shù)控機(jī)床與數(shù)控技術(shù)數(shù)控機(jī)床與數(shù)控技術(shù)第2章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2.1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)2.1.1 2.1.1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的主要組成數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的主要組成2.1.2 2.1.2 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)2.2 數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)2.2.1 2.2.1 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)2.2.2 2.2.2 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的變速方式數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的變速方式2.2.3 2.2.3 數(shù)控機(jī)床的主軸部件數(shù)控機(jī)床的

2、主軸部件2.2.4 2.2.4 高速主軸單元高速主軸單元2.3 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)2.3.1 2.3.1 數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的要求數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的要求2.3.2 2.3.2 傳動(dòng)齒輪副傳動(dòng)齒輪副2.3.3 2.3.3 絲杠螺母副絲杠螺母副2.4 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌2.4.1 2.4.1 數(shù)控機(jī)床對(duì)導(dǎo)軌的基本要求數(shù)控機(jī)床對(duì)導(dǎo)軌的基本要求2.4.2 2.4.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的類(lèi)型與特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的類(lèi)型與特點(diǎn)2.5 數(shù)控機(jī)床的工作臺(tái)數(shù)控機(jī)床的工作臺(tái)2.5.1 2.5.1 直線(xiàn)工作臺(tái)直線(xiàn)工作臺(tái)2.5.2 2.5.2 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)2.5.3 2.5.3 擺動(dòng)工作

3、臺(tái)擺動(dòng)工作臺(tái)2.5.4 2.5.4 直接驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)直接驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)2.6 數(shù)控機(jī)床的位置檢測(cè)裝置數(shù)控機(jī)床的位置檢測(cè)裝置2.6.1 2.6.1 檢測(cè)裝置的分類(lèi)檢測(cè)裝置的分類(lèi)2.6.2 2.6.2 光柵光柵2.6.3 2.6.3 旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器2.7 自動(dòng)換刀裝置自動(dòng)換刀裝置2.7.1 2.7.1 換刀形式換刀形式2.7.2 2.7.2 刀具交換裝置刀具交換裝置2.7.3 2.7.3 刀庫(kù)刀庫(kù)2.8 數(shù)控機(jī)床的輔助裝置數(shù)控機(jī)床的輔助裝置2.8.1 2.8.1 數(shù)控機(jī)床液壓和氣壓裝置數(shù)控機(jī)床液壓和氣壓裝置2.8.2 2.8.2 自動(dòng)排屑裝置自動(dòng)排屑裝置2.8.3 2.8.3 工件自動(dòng)

4、交換系統(tǒng)工件自動(dòng)交換系統(tǒng)2.6 數(shù)控機(jī)床的位置檢測(cè)裝置數(shù)控機(jī)床的位置檢測(cè)裝置2.6 數(shù)控機(jī)床的位置檢測(cè)裝置1.檢測(cè)裝置的作用檢測(cè)裝置的作用在閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中，必須利用位置檢測(cè)裝置把機(jī)在閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中，必須利用位置檢測(cè)裝置把機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位移量隨時(shí)檢測(cè)出來(lái)，與給定床運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位移量隨時(shí)檢測(cè)出來(lái)，與給定的控制值（指令信號(hào)）進(jìn)行比較，從而控制驅(qū)動(dòng)的控制值（指令信號(hào)）進(jìn)行比較，從而控制驅(qū)動(dòng)元件準(zhǔn)確運(yùn)轉(zhuǎn)，使工作臺(tái)（或刀具）按規(guī)定的軌元件準(zhǔn)確運(yùn)轉(zhuǎn)，使工作臺(tái)（或刀具）按規(guī)定的軌跡和坐標(biāo)移動(dòng)。它的精度直接影響數(shù)控機(jī)床的定跡和坐標(biāo)移動(dòng)。它的精度直接影響數(shù)控機(jī)床的定位精度和加工精度。位精度和加工精度。2.6

5、 數(shù)控機(jī)床的位置檢測(cè)裝置2.對(duì)位置檢測(cè)裝置的要求：對(duì)位置檢測(cè)裝置的要求：（1 1）高可靠性和高抗干擾性；）高可靠性和高抗干擾性；（2 2）滿(mǎn)足精度和速度要求；）滿(mǎn)足精度和速度要求；（3 3）使用維護(hù)方便，適合機(jī)床運(yùn)行環(huán)境；）使用維護(hù)方便，適合機(jī)床運(yùn)行環(huán)境；（4 4）成本低，壽命長(zhǎng)。）成本低，壽命長(zhǎng)。2.6.1 檢測(cè)裝置的分類(lèi)數(shù)控系統(tǒng)中的檢測(cè)裝置分為數(shù)控系統(tǒng)中的檢測(cè)裝置分為位移位移、速度速度和和電流電流三種類(lèi)型。三種類(lèi)型。 安裝的位置及耦合方式安裝的位置及耦合方式直接測(cè)量和間接測(cè)量直接測(cè)量和間接測(cè)量；測(cè)量方法測(cè)量方法 增量型和絕對(duì)型增量型和絕對(duì)型; ;檢測(cè)信號(hào)的類(lèi)型檢測(cè)信號(hào)的類(lèi)型 模擬式和數(shù)字式

