項目4 數(shù)控機床的典型結(jié)構(gòu)課件

1、4.1項目任務(wù)書4.2數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)設(shè)計4.3數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)4.4數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)4.5數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)4.6數(shù)控機床的檢測裝置4.7自動換刀裝置4.8拓展知識輔助裝置項目4 數(shù)控機床的典型結(jié)構(gòu)項目描述： 初識數(shù)控機床和金屬切屑機床學習目標： 1.知道數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)特點及結(jié)構(gòu)設(shè)計要求 2.能夠敘述數(shù)控機床各部分典型結(jié)構(gòu)的組成及工作原理 3.了解數(shù)控機床的輔助裝置項目任務(wù)報告： 1.分析數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)特點 2.描述數(shù)控機床主軸調(diào)速方法 3.描述數(shù)控機床各組成部分的工作原理 4.說明數(shù)控機床輔助裝置的組成 4.1 項目任務(wù)書4.2數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)設(shè)計4.2.1數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)特點4.2.

2、2數(shù)控機床結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求4.2.3機床主要支承件結(jié)構(gòu)4.2.1數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)特點（1）變頻調(diào)速,轉(zhuǎn)速高、功率大，速度變換迅速、可靠。（2）采用在剛度、精度、效率等各方面較優(yōu)良的傳動元件。（3）主軸部件和支撐件均采用了剛度高、抗震性好和熱變形少的新型結(jié)構(gòu)。（4）采用自動排屑和自動潤滑裝置，改善了勞動條件。（5）采用多主軸、多刀架結(jié)構(gòu)，以集中工序，提高生產(chǎn)率。（6）具有自動換刀和自動交換工件的裝置4.2.2數(shù)控機床結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求1.高剛度（1）采用三支撐結(jié)構(gòu)，并選用剛性好的軸承以提高主軸剛度。（2）采用封閉截面床身并合理布置筋板。（3）對主軸、齒輪等進行動平衡 、消除各部件配合和傳動間隙。（4）增

3、加支撐和滑動部件單位面積的接觸點和接觸面積（5）提高系統(tǒng)的剛度4.2.2數(shù)控機床結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求3.熱變形小 減少熱變形措施：（1）減少機床內(nèi)部熱源和發(fā)熱量。（2）改善散熱和隔熱條件。（3）進行熱變形補償。（4）合理設(shè)計機床的結(jié)構(gòu)及布局。4.2.2數(shù)控機床結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求4.高精度保持性 要求數(shù)控機床在長期使用過程中不喪失精度。5.高可靠性 保證工作中動作頻繁的刀庫、換刀機構(gòu)、托盤、工件交換裝置等部件長期可靠地工作。6.高質(zhì)量刀具 刀具應(yīng)具有高強度和高耐用度。4.2.3機床主要支承件結(jié)構(gòu)2.床身結(jié)構(gòu)機床的床身是整個機床的基礎(chǔ)支承件，用于放置主軸箱、導(dǎo)軌等重要部件，同時承受切削力作用?；疽笥校鹤?/p>

4、夠的靜剛度，較好的動態(tài)特性，較小的熱變形，易安裝調(diào)整。4.2.3機床主要支承件結(jié)構(gòu)2.床身結(jié)構(gòu)（1）結(jié)構(gòu)布局 合理的布局可有效減小構(gòu)件所受彎矩和扭矩，提高剛度。 圖4-1 機床布局示意圖a)主軸箱單面懸掛 b)主軸箱單面懸掛 c)主軸箱單面懸掛 d)主軸箱對稱懸掛4.2.3機床主要支承件結(jié)構(gòu)（2）床身截面圖4-2 封閉式床身截面圖4.2.3機床主要支承件結(jié)構(gòu)（3）筋板布置 合理布置筋板結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)較高的剛度重量比，使固有頻率遠離激振頻率。（4）箱體封砂結(jié)構(gòu) 利用筋板隔成封閉箱體結(jié)構(gòu)，將泥芯留在鑄件中不清除，有明顯的消振作用。4.2.3機床主要支承件結(jié)構(gòu)圖4-3 兩種床身的比較4.2.3機床主要

