《數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用》第6章-數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置-數(shù)控機(jī)床

1、第二篇 數(shù)控機(jī)床本章講述的主要內(nèi)容:第1章第2章第3章第4章第5章第6章第7章第8章第9章第10章第11章第12章6.1數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置 6.1.1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)6.1.2 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)6.1.3 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)6.1.4 數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌6.2數(shù)控機(jī)床的輔助裝置 6.2.1 自動(dòng)換刀裝置 6.2.2 回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 6.2.3 液壓與氣動(dòng)系統(tǒng) 6.2.4 冷卻系統(tǒng) 6.2.5 潤滑系統(tǒng) 6.2.6 排屑裝置 第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置本章講述的主要內(nèi)容:第1章第2章第3章第4章第5章第6章第7章第8章第9章第10章第11章第12章6.3 數(shù)控機(jī)床的電氣配置 6.3.1

2、 數(shù)控裝置6.3.2 伺服系統(tǒng)6.3.3 機(jī)床強(qiáng)電控制系統(tǒng)6.3.4 機(jī)床反饋檢測(cè)系統(tǒng)6.4數(shù)控機(jī)床的操作面板 6.4.1 急停 6.4.2 工作方式選擇 6.4.3 機(jī)床輔助功能選擇 6.4.4 倍率修調(diào)選擇6.4.5 手輪6.4.6 回參考點(diǎn) 6.4.7 程序編輯 第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置6.1數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置圖6-1 數(shù)控加工中心的機(jī)械部件結(jié)構(gòu)圖第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的組成(1)機(jī)床基礎(chǔ)部件，如床身、立柱、工作臺(tái)等；(2)主傳動(dòng)系統(tǒng)；(3)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)；(4)實(shí)現(xiàn)某些輔助動(dòng)作和輔助功能的系統(tǒng)和裝置如液壓氣動(dòng)、潤滑、冷卻等系統(tǒng)及排屑、防護(hù)裝置和刀架、

3、自動(dòng)換刀裝置；(5)工件實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)、定位的裝置及附件，如數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)；(6)特殊功能裝置，如監(jiān)控裝置、加工過程圖形顯示、精度檢測(cè)等。第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置刀架床身主軸箱高精度導(dǎo)軌滾珠絲杠 床座尾座第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置7 1）剛度高 剛度是機(jī)床的基本技術(shù)性能之一，它反應(yīng)了機(jī)床結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力。因?yàn)闄C(jī)床在加工過程中需要承受多種外力的作用，包括運(yùn)動(dòng)部件和工件的自重、切削力、驅(qū)動(dòng)力、加減速時(shí)的慣性力、摩擦阻力等，各部件在這些力的作用下將產(chǎn)生變形，變形會(huì)直接或間接地引起刀具和工件之間產(chǎn)生相對(duì)位移，破壞刀具和工件原來所占有的正確位置，從而影響加工精度。 合理選擇構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式，

4、如基礎(chǔ)件采用封閉的完整箱體結(jié)構(gòu)；合理選擇及布局隔板和筋條，盡量減小接合面，提高部件間接觸剛度等；合理進(jìn)行結(jié)構(gòu)布局；采取補(bǔ)償構(gòu)件變形的結(jié)構(gòu)措施。一、數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn):第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置 2）抗振性高 高速切削是產(chǎn)生動(dòng)態(tài)力的直接因素，數(shù)控機(jī)床在高速切削時(shí)容易產(chǎn)生振動(dòng)。機(jī)床加工時(shí)可能產(chǎn)生兩種振動(dòng)：強(qiáng)迫振動(dòng)和自激振動(dòng)。機(jī)床的抗振性是指抵抗這兩種振動(dòng)的能力。3）靈敏度高 靈敏度即動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，是指系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間以及驅(qū)動(dòng)裝置的加速能力。數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件具有高靈敏度。數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌部件通常采用滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌等，以減少運(yùn)動(dòng)件間的摩擦阻力和動(dòng)、靜摩擦力之差，在低速運(yùn)動(dòng)時(shí)無爬行

5、現(xiàn)象，從而提高系統(tǒng)的靈敏度。由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠或靜壓絲杠帶動(dòng)數(shù)控機(jī)床的工作臺(tái)、刀架等部件的移動(dòng)。主軸多數(shù)采用滾動(dòng)軸承和靜壓軸承。第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置4）熱變形小機(jī)床的熱變形是影響機(jī)床加工精度的重要因素之一。數(shù)控機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度遠(yuǎn)高于普通機(jī)床，電動(dòng)機(jī)、軸承、液壓系統(tǒng)等熱源散發(fā)的熱量，切屑及刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的摩擦產(chǎn)生的熱量，通過傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射傳遞給機(jī)床各個(gè)部件，引起溫升，產(chǎn)生膨脹。由于熱源分布不均，散熱性能不同，導(dǎo)致機(jī)床各部分溫升不一致，從而產(chǎn)生不均勻的熱膨脹變形，以至影響刀具和工件的正確相對(duì)位置，影響了加工精度，且熱變形對(duì)加工精度的影響操作者往往難以修正。在數(shù)控機(jī)床結(jié)