6、模擬式和數(shù)字式；運(yùn)動(dòng)形式運(yùn)動(dòng)形式 回轉(zhuǎn)型和直線(xiàn)型回轉(zhuǎn)型和直線(xiàn)型；信號(hào)轉(zhuǎn)換的原理信號(hào)轉(zhuǎn)換的原理 光電效應(yīng)、光柵效應(yīng)、光電效應(yīng)、光柵效應(yīng)、電磁感應(yīng)原理、壓電效應(yīng)、壓阻效應(yīng)和磁阻效應(yīng)電磁感應(yīng)原理、壓電效應(yīng)、壓阻效應(yīng)和磁阻效應(yīng)等。等。 2.6.1 檢測(cè)裝置的分類(lèi)分分 類(lèi)類(lèi) 增增 量量 式式 絕絕 對(duì)對(duì) 式式 位移位移傳感器傳感器 回轉(zhuǎn)型回轉(zhuǎn)型脈沖編碼器、自整角機(jī)脈沖編碼器、自整角機(jī) 、旋轉(zhuǎn)變壓器、圓感應(yīng)同步旋轉(zhuǎn)變壓器、圓感應(yīng)同步器器 、光柵角度傳感器光柵角度傳感器 、圓光柵、圓磁柵圓光柵、圓磁柵 多極旋轉(zhuǎn)變壓器多極旋轉(zhuǎn)變壓器 、絕對(duì)絕對(duì)脈沖編碼器脈沖編碼器 絕對(duì)值式光柵絕對(duì)值式光柵 、 三速圓感應(yīng)同步

7、器三速圓感應(yīng)同步器 、磁阻式磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器多極旋轉(zhuǎn)變壓器 直線(xiàn)型直線(xiàn)型直線(xiàn)應(yīng)同步器直線(xiàn)應(yīng)同步器 、光柵尺、光柵尺、磁柵尺磁柵尺 、激光干涉儀激光干涉儀 霍霍耳位置傳感器耳位置傳感器 三速感應(yīng)同步器三速感應(yīng)同步器 、絕對(duì)絕對(duì)值磁尺、光電編碼尺值磁尺、光電編碼尺 、磁性磁性編碼器編碼器 速度速度傳感器傳感器 交、直流測(cè)速發(fā)電機(jī)交、直流測(cè)速發(fā)電機(jī) 、 數(shù)字?jǐn)?shù)字脈編碼式速度傳感器脈編碼式速度傳感器 、霍耳速度霍耳速度傳感器傳感器 速度速度角度傳感器、數(shù)字角度傳感器、數(shù)字電磁、磁敏式速度傳感器電磁、磁敏式速度傳感器 電流電流傳感器傳感器 霍耳電流傳感器霍耳電流傳感器 2.6.1 檢測(cè)裝置的分類(lèi)1.

8、根據(jù)安裝的位置及耦合方式分為：直接測(cè)量根據(jù)安裝的位置及耦合方式分為：直接測(cè)量和間接測(cè)量和間接測(cè)量直接測(cè)量直接測(cè)量位置檢測(cè)裝置安裝在執(zhí)行部件（即末端件）上直接測(cè)量執(zhí)行部件末端件的直線(xiàn)位移或角位移，都可以稱(chēng)為直接直接測(cè)量測(cè)量，可以構(gòu)成閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)，測(cè)量方式有直線(xiàn)光柵、直線(xiàn)感應(yīng)同步器、磁柵、激光干涉儀等測(cè)量執(zhí)行部件的直線(xiàn)位移；由于此種檢測(cè)方式是采用直線(xiàn)型檢測(cè)裝置對(duì)機(jī)床的直線(xiàn)位移進(jìn)行的測(cè)量，其優(yōu)點(diǎn)是直接反映工作臺(tái)的直線(xiàn)位移量。缺點(diǎn)是要求檢測(cè)裝置與行程等長(zhǎng)，對(duì)大型的機(jī)床來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)很大的限制。2.6.1 檢測(cè)裝置的分類(lèi)間接測(cè)量間接測(cè)量位置檢測(cè)裝置安裝在執(zhí)行部件前面的傳動(dòng)元件或驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸上，測(cè)量其角

9、位移，經(jīng)過(guò)傳動(dòng)比變換后才能得到執(zhí)行部件的直線(xiàn)位移量，這樣的稱(chēng)為間接測(cè)量間接測(cè)量，可以構(gòu)成半閉環(huán)伺服進(jìn)給系統(tǒng)。如將脈沖編碼器裝在電機(jī)軸上。間接測(cè)量使用可靠方便，無(wú)長(zhǎng)度限制。缺點(diǎn)是在檢測(cè)信號(hào)中加入了直線(xiàn)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)鏈誤差，從而影響測(cè)量精度。一般需對(duì)機(jī)床的傳動(dòng)誤差進(jìn)行補(bǔ)償，才能提高定位精度。2.6.1 檢測(cè)裝置的分類(lèi)2.按測(cè)量方法分為：增量式和絕對(duì)式測(cè)量按測(cè)量方法分為：增量式和絕對(duì)式測(cè)量增量式測(cè)量增量式測(cè)量增量式檢測(cè)方式只測(cè)量位移增量，并用數(shù)字脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)表示單位位移（即最小設(shè)定單位）的數(shù)量，每移動(dòng)一個(gè)測(cè)量單位就發(fā)出一個(gè)測(cè)量信號(hào)。其優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)裝置比較簡(jiǎn)單，任何一個(gè)對(duì)中點(diǎn)都可以作為測(cè)量起點(diǎn)。但