5、支承件結(jié)構(gòu)圖4-4 立柱截面圖a)斜方雙層壁筋板 b)對角線交叉筋板4.2.3機床主要支承件結(jié)構(gòu)4.3數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)4.3.1對數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)的要求4.3.2數(shù)控機床主軸的調(diào)速方法4.3.3數(shù)控機床的主軸組件4.3.1對數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)的要求數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)特點：（1）主軸轉(zhuǎn)速高、功率大 （2）主軸調(diào)速范圍寬，速度變換迅速可靠。 （3）剛度高、抗振性強。（4）熱變形小 （5）精度高、傳動平穩(wěn)、噪聲低。（6）主傳動鏈盡可能短。（7）恒切削速度加工 （8）自動快速換刀4.3.2數(shù)控機床主軸的調(diào)速方法圖4-5 主軸調(diào)速方法示意圖a) 齒輪變速傳動 b)同步齒形帶傳動 c)兩個電機分

6、別驅(qū)動 d)電主軸驅(qū)動 4.3.2數(shù)控機床主軸的調(diào)速方法1.電動機經(jīng)齒輪變速傳動主軸用于大、中型數(shù)控機床；分段無級變速。2. 電動機經(jīng)同步齒形帶傳動主軸主要用于小型數(shù)控機床對扭矩特性有要求的主軸3.兩個電機分別驅(qū)動低速時可通過齒輪傳動主軸從而起到減速和擴大變速范圍的作用；高速時，采用皮帶傳動，直接驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)。4.3.3數(shù)控機床的主軸組件1.主軸組件要求（1）回轉(zhuǎn)精度 （2）運動精度 （3）抗振性 （4）耐磨性 （5）剛度 （6）主軸溫升 4.3.3數(shù)控機床的主軸組件2.主軸端部形狀用于安裝刀具、夾持工件或刀具。在結(jié)構(gòu)上應(yīng)能保證定位準確、安裝可靠、連接牢固、裝卸方便并能傳遞足夠扭矩。圖4-6

7、主軸端部形狀結(jié)構(gòu)示意圖a)銑床 b)銑床和鏜床 c)磨床 d)內(nèi)圓磨床4.3.3數(shù)控機床的主軸組件配置方式：（1）前支承采用雙列短圓柱滾子軸承和角接觸球軸承組合，后支承采用成對角接觸球軸承（2）前后支承均采用角接觸球軸承，以承受徑向載荷和軸向載荷 （3）前支撐采用多個角接觸球軸承，背靠背安裝，承受徑向載荷和軸向載荷，后支承采用雙列圓柱滾子軸承（4）前支承采用雙列圓錐滾子軸承，后支承采用單列圓錐滾子軸承 4.3.3數(shù)控機床的主軸組件圖4-8 主軸軸承配置方式示意圖a) 前支承采用雙列短圓柱滾子軸承和角接觸球軸承組合，后支承采用成對角接觸球軸承c) 前支撐采用多個角接觸球軸承，后支承采用雙列圓柱滾

8、子軸承b) 前后支承均采用角接觸球軸承d) 前支承采用雙列圓錐滾子軸承，后支承采用單列圓錐滾子軸承4.3.3數(shù)控機床的主軸組件軸承預(yù)緊圖4-9 主軸軸承預(yù)緊方法4.3.3數(shù)控機床的主軸組件4.主軸準停裝置作用是使主軸每次都準確停在固定的圓周位置上，提高刀具的重復(fù)安裝精度和零件的加工精度。主軸準停裝置有兩種方式：一種是機械式，一種是電氣式。機械式定位采用機械凸輪機構(gòu)或光電盤方式進行粗定位，由一個液動或氣動的定位銷實現(xiàn)精確定位。電氣方式定位一般有兩種方法：一種是用磁性傳感器檢測定位；一種是用位置編碼器檢測定位。4.3.3數(shù)控機床的主軸組件圖4-10 電氣控制的主軸準停裝置工作原理1多楔帶輪 2磁性