6、構(gòu)布局設(shè)計(jì)中可考慮盡量采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)（如對(duì)稱立柱等），進(jìn)行強(qiáng)制冷卻（如采用空冷機(jī)），使排屑通道對(duì)稱布置等措施。 第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置5）自動(dòng)化程度高，操作方便第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置數(shù)控機(jī)床需要根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的指令，自動(dòng)完成對(duì)進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速、刀具運(yùn)動(dòng)軌跡以及其他機(jī)床輔助功能(如自動(dòng)換刀、自動(dòng)冷卻等)的控制，自動(dòng)化程度高，操作方便。6.1.2 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)一、 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)的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要是指主軸部件，它是機(jī)床的一個(gè)關(guān)鍵部件，它包括主軸的支承、安裝在主軸上的傳動(dòng)零件等，主軸部件的剛度、精度、抗振性和熱變形直接影響加工零件的精度和表面質(zhì)量

7、。主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速高低及范圍、傳遞功率大小和動(dòng)力特性，決定了數(shù)控機(jī)床的切削加工效率和加工工藝能力。無論是哪種數(shù)控機(jī)床的主軸部件都應(yīng)該能滿足下面幾個(gè)方面的要求：主軸的回轉(zhuǎn)精度、部件的結(jié)構(gòu)剛度和抗振性、運(yùn)轉(zhuǎn)溫度和熱穩(wěn)定性，以及部件的耐磨性和精度保持能力等。圖6-2 高剛性高速主軸圖 圖6-3 高速電主軸第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置主 軸第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置特點(diǎn)1、數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）主軸轉(zhuǎn)速高、調(diào)速范圍寬并實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速 數(shù)控機(jī)床適應(yīng)性強(qiáng)，適合加工單件、小批量和形狀復(fù)雜工件，為了適應(yīng)各種不同材料的加工以及各種不同的加工方法，數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)要有較寬的轉(zhuǎn)速范圍及相應(yīng)的輸

8、出力矩，一般 100，以保證加工時(shí)能選用合理的切削用量，從而獲得最佳的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量。同時(shí)，數(shù)控機(jī)床還應(yīng)能夠進(jìn)行大功率切削和高速切削，以實(shí)現(xiàn)高效率加工。數(shù)控機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速比同類型普通機(jī)床主軸最高轉(zhuǎn)速高出兩倍左右。 第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置（2）主軸部件具有較大的剛度和較高的精度 數(shù)控機(jī)床一次裝夾要完成全部或絕大部分切削加工，包括粗加工和精加工，所以主軸部件直接裝夾刀具對(duì)工件進(jìn)行切削加工，對(duì)加工質(zhì)量及刀具壽命有很大影響，并且在加工過程中不進(jìn)行人工調(diào)整，因此主軸部件必須具有良好的回轉(zhuǎn)精度、結(jié)構(gòu)剛度、抗振性、熱穩(wěn)定性、耐磨性，而且在加工過程中機(jī)床是在程序控制下自動(dòng)運(yùn)行的，更需要主

9、軸部件剛度和精度有較大裕量，從而保證數(shù)控機(jī)床使用過程中的可靠性。第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置特點(diǎn)（3）良好的抗振性和熱穩(wěn)定性 主軸部件要有較高的固有頻率，較好的動(dòng)平衡，且要保持合適的配合間隙，并要進(jìn)行循環(huán)潤滑。（4）為實(shí)現(xiàn)刀具的快速或自動(dòng)裝卸，數(shù)控機(jī)床主軸具有特有的刀具安裝結(jié)構(gòu)。 數(shù)控機(jī)床主軸上設(shè)計(jì)有刀具自動(dòng)裝卸、主軸準(zhǔn)停裝置和主軸孔內(nèi)的切屑清除裝置。（5）主軸變速迅速可靠 數(shù)控機(jī)床的變速是按照控制指令自動(dòng)進(jìn)行的，因此變速機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動(dòng)操作的要求。由于數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)采用了可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速的電動(dòng)機(jī)，機(jī)械變檔一般又采用液壓缸推動(dòng)滑移齒輪實(shí)現(xiàn)，因此變速穩(wěn)定可靠。第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電

10、氣配置特點(diǎn)6.1.3 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的作用： 接受數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的進(jìn)給脈沖，經(jīng)放大和轉(zhuǎn)換后驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn) ： 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)必須對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的位置和速度同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，除了要求具有較高的定位精度外，還應(yīng)具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。主要采取的措施： 1)采用貼塑導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌和滾珠絲杠螺母副等低摩擦的傳動(dòng)副，減小運(yùn)動(dòng)副之間的摩擦力；2)減小傳動