10、在此系統(tǒng)中，移距是靠對(duì)測(cè)量信號(hào)累積后讀出的，一旦累計(jì)有誤，此后的測(cè)量結(jié)果將全錯(cuò)。另外在發(fā)生 故障時(shí)（如斷電）不能再找到事故前的正確位置，事故排除后，必須將工作臺(tái)移至起點(diǎn)重新計(jì)數(shù)才能找到事故前的正確位置。脈沖編碼器，旋轉(zhuǎn)變壓器，感應(yīng)同步 器，光柵，磁柵，激光干涉儀等都是增量檢測(cè)裝置。2.6.1 檢測(cè)裝置的分類(lèi)絕對(duì)式測(cè)量絕對(duì)式測(cè)量絕對(duì)式測(cè)量方式測(cè)出的是被測(cè)部件在某一絕對(duì)坐標(biāo)系中的絕對(duì)坐標(biāo)位置值，并且以二進(jìn)制或十進(jìn)制數(shù)碼信號(hào)表示出來(lái)，一般都要經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)字信號(hào)以后，才能送去進(jìn)行比較和顯示。采用此方式，分辨率要求越高，結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。這樣的測(cè)量裝置有絕對(duì)式脈沖編碼盤(pán)、三速式絕對(duì)編碼盤(pán)（或稱(chēng)多圈式絕對(duì)

11、編碼 盤(pán)）等。2.6.1 檢測(cè)裝置的分類(lèi)3.按檢測(cè)信號(hào)的類(lèi)型分為：數(shù)字式和模擬式測(cè)按檢測(cè)信號(hào)的類(lèi)型分為：數(shù)字式和模擬式測(cè)量量數(shù)字式測(cè)量數(shù)字式測(cè)量數(shù)字式測(cè)量是將被測(cè)量單位量化以后以數(shù)字形式表示。測(cè)量信號(hào)一般為電脈沖，可以直接把它送到數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行比較、處理。這樣的檢測(cè)裝置有脈沖編碼器、光柵。數(shù)字式檢測(cè)有如下的特點(diǎn)：（1）被測(cè)量轉(zhuǎn)換成脈沖個(gè)數(shù)，便于顯示和處理；（2）測(cè)量精度取決于測(cè)量單位，與量程基本無(wú)關(guān)；但存在累計(jì)誤碼差；（3）檢測(cè)裝置比較簡(jiǎn)單，脈沖信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)。2.6.1 檢測(cè)裝置的分類(lèi)模擬式測(cè)量模擬式測(cè)量模擬式測(cè)量是將被測(cè)量用連續(xù)變量來(lái)表示，如電壓的幅值變化，相位變化等。在大量程內(nèi)做精確的模

12、擬式檢測(cè)時(shí)，對(duì)技術(shù)有較高要求，數(shù)控機(jī)床中模擬式檢測(cè)主要用于小量程測(cè)量。模擬式檢測(cè)裝置有測(cè)速發(fā)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器和磁尺等。模擬式檢測(cè)的主要特點(diǎn)有：（1）直接對(duì)被測(cè)量進(jìn)行檢測(cè)，無(wú)須量化。（2）在小量程內(nèi)可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量。2.6.1 檢測(cè)裝置的分類(lèi)4.根據(jù)運(yùn)動(dòng)型式分為：回轉(zhuǎn)型和直線(xiàn)型檢測(cè)裝根據(jù)運(yùn)動(dòng)型式分為：回轉(zhuǎn)型和直線(xiàn)型檢測(cè)裝置置直線(xiàn)型位置檢測(cè)裝置用來(lái)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)部件的直線(xiàn)位直線(xiàn)型位置檢測(cè)裝置用來(lái)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)部件的直線(xiàn)位移量。移量。旋轉(zhuǎn)型位置檢測(cè)裝置用來(lái)檢測(cè)回轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)位旋轉(zhuǎn)型位置檢測(cè)裝置用來(lái)檢測(cè)回轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)位移量。移量。2.6.1 檢測(cè)裝置的分類(lèi)傳感器的性能指標(biāo)應(yīng)包括靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性，傳感

13、器的性能指標(biāo)應(yīng)包括靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性，主要如下。主要如下。 1.精度 符合輸出量與輸入量之間特定函數(shù)關(guān)系的準(zhǔn)確程度稱(chēng)作精度。 2.分辨率 分辨率應(yīng)適應(yīng)機(jī)床精度和伺服系統(tǒng)的要求。 3.靈敏度 靈敏度高、一致。 4.遲滯 對(duì)某一輸入量，傳感器的正行程的輸出量與反行程的輸出量的不一致，稱(chēng)為遲滯。遲滯小。 5.測(cè)量范圍和量程 6.零漂與溫漂 其它：可靠，抗干擾性強(qiáng)、使用維護(hù)方便、成本低等。 2.6.2光柵光柵光柵2.6.2光柵 光柵的分類(lèi)：物理光柵和計(jì)量光柵光柵的分類(lèi)：物理光柵和計(jì)量光柵物理光柵利用光的衍射現(xiàn)象分析光譜、測(cè)定波長(zhǎng)物理光柵利用光的衍射現(xiàn)象分析光譜、測(cè)定波長(zhǎng)計(jì)量光柵利用光的莫爾條紋現(xiàn)象測(cè)量