9、傳感器 3永久磁鐵 4墊片 5主軸4.主軸刀具自動裝卸及切屑清除裝置 1刀夾 2拉釘 3主軸 4拉桿 5碟形彈簧 6活塞 7液壓缸 8、10行程開關(guān) 9壓縮空氣管接頭 11彈簧 12鋼球 13端面鍵 圖4-11 主軸刀具自動裝卸及切屑清除裝置4.4數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)4.4.1數(shù)控機床對進給系統(tǒng)機械部件的要求4.4.2滾珠絲杠螺母副4.4.3數(shù)控機床的導(dǎo)軌4.4.1數(shù)控機床對進給系統(tǒng)機械部件的要求1.減少運動件的摩擦阻力2.要有適度阻尼 3.提高傳動精度和剛度 4.減少各運動零件的慣量 5.穩(wěn)定性好、壽命長 6.使用維護方便 4.4.2滾珠絲杠螺母副1.滾珠絲杠螺母副結(jié)構(gòu)和工作原理圖4-12

10、 滾珠絲杠螺母副結(jié)構(gòu)原理圖1螺母 2滾珠 3絲杠 a回珠管道 4.4.2滾珠絲杠螺母副外循環(huán)是滾珠在循環(huán)過程結(jié)束后通過螺母外表面的螺旋槽或插管返回絲杠螺母間重新進入循環(huán)。圖4-13外循環(huán)滾珠絲杠螺母副1套筒 2螺母 3滾珠 4擋珠器 5絲杠4.4.2滾珠絲杠螺母副內(nèi)循環(huán)采用反向器實現(xiàn)滾珠循環(huán)。圖4-14 內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠螺母副4.4.2滾珠絲杠螺母副優(yōu)點：（1）傳動效率高。（2）摩擦力小 運動平穩(wěn)，低速時不易爬行、精度高。（3）運動可逆 （4）可預(yù)緊 （5）使用壽命長 缺點：（1）不能自鎖（2）工藝復(fù)雜，制造成本高。（3）傳動速度過高時，容易出現(xiàn)卡珠現(xiàn)象。2.滾珠絲杠螺母副的性能特點4.4.2滾

11、珠絲杠螺母副（1）墊片調(diào)隙式圖4-15 墊片調(diào)隙式結(jié)構(gòu)原理圖1、2螺母 3墊片3.滾珠絲杠螺母副間隙調(diào)整和預(yù)緊圖4-16 螺紋調(diào)隙式結(jié)構(gòu)原理圖1、2螺母 3鎖緊螺母（2）螺紋調(diào)隙式4.4.2滾珠絲杠螺母副（3）齒差調(diào)隙式圖4-17 齒差調(diào)隙式結(jié)構(gòu)原理圖4.4.2滾珠絲杠螺母副（1）一端固定，一端自由。結(jié)構(gòu)簡單，承載能力小，軸向剛度低。適用于短絲杠及垂直絲杠。（2）一端固定，一端浮動。 一端同時承受軸向力和徑向力，另一端徑向力，當絲桿受熱伸長時，可以通過一端做微量的軸向浮動。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工藝較困難。（3）兩端固定。 通常在它的一端裝有碟形彈簧和調(diào)整螺母，這樣既能對滾珠絲桿施加預(yù)緊力，又能在絲桿熱

12、變形后保持不變的預(yù)緊力。4.滾珠絲杠螺母的安裝4.滾珠絲杠螺母的安裝圖4-18 齒差調(diào)隙式結(jié)構(gòu)原理圖a)一端固定、一端自由 b) 一端固定、一端浮動 c) 兩端固定4.4.3數(shù)控機床的導(dǎo)軌1.對導(dǎo)軌的基本要求1）導(dǎo)向精度高。2）良好的高、低速運動平穩(wěn)性。3）結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好。4）足夠的剛度。5）良好的耐磨性。4.4.3數(shù)控機床的導(dǎo)軌2.導(dǎo)軌分類 按工作性質(zhì)分為主運動導(dǎo)軌、進給運動導(dǎo)軌和調(diào)整導(dǎo)軌；按受力情況分為開式導(dǎo)軌和閉式導(dǎo)軌；按運動部件的運動軌跡分為：直線運動導(dǎo)軌和圓周運動導(dǎo)軌。按導(dǎo)軌的接合面的摩擦性質(zhì)分類：有滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌。在滑動導(dǎo)軌中，又可分為普通滑動導(dǎo)軌和塑料滑動導(dǎo)軌(