14、精密位移計(jì)量光柵利用光的莫爾條紋現(xiàn)象測(cè)量精密位移計(jì)量光柵應(yīng)用在高精度機(jī)床的伺服系統(tǒng)中，是閉環(huán)系統(tǒng)中使用較多的測(cè)量裝置，用作位移或轉(zhuǎn)角的測(cè)量，其檢測(cè)精度可達(dá)1m以上，僅次于激光式測(cè)量。2.6.2光柵計(jì)量光柵按光線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)路徑：透射光柵和反射計(jì)量光柵按光線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)路徑：透射光柵和反射光柵光柵在玻璃的表面上制成透明與不透明間隔相等的線(xiàn)在玻璃的表面上制成透明與不透明間隔相等的線(xiàn)紋，稱(chēng)為紋，稱(chēng)為透射光柵透射光柵；在金屬的鏡面上制成全反射；在金屬的鏡面上制成全反射與漫反射間隔相等的線(xiàn)紋，稱(chēng)為與漫反射間隔相等的線(xiàn)紋，稱(chēng)為反射光柵反射光柵。2.6.2光柵按光柵的運(yùn)動(dòng)方式：長(zhǎng)光柵和圓光柵按光柵的運(yùn)動(dòng)方式：長(zhǎng)光柵和圓

15、光柵長(zhǎng)光柵長(zhǎng)光柵用于檢測(cè)直線(xiàn)位移，用于檢測(cè)直線(xiàn)位移，圓光柵圓光柵用于測(cè)量角度用于測(cè)量角度位移。位移。兩者工作原理基本相似，以下著重介紹一種應(yīng)用兩者工作原理基本相似，以下著重介紹一種應(yīng)用比較廣泛的透射式長(zhǎng)光柵。比較廣泛的透射式長(zhǎng)光柵。長(zhǎng)光柵長(zhǎng)光柵圓光柵圓光柵2.6.2光柵（一）光柵的種類(lèi)（一）光柵的種類(lèi) 在玻璃的表面上制成透明與不透明間隔相等的線(xiàn)紋，稱(chēng)為透射光柵；在金屬的鏡面上制成全反射與漫反射間隔相等的線(xiàn)紋，稱(chēng)為反射光柵，也可以把線(xiàn)紋做成具有一定衍射角度的定向光柵。計(jì)量光柵分為長(zhǎng)光柵（測(cè)量直線(xiàn)位移）和圓光柵（測(cè)量角位移），而每一種又根據(jù)其用途和材質(zhì)的不同分為多種。如可將長(zhǎng)光柵分為玻璃透射光柵和

16、金屬反射光柵。由于激光技術(shù)的發(fā)展，光柵制作精度可以提高，再通過(guò)細(xì)分電路可以做到0.1m，甚至更高的分辨率。2.6.2光柵（二）光柵的工作原理（二）光柵的工作原理 光柵位置檢測(cè)裝置由標(biāo)尺光柵標(biāo)尺光柵和光柵讀數(shù)頭光柵讀數(shù)頭兩部分組成。標(biāo)尺光柵一般固定在機(jī)床活動(dòng)部件上（如工作臺(tái)上），光柵讀數(shù)頭安裝在機(jī)床的固定部件上(如機(jī)床底座)。光柵的結(jié)構(gòu)光柵的結(jié)構(gòu) 1-1-防護(hù)墊防護(hù)墊 2-2-光柵讀數(shù)頭光柵讀數(shù)頭 3-3-標(biāo)尺光柵標(biāo)尺光柵 4-4-防護(hù)罩防護(hù)罩 光柵讀數(shù)頭光柵讀數(shù)頭 1-1-光源光源 2-2-透鏡透鏡 3-指示光柵指示光柵 4-4-光敏元件光敏元件 5-驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路 標(biāo)尺光柵標(biāo)尺光柵1243

17、124532.6.2光柵標(biāo)尺光柵（長(zhǎng)光柵）標(biāo)尺光柵（長(zhǎng)光柵）和和指示光柵（短光柵）指示光柵（短光柵）通稱(chēng)為通稱(chēng)為光柵光柵尺尺，它是用真空鍍膜的方法光刻上均勻密集線(xiàn)紋的透明玻璃片或長(zhǎng)條形金屬鏡面。對(duì)于長(zhǎng)光柵，這些線(xiàn)紋相互平行，各線(xiàn)紋之間距離相等，我們稱(chēng)此距離為柵距柵距。對(duì)于圓光柵，這些線(xiàn)紋是等柵距角柵距角的 向心條紋。柵距和柵距角是決定光柵光學(xué)性質(zhì)的基本參數(shù)。常見(jiàn)的長(zhǎng)光柵的線(xiàn)紋密度為25,50,100,125,250條mm。對(duì)于圓光柵，一周內(nèi)可刻線(xiàn)10800條。同一個(gè)光柵元件，其標(biāo)尺光柵和指示光柵的線(xiàn)紋密度必須相同。光柵讀數(shù)頭光柵讀數(shù)頭又叫光電轉(zhuǎn)換器光電轉(zhuǎn)換器，它把光柵莫爾條紋變成電信號(hào)。讀數(shù)頭

18、由光源、透鏡、指示光柵、光敏元件和驅(qū)光源、透鏡、指示光柵、光敏元件和驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路動(dòng)線(xiàn)路組成，是一個(gè)單獨(dú)的部件。圖中的標(biāo)尺光柵不屬于光柵讀數(shù)頭，但它要穿過(guò)光柵讀數(shù)頭，且保證與指示光柵有準(zhǔn)確的相互位置關(guān)系。光柵讀數(shù)頭還有分光讀數(shù)頭、反射讀數(shù)頭和鏡像讀數(shù)頭等幾種。2.6.3 旋轉(zhuǎn)變壓器1.作用：一種常用的轉(zhuǎn)角檢測(cè)元件。作用：一種常用的轉(zhuǎn)角檢測(cè)元件。2.特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作靈敏，對(duì)環(huán)境無(wú)特殊特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作靈敏，對(duì)環(huán)境無(wú)特殊要求，維護(hù)方便，輸出信號(hào)幅度大，抗干擾性要求，維護(hù)方便，輸出信號(hào)幅度大，抗干擾性強(qiáng)，工作可靠等特點(diǎn)，且精度能滿(mǎn)足一般的檢強(qiáng)，工作可靠等特點(diǎn)，且精度能滿(mǎn)足一般的檢測(cè)要求。測(cè)要求。3.

19、分類(lèi)：旋轉(zhuǎn)變壓器分為有刷式和無(wú)刷式兩種分類(lèi)：旋轉(zhuǎn)變壓器分為有刷式和無(wú)刷式兩種結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。有刷式旋轉(zhuǎn)變壓器特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，可有刷式旋轉(zhuǎn)變壓器特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，可靠性差，壽命也較短?？啃圆?，壽命也較短。無(wú)刷式旋轉(zhuǎn)變壓器特點(diǎn)：提高了可靠性及使用壽無(wú)刷式旋轉(zhuǎn)變壓器特點(diǎn)：提高了可靠性及使用壽命，但其體積、質(zhì)量、成本均有所增加。命，但其體積、質(zhì)量、成本均有所增加。2.6.3 旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓的結(jié)構(gòu)和兩相繞組線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)相似旋轉(zhuǎn)變壓的結(jié)構(gòu)和兩相繞組線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)相似，由定子和轉(zhuǎn)子組成。可分為定子和轉(zhuǎn)子兩大部，由定子和轉(zhuǎn)子組成。可分為定子和轉(zhuǎn)子兩大部分。定子和轉(zhuǎn)子的鐵心由鎳軟磁合金或硅鋼薄板

20、分。定子和轉(zhuǎn)子的鐵心由鎳軟磁合金或硅鋼薄板沖成的槽狀片疊成。它們的繞組分別鑲嵌入各自沖成的槽狀片疊成。它們的繞組分別鑲嵌入各自的槽狀鐵心內(nèi)。定子繞組能通過(guò)固定在殼體上的的槽狀鐵心內(nèi)。定子繞組能通過(guò)固定在殼體上的接線(xiàn)柱直接引出。轉(zhuǎn)子繞組有兩不同的引出方式接線(xiàn)柱直接引出。轉(zhuǎn)子繞組有兩不同的引出方式。根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組兩種不同的引出方式，旋轉(zhuǎn)變壓。根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組兩種不同的引出方式，旋轉(zhuǎn)變壓器分為有刷式和無(wú)刷式兩種結(jié)構(gòu)。器分為有刷式和無(wú)刷式兩種結(jié)構(gòu)。下圖是有刷式旋轉(zhuǎn)變壓器。它的轉(zhuǎn)子繞組通過(guò)滑環(huán)和電刷直接引出，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，但因電刷與滑環(huán)是機(jī)械滑動(dòng)接觸的，所以可靠性差，壽命也較短。2.6.3 旋轉(zhuǎn)變

21、壓器有刷式旋轉(zhuǎn)變壓器有刷式旋轉(zhuǎn)變壓器1-轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組 2-釘子繞組釘子繞組 3-轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子4-整流子整流子5-電刷電刷6-接線(xiàn)柱接線(xiàn)柱2.6.3 旋轉(zhuǎn)變壓器圖2.37是無(wú)刷式旋轉(zhuǎn)變壓器。它分為兩大部分，即旋轉(zhuǎn)變壓器本體和附加變壓器。這種結(jié)構(gòu)避免了電刷與滑環(huán)之間的不良接觸造成的影響，提高了旋轉(zhuǎn)變壓器的可靠性及使用壽命，但其體積、質(zhì)量、成本均有所增加。無(wú)刷式旋轉(zhuǎn)變壓器無(wú)刷式旋轉(zhuǎn)變壓器1-殼體殼體 2-旋轉(zhuǎn)變壓器本體定子旋轉(zhuǎn)變壓器本體定子 3-附加變壓器定義附加變壓器定義 4-附加變壓器原邊線(xiàn)圈附加變壓器原邊線(xiàn)圈5-附加變壓器轉(zhuǎn)子線(xiàn)軸附加變壓器轉(zhuǎn)子線(xiàn)軸6-附加變壓器次邊線(xiàn)圈附加變壓器次邊線(xiàn)圈 7-