13、塑料導(dǎo)軌)。在靜壓導(dǎo)軌中，根據(jù)介質(zhì)的不同，可分為液壓導(dǎo)軌和氣壓導(dǎo)軌。4.4.3數(shù)控機床的導(dǎo)軌 3.滾動導(dǎo)軌滑塊內(nèi)有四組滾珠或滾柱，1與2、3與4、5與6、7與8各為一組，其中2、3、6、7為負載滾珠或滾柱，1、4、5、8為回珠。圖4-20 滾動導(dǎo)軌內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖1、4、5、8回珠 2、3、6、7負載滾珠4.4.3數(shù)控機床的導(dǎo)軌3.滾動導(dǎo)軌分類（1）滾珠導(dǎo)軌 其特點是摩擦阻力小，剛度低，承載能力差。結(jié)構(gòu)緊湊，容易制造，成本較低。一般適用于運動部件重量小于2000N，切削力矩和顛覆力矩都較小的機床。（2）滾針導(dǎo)軌 其特點是結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，剛度高，承載能力大。對制造精度要求高，摩擦力較大。適用于導(dǎo)軌尺

14、寸受限制的機床。（3）滾柱導(dǎo)軌 線接觸，其特點是承載能力比同規(guī)格滾珠導(dǎo)軌高，制造精度要求高。適用于載荷較大的機床。4.4.3數(shù)控機床的導(dǎo)軌4.滑動導(dǎo)軌特點: 結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、接觸剛度大。常見的截面形狀:有矩形、三角形、圓柱形和燕尾槽形圖4-21 滑動導(dǎo)軌截面圖4.4.3數(shù)控機床的導(dǎo)軌 5.靜壓導(dǎo)軌靜壓導(dǎo)軌可分為液體靜壓導(dǎo)軌和氣體靜壓導(dǎo)軌兩類。液體靜壓導(dǎo)軌是在兩導(dǎo)軌工作面間通入具有一定壓力的潤滑油，形成靜壓油膜，使導(dǎo)軌工作面間處于純液態(tài)摩擦狀態(tài)，摩擦系數(shù)極低，從而使驅(qū)動功率大大降低，能長期保持導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度。氣體靜壓導(dǎo)軌是在兩導(dǎo)軌工作面間通入具有恒定壓力的氣體，使兩導(dǎo)軌面形成均勻分離，以得到

15、高精度的運動。這種導(dǎo)軌摩擦系數(shù)小，不易引起發(fā)熱變形，但會隨空氣壓力波動而使空氣膜發(fā)生變化，且承載能力小，故常用于負荷不大的場合。4.4.3數(shù)控機床的導(dǎo)軌圖4-22 開式靜壓導(dǎo)軌工作原理圖1液壓泵 2溢流閥 3過濾器 4節(jié)流器 5運動導(dǎo)軌 6床身導(dǎo)軌 4.4.3數(shù)控機床的導(dǎo)軌圖4-23 閉式液體靜壓導(dǎo)軌工作原理圖1、2導(dǎo)軌 3節(jié)流閥 4、7過濾器 5液壓泵 6溢流閥 8油箱 4.5數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)4.5.1對伺服系統(tǒng)的基本要求及其分類4.5.2步進電動機伺服系統(tǒng)4.5.3直流電動機伺服系統(tǒng)4.5.4交流電動機伺服系統(tǒng)4.5.1伺服系統(tǒng)的基本要求及其分類 伺服系統(tǒng)的基本組成：圖4-24 數(shù)控機床

16、伺服系統(tǒng)組成1.對伺服系統(tǒng)的基本要求（1）精度高（2）快速響應(yīng)特性好（3）調(diào)速范圍大（4）良好的系統(tǒng)可靠性4.5.1對伺服系統(tǒng)的基本要求及其分類2.伺服系統(tǒng)的分類 伺服系統(tǒng)按用途和功能，分為進給驅(qū)動系統(tǒng)和主軸驅(qū)動系統(tǒng)； 按控制方式，分為開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)和半閉環(huán)控制系統(tǒng)； 按執(zhí)行元件的不同，分為步進電動機伺服系統(tǒng)、直流電動機伺服系統(tǒng)和交流電動機伺服系統(tǒng)；按適用的驅(qū)動元件不同，分為電液伺服系統(tǒng)和電氣伺服系統(tǒng)。 圖4-25 開環(huán)控制系統(tǒng)圖4-26 半閉環(huán)控制系統(tǒng)圖4-27 閉環(huán)控制系統(tǒng)4.5.2步進電動機伺服系統(tǒng)1.步進電動機分類、結(jié)構(gòu)及工作原理（1）步進電動機分類 步進電動機按力矩產(chǎn)生的