22、旋轉(zhuǎn)變壓器本體轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)變壓器本體轉(zhuǎn)子 8-轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)子軸2.6.3 旋轉(zhuǎn)變壓器常見(jiàn)的旋轉(zhuǎn)變壓器一般有兩極繞組和四級(jí)繞組兩常見(jiàn)的旋轉(zhuǎn)變壓器一般有兩極繞組和四級(jí)繞組兩種結(jié)構(gòu)形成。兩極繞組旋轉(zhuǎn)變壓器的定子和轉(zhuǎn)子種結(jié)構(gòu)形成。兩極繞組旋轉(zhuǎn)變壓器的定子和轉(zhuǎn)子各有一對(duì)磁極，四級(jí)繞組則有兩對(duì)磁極，主要用各有一對(duì)磁極，四級(jí)繞組則有兩對(duì)磁極，主要用于高精度的檢測(cè)系統(tǒng)。除此之外，還有多極式旋于高精度的檢測(cè)系統(tǒng)。除此之外，還有多極式旋轉(zhuǎn)變壓器，用于高精密絕對(duì)式檢測(cè)系統(tǒng)。轉(zhuǎn)變壓器，用于高精密絕對(duì)式檢測(cè)系統(tǒng)。2.7 自動(dòng)換刀裝置自動(dòng)換刀裝置2.7.1 換刀形式為完成對(duì)工件的多工序加工而設(shè)置的存儲(chǔ)及更為完成對(duì)工件的多工序加工

23、而設(shè)置的存儲(chǔ)及更換刀具的裝置稱(chēng)為自動(dòng)換刀裝置換刀具的裝置稱(chēng)為自動(dòng)換刀裝置(automatic tool changer，atc) 自動(dòng)換刀裝置應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足的基本要求為：自動(dòng)換刀裝置應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足的基本要求為：(1)(1)刀具換刀時(shí)間短且換刀可靠刀具換刀時(shí)間短且換刀可靠(2)(2)刀具重復(fù)定位精度高；刀具重復(fù)定位精度高；(3)(3)足夠的刀具儲(chǔ)存量；足夠的刀具儲(chǔ)存量；(4)(4)刀庫(kù)占地面積小。刀庫(kù)占地面積小。2.7.1 換刀形式換刀形式換刀形式回轉(zhuǎn)刀架式回轉(zhuǎn)刀架式轉(zhuǎn)塔式轉(zhuǎn)塔式帶刀庫(kù)式帶刀庫(kù)式2.7.1 換刀形式（1）回轉(zhuǎn)刀架自動(dòng)換刀裝置）回轉(zhuǎn)刀架自動(dòng)換刀裝置刀架可設(shè)計(jì)為四方形、六角形或其他形式刀架可設(shè)計(jì)

24、為四方形、六角形或其他形式回轉(zhuǎn)刀架在結(jié)構(gòu)上必須有良好的強(qiáng)度和剛性，以回轉(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)及合理的定位結(jié)構(gòu)，以保證回轉(zhuǎn)刀架在每一次轉(zhuǎn)位之后具有盡可能高的重復(fù)定位精度。位之后具有盡可能高的重復(fù)定位精度。ck7815ck7815型數(shù)控車(chē)床采用型數(shù)控車(chē)床采用ba200lba200l刀架。刀架。其工作循環(huán)是：刀架接收數(shù)控裝置的指令一松開(kāi)其工作循環(huán)是：刀架接收數(shù)控裝置的指令一松開(kāi)一轉(zhuǎn)到指令要求的位置一夾緊一發(fā)出轉(zhuǎn)位結(jié)束的一轉(zhuǎn)到指令要求的位置一夾緊一發(fā)出轉(zhuǎn)位結(jié)束的信號(hào)。信號(hào)。 2.7.1 換刀形式（2）轉(zhuǎn)塔式自動(dòng)換刀裝置）轉(zhuǎn)塔式自動(dòng)換刀裝置 主

25、軸頭通常有臥式和立式兩種主軸頭通常有臥式和立式兩種常用轉(zhuǎn)塔的轉(zhuǎn)位來(lái)更換主軸頭以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀。常用轉(zhuǎn)塔的轉(zhuǎn)位來(lái)更換主軸頭以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀。轉(zhuǎn)塔式換刀裝置的主要優(yōu)點(diǎn)是省去了自動(dòng)松夾、轉(zhuǎn)塔式換刀裝置的主要優(yōu)點(diǎn)是省去了自動(dòng)松夾、卸刀裝刀、夾緊以及刀具搬運(yùn)等一系列復(fù)雜的操卸刀裝刀、夾緊以及刀具搬運(yùn)等一系列復(fù)雜的操作，減少了換刀時(shí)間，提高了換刀的可靠性。作，減少了換刀時(shí)間，提高了換刀的可靠性。主軸部件的剛性差且主軸的數(shù)目不可能太多。主軸部件的剛性差且主軸的數(shù)目不可能太多。2.7.1 換刀形式數(shù)控鉆鏜銑床數(shù)控鉆鏜銑床2.7.1 換刀形式（3）帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置）帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置 帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置的數(shù)

26、控機(jī)床主軸箱和轉(zhuǎn)塔帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床主軸箱和轉(zhuǎn)塔主軸頭相比較，主軸部件有足夠剛度，因而能夠主軸頭相比較，主軸部件有足夠剛度，因而能夠滿(mǎn)足各種精密加工的要求。滿(mǎn)足各種精密加工的要求。刀具的交換方式通常分為兩種：刀具的交換方式通常分為兩種：機(jī)械手交換刀具由刀庫(kù)與機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)刀具交換即無(wú)機(jī)械手交換刀具 2.7.1 換刀形式 1 1無(wú)機(jī)械手交換刀具方式無(wú)機(jī)械手交換刀具方式 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，換刀的可靠性較高結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，換刀的可靠性較高刀庫(kù)因結(jié)構(gòu)所限容量不多。這種換刀系統(tǒng)多為中刀庫(kù)因結(jié)構(gòu)所限容量不多。這種換刀系統(tǒng)多為中、小型加工中心采用。、小型加工中心采用。2.7.1 換刀形

27、式無(wú)機(jī)械手換刀過(guò)程無(wú)機(jī)械手換刀過(guò)程2.7.1 換刀形式2 2帶機(jī)械手交換刀具方式帶機(jī)械手交換刀具方式 機(jī)械手是當(dāng)主軸上的刀具完成一個(gè)工步后，把這機(jī)械手是當(dāng)主軸上的刀具完成一個(gè)工步后，把這一工步的刀具送回刀庫(kù)，并把下一工步所需要的一工步的刀具送回刀庫(kù)，并把下一工步所需要的刀具從刀庫(kù)中取出來(lái)裝入主軸繼續(xù)進(jìn)行加工的功刀具從刀庫(kù)中取出來(lái)裝入主軸繼續(xù)進(jìn)行加工的功能部件。能部件。2.7.1 換刀形式機(jī)械手結(jié)構(gòu)機(jī)械手結(jié)構(gòu)2.7.2 刀具交換裝置定義：實(shí)現(xiàn)刀庫(kù)與主軸間傳遞和裝卸刀具的裝定義：實(shí)現(xiàn)刀庫(kù)與主軸間傳遞和裝卸刀具的裝置為刀具交換裝置。置為刀具交換裝置。分類(lèi)：分類(lèi)：（1 1）無(wú)機(jī)械手換刀（利用刀庫(kù)與機(jī)床

28、主軸的相對(duì)）無(wú)機(jī)械手換刀（利用刀庫(kù)與機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)刀具交換）運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)刀具交換）（2 2）有機(jī)械手換刀。）有機(jī)械手換刀。2.7.3 刀庫(kù) 1刀庫(kù)的類(lèi)型刀庫(kù)的類(lèi)型按刀庫(kù)的結(jié)構(gòu)形式可分為：按刀庫(kù)的結(jié)構(gòu)形式可分為：圓盤(pán)式刀庫(kù)盤(pán)式刀庫(kù)刀具呈環(huán)行排列，空間利用率低，容量不大但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。鏈?zhǔn)降稁?kù)鏈?zhǔn)降稁?kù)結(jié)構(gòu)緊湊，容量大，鏈環(huán)的形狀也可隨機(jī)床布局制成各種形式而靈活多變，還可將換刀位突出以便于換刀。箱型式刀庫(kù)-箱型和線(xiàn)型箱型式刀庫(kù)占地小，結(jié)構(gòu)緊湊，容量大，但選刀、取刀動(dòng)作復(fù)雜。2.7.3 刀庫(kù) 1刀庫(kù)的類(lèi)型刀庫(kù)的類(lèi)型按設(shè)置部位的不同，刀庫(kù)可以分為頂置式、側(cè)置按設(shè)置部位的不同，刀庫(kù)可以分為頂置式、側(cè)置式、

29、懸掛式和落地式等多種類(lèi)型。式、懸掛式和落地式等多種類(lèi)型。按交換刀具還是交換主軸，刀庫(kù)可分為普通刀庫(kù)按交換刀具還是交換主軸，刀庫(kù)可分為普通刀庫(kù)( (簡(jiǎn)稱(chēng)刀庫(kù)簡(jiǎn)稱(chēng)刀庫(kù)) )和主軸箱刀庫(kù)。和主軸箱刀庫(kù)。 圓盤(pán)式刀庫(kù)圓盤(pán)式刀庫(kù)鏈?zhǔn)降稁?kù)鏈?zhǔn)降稁?kù)箱型刀庫(kù)箱型刀庫(kù)線(xiàn)型刀庫(kù)線(xiàn)型刀庫(kù)2.7.3 刀庫(kù)2刀庫(kù)的容量刀庫(kù)的容量 4 4把銑刀可完成工件把銑刀可完成工件9595左右的銑削工藝左右的銑削工藝1010把孔加工刀具可完成把孔加工刀具可完成7070的鉆削工藝的鉆削工藝因此因此1414把刀的容量就可完成把刀的容量就可完成7070以上工件的鉆銑以上工件的鉆銑工藝工藝配有配有14144040把刀具的刀庫(kù)就能夠滿(mǎn)足把刀具

30、的刀庫(kù)就能夠滿(mǎn)足7070-95-95工工件的加工需要。件的加工需要。2.7.3 刀庫(kù)3刀庫(kù)的選刀方式刀庫(kù)的選刀方式加工中心刀庫(kù)使用的選刀方式：加工中心刀庫(kù)使用的選刀方式：順序選刀順序選刀任意選刀任意選刀2.7.3 刀庫(kù)順序選刀是在加工之前，將加工零件所需刀具順序選刀是在加工之前，將加工零件所需刀具按照工藝要求依次插入刀庫(kù)的刀套中，順序不按照工藝要求依次插入刀庫(kù)的刀套中，順序不能有差錯(cuò)。加工時(shí)按順序調(diào)刀。能有差錯(cuò)。加工時(shí)按順序調(diào)刀。適合加工批量較大、工件品種數(shù)量較少的中、適合加工批量較大、工件品種數(shù)量較少的中、小型自動(dòng)換刀裝置。小型自動(dòng)換刀裝置。 2.7.3 刀庫(kù)任選刀具的換刀方式有：任選刀具的