17、原理，可分為反應(yīng)式和激磁式； 按按輸出力矩大小，可分為伺服式和功率式； 按各相繞組分布，可分為徑向分布式和軸向分布式； 按定子數(shù)可分為單定子式、雙定子式、三定子式和多定子式。4.5.2步進電動機伺服系統(tǒng)（2）步進電動機的結(jié)構(gòu)圖4-28 單定子徑向反應(yīng)式伺服步進電動機結(jié)構(gòu)原理圖圖4-29 步進電動機的齒距4.5.2步進電動機伺服系統(tǒng)（3）步進電動機工作原理圖4-30 步進電動機的工作原理4.5.2步進電動機伺服系統(tǒng)圖4-31 步進式伺服驅(qū)動線路圖2.步進式伺服系統(tǒng)工作原理4.5.3直流電動機伺服系統(tǒng)直流伺服電動機分類（1）低慣量直流伺服電動機 （2）寬調(diào)速直流力矩電動機 （3）直流伺服電動機的脈

18、寬調(diào)速原理 4.5.4交流電動機伺服系統(tǒng)交流伺服電動機優(yōu)點：它能在較寬的調(diào)速范圍內(nèi)產(chǎn)生理想的轉(zhuǎn)矩，結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，用于數(shù)控機床等進給驅(qū)動系統(tǒng)為精密位置控制。 交流伺服電動機組成： 由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成。定子上有勵磁繞組和控制繞組。當負載轉(zhuǎn)矩一定，改變控制信號，就可以控制伺服電動機的轉(zhuǎn)速。交流伺服電動機的控制方式：幅值控制、相位控制和幅值相位混合控制。4.6數(shù)控機床的檢測裝置4.6.1檢測裝置的分類4.6.2常用的位置檢測裝置4.6.1檢測裝置的分類1.增量式和絕對式測量 增量式檢測的是位移增量，工作臺移動的距離是靠對測量信號的計數(shù)后給出的。它用數(shù)字脈沖的個數(shù)來表示單位位移（即最小設(shè)定單位）的數(shù)

19、量，每移動一個測量單位就發(fā)出一個測量信號。 絕對式測量方式測出的是被測部件在某一絕對坐標系中的絕對坐標位置值，每一被測點均有一個相應(yīng)的信號作為測量值，并且以二進制或十進制數(shù)碼信號表示出來。一般都要經(jīng)過轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)字信號以后，才能送去進行比較和顯示。4.6.1檢測裝置的分類2.數(shù)字式和模擬式測量 數(shù)字式檢測是將被測量單位量化以后以數(shù)字形式表示。測量信號一般為電脈沖，可以直接把它送到數(shù)控系統(tǒng)進行比較、處理。這樣的檢測裝置有脈沖編碼器、光柵。 模擬式檢測是將被測量用連續(xù)變量來表示，如電壓的幅值變化、相位變化等。在大量程內(nèi)做精確的模擬式檢測時，對技術(shù)有較高要求，數(shù)控機床中模擬式檢測主要用于小量程測量。

20、模擬式檢測裝置有測速發(fā)電動機、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器和磁尺等。4.6.1檢測裝置的分類3.直接檢測和間接檢測 位置檢測裝置安裝在執(zhí)行部件（即末端件）上，直接測量執(zhí)行部件末端件的直線位移或角位移，稱為直接測量。 位置檢測裝置安裝在執(zhí)行部件前面的傳動元件或驅(qū)動電動機軸上，測量其角位移，經(jīng)過傳動比變換以后才能得到執(zhí)行部件的直線位移量，稱為間接測量。4.6.2常用的位置檢測裝置1.脈沖編碼器光學式位置檢測元件分類： 光電式接觸式電磁感應(yīng)式 增量式光電脈沖編碼器絕對式光電脈沖編碼器 優(yōu)點：非接觸式，無摩擦和磨損驅(qū)動力矩小響應(yīng)速度快缺點：抗污染能力差，容易損壞。4.6.2常用的位置檢測裝置（1）增量式光電

21、脈沖編碼器工作原理4-32 增量式光電脈沖編碼器工作原理與輸出脈沖a)工作原理 b)輸出脈沖1光源 2聚光鏡 3透光圓盤 4光電元件 5光欄板 （2）增量式光電脈沖編碼器應(yīng)用 1）作為手動位置檢測裝置 此時可稱為手搖脈沖發(fā)生器。這時常常要做到每個脈沖工作臺移動0.001.mm的分辨率，主要可作為慢速對刀用和手動調(diào)整機床用。 2）作為主軸位置檢測裝置 3）作為半閉環(huán)進給位置檢測裝置4.6.2常用的位置檢測裝置（3）絕對式光電脈沖編碼器工作原理 通過讀取編碼器上的不同圖案來表示不同的數(shù)值，它可以直接把被測轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的代碼，再對應(yīng)不同的位置數(shù)值。 1、光源 2、柱面鏡 3、玻璃碼盤 4、狹縫 5

22、、光電元件4.6.2常用的位置檢測裝置2.旋轉(zhuǎn)變壓器 旋轉(zhuǎn)變壓器是數(shù)控機床常用的電磁檢測裝置，它是一種角位移檢測元件。（1）旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu) 旋轉(zhuǎn)變壓器由定子和轉(zhuǎn)子組成，根據(jù)轉(zhuǎn)子電信號引入、引出方式的不同，可將其分為有刷和無刷兩種。其結(jié)構(gòu)如圖4-33所示。4.6.2常用的位置檢測裝置圖4-33 無刷旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)示意圖 1分解器轉(zhuǎn)子線圈 2轉(zhuǎn)子軸 3分解器轉(zhuǎn)子 4分解器定子 5變壓器定子 6變壓器轉(zhuǎn)子7變壓器一次線圈 8變壓器二次線圈 9分解器定子線圈 變壓器的一次繞組繞在與分解器轉(zhuǎn)子軸固定在一起的線軸上，與轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動；它的二次繞組繞在與轉(zhuǎn)子同心的定子軸線上。分解器定子線圈接外加的勵磁電壓，它

23、的轉(zhuǎn)干線圈輸出信號接在變壓器的一次繞組，從變壓器的二次繞組引出最后的輸出信號4.6.2常用的位置檢測裝置（2）旋轉(zhuǎn)變壓器工作原理 旋轉(zhuǎn)變壓器的定子繞組是變壓器的一次繞組，轉(zhuǎn)子繞組是變壓器的二次繞組。 當勵磁電壓加到定子繞組時，由于電磁效應(yīng)，轉(zhuǎn)子繞組就會產(chǎn)生感應(yīng)電壓。當轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電壓會按照轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移量呈正弦（或余弦）規(guī)律變化，其頻率與勵磁電壓的頻率相同。這時，如果測量旋轉(zhuǎn)變壓器二次繞組感應(yīng)電壓的幅值或相位，就可以計算出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律。 在數(shù)控機床伺服系統(tǒng)中，一般用旋轉(zhuǎn)變壓器測量進給絲杠的轉(zhuǎn)角，通過轉(zhuǎn)換間接地測量工作臺的直線位移。4.6.2常用的位置檢測裝置圖4-34 無

24、刷旋轉(zhuǎn)變壓器工作原理圖4.6.2常用的位置檢測裝置（3）旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用在鑒相式工作方式中，旋轉(zhuǎn)變壓器定子兩相正向繞組分別加上幅值相等、頻率相同，而相位差為90的正弦交流電壓。旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電動勢與定子繞組中的勵磁電壓同頻率，但相位不同。測量轉(zhuǎn)子繞組輸出電壓的相位角，即可測量得轉(zhuǎn)子相對于定子的空間轉(zhuǎn)角位置。在鑒幅式工作方式中，定子二相繞組加的是頻率相同、相位角相同，而幅值分別按正弦、余弦變化的交流電壓。4.6.2常用的位置檢測裝置3.感應(yīng)同步器（1）感應(yīng)同步器結(jié)構(gòu)圖4-35 直線型感應(yīng)同步器結(jié)構(gòu)示意圖1基板 2絕緣層 3繞組 4屏蔽層 4.6.2常用的位置檢測裝置（2）感應(yīng)同步器工