31、換刀方式有：刀套編碼刀套編碼刀具編碼刀具編碼記憶等方式記憶等方式2.7.3 刀庫(kù)刀具編碼或刀套編碼都需要在刀具或刀套安裝刀具編碼或刀套編碼都需要在刀具或刀套安裝用于識(shí)別的編碼條用于識(shí)別的編碼條 刀具刀柄尾部編碼環(huán)編碼刀具刀柄尾部編碼環(huán)編碼1-編碼換；編碼換； 2-鎖緊螺母；鎖緊螺母； 3-拉緊螺桿拉緊螺桿2.7.3 刀庫(kù)刀庫(kù)選刀方式一般采用就近移動(dòng)原則，即無(wú)論刀庫(kù)選刀方式一般采用就近移動(dòng)原則，即無(wú)論采取哪種選刀方式，在根據(jù)程序指令把下工序采取哪種選刀方式，在根據(jù)程序指令把下工序要用的刀具移到換刀位置時(shí)，都要向距離換刀要用的刀具移到換刀位置時(shí)，都要向距離換刀最近的方向移動(dòng)，以節(jié)省選刀時(shí)間。最近的

32、方向移動(dòng)，以節(jié)省選刀時(shí)間。2.8 數(shù)控機(jī)床的輔助裝置數(shù)控機(jī)床的輔助裝置2.8.1數(shù)控機(jī)床液壓和氣壓裝置1.定義：用壓力油或加壓空氣作為傳遞能量的定義：用壓力油或加壓空氣作為傳遞能量的載體實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)與控制。載體實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)與控制。2.特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1 1）液壓傳動(dòng)裝置機(jī)構(gòu)輸出力大，機(jī)械結(jié)構(gòu)更緊）液壓傳動(dòng)裝置機(jī)構(gòu)輸出力大，機(jī)械結(jié)構(gòu)更緊湊、動(dòng)作平穩(wěn)可靠，易于調(diào)節(jié)和噪聲較小，但要湊、動(dòng)作平穩(wěn)可靠，易于調(diào)節(jié)和噪聲較小，但要配置液壓泵和油箱，當(dāng)油液滲漏時(shí)污染環(huán)境。配置液壓泵和油箱，當(dāng)油液滲漏時(shí)污染環(huán)境。（2 2）氣壓裝置裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作介質(zhì)不污染環(huán)）氣壓裝置裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作介質(zhì)不污染環(huán)境，工作速度快和動(dòng)作頻

33、率高，適合于完成頻繁境，工作速度快和動(dòng)作頻率高，適合于完成頻繁啟動(dòng)的輔助工作，過(guò)載時(shí)比較安全，不易發(fā)生過(guò)啟動(dòng)的輔助工作，過(guò)載時(shí)比較安全，不易發(fā)生過(guò)載損壞機(jī)件等事故。載損壞機(jī)件等事故。2.8.1數(shù)控機(jī)床液壓和氣壓裝置3.數(shù)控機(jī)床中液壓和氣動(dòng)裝置的功能數(shù)控機(jī)床中液壓和氣動(dòng)裝置的功能(1)(1)自動(dòng)換刀所需的動(dòng)作。如機(jī)械手的伸、縮、回自動(dòng)換刀所需的動(dòng)作。如機(jī)械手的伸、縮、回轉(zhuǎn)和擺動(dòng)以及刀具的松開(kāi)和拉緊動(dòng)作。轉(zhuǎn)和擺動(dòng)以及刀具的松開(kāi)和拉緊動(dòng)作。(2)(2)主軸的自動(dòng)松開(kāi)、夾緊。主軸的自動(dòng)松開(kāi)、夾緊。(3)(3)機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的制動(dòng)和離合器的控制，齒輪的機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的制動(dòng)和離合器的控制，齒輪的撥叉掛擋等。撥

34、叉掛擋等。(4)(4)機(jī)床的潤(rùn)滑、冷卻，防護(hù)罩、門(mén)的自動(dòng)開(kāi)關(guān)。機(jī)床的潤(rùn)滑、冷卻，防護(hù)罩、門(mén)的自動(dòng)開(kāi)關(guān)。(5)(5)工作臺(tái)的松開(kāi)夾緊，交換工作臺(tái)的自動(dòng)交換動(dòng)工作臺(tái)的松開(kāi)夾緊，交換工作臺(tái)的自動(dòng)交換動(dòng)作等。作等。(6)(6)機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的平衡。如機(jī)床主軸箱的重力平機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的平衡。如機(jī)床主軸箱的重力平衡、刀庫(kù)機(jī)械手的平衡等。衡、刀庫(kù)機(jī)械手的平衡等。2.8.1數(shù)控機(jī)床液壓和氣壓裝置4.構(gòu)成：構(gòu)成：1 1）動(dòng)力裝置；）動(dòng)力裝置；2 2）執(zhí)行裝置控制與調(diào)節(jié)裝置；）執(zhí)行裝置控制與調(diào)節(jié)裝置；3 3）控制與調(diào)節(jié)裝置；）控制與調(diào)節(jié)裝置；4 4）輔助裝置；）輔助裝置；4 4）傳動(dòng)介質(zhì)。）傳動(dòng)介質(zhì)。2.8.1數(shù)控機(jī)床液壓和氣壓裝置4.構(gòu)成：構(gòu)成：1 1）動(dòng)力裝置；）動(dòng)力裝置；2 2）執(zhí)行裝置；）執(zhí)行裝置