25、作原理 感應(yīng)同步器在工作時，如果在滑尺的繞組上通以交流激勵電壓，由于電磁耦合，在定子的連續(xù)繞組上就產(chǎn)生感應(yīng)電壓。該電壓隨定尺和滑尺的相對位置不同呈正弦、余弦函數(shù)變化。通過對正弦、余弦函數(shù)變化的感應(yīng)電壓信號的檢測處理，便可精確測量出直線位移量。（3）感應(yīng)同步器的特點1）檢測精度高。2）可作長距離位移測量。3）維護簡單，使用壽命長。4）受環(huán)境溫度變化影響小。5）成本低，工藝性好，便于復(fù)制和批量生產(chǎn)。6）抗干擾能力強。4.6.2常用的位置檢測裝置4.光柵傳感器光柵傳感器是根據(jù)莫爾條紋原理制成的，主要用于線位移和角位移測量。光柵分為反射光柵和透射光柵兩類。反射光柵一般是在不透明的金屬材料（如不銹鋼板或

26、鋁板）上刻制平行等距的密集線紋，利用光的全反射或漫反射形成光柵。透射光柵是在透明的光學玻璃板上，刻制平行且等距的密集線紋，利用光的透射現(xiàn)象形成光柵。光柵檢測裝置主要由光源、聚光鏡、標尺光柵（長光柵）、指示光柵（短光柵）和光電元件等組成4.6.2常用的位置檢測裝置圖4-36 光柵與莫爾條紋a) 光柵結(jié)構(gòu)示意圖 b) 莫爾條紋1光源 2聚光鏡 3標尺光柵 4指示光柵 5光電元件 4.6.2常用的位置檢測裝置4.7自動換刀裝置4.7.1轉(zhuǎn)塔式自動換刀裝置4.7.2刀庫式自動換刀裝置4.7.1轉(zhuǎn)塔式自動換刀裝置 1電機 2聯(lián)軸器 3蝸桿軸 4蝸輪 5刀架底座 6粗定位盤 7刀架體 8球頭銷9轉(zhuǎn)位套 1

27、0電刷座 11發(fā)信體 12螺母 13、14電刷 15粗定位銷圖4-37 回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)圖1.自動回轉(zhuǎn)刀架 刀架抬起 刀架轉(zhuǎn)位 刀架定位 刀架夾緊2.轉(zhuǎn)塔頭式換刀裝置圖4-38 臥式八軸轉(zhuǎn)塔頭1主軸 2端蓋 3螺母 4套筒 5、15齒輪 6移動齒輪 7、8鼠牙盤 9、11止推軸承 10轉(zhuǎn)塔刀架 12螺母 13中心液壓缸 14操縱桿 16推動桿 17螺釘 18軸承4.7.2刀庫式自動換刀裝置1.刀庫形式圖4-39 刀庫形式a)盤式刀庫 b)盤式刀庫 c)盤式刀庫 d)盤式刀庫 e)多層盤式刀庫 f)鏈式刀庫 g)格子式刀庫（1）盤式刀庫 盤式刀庫是最常用的一種形式，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，一般存放刀具不超過32把。（2）鏈式刀庫 鏈式刀庫是在環(huán)形鏈條上裝有許多刀座，刀座的孔中裝夾各種刀具，鏈條由鏈輪驅(qū)動。鏈式刀庫結(jié)構(gòu)簡單，具有較大的靈活性，適用于刀庫容量較大的場合，刀具數(shù)量在30把以上時，一般采用鏈式刀庫。（3）格子式刀庫 格子式刀庫是將刀具分幾排直線排列，由縱、橫向移動的取刀機械手完成選刀運動，將選取的刀具送到固定的換刀位置刀座上，由換刀機械手交換刀具。4.7.2刀庫式自動換刀裝置4.7.2刀庫式自動換刀裝置2.選刀方式 刀庫選刀方式有兩種：順序選刀和任意選刀。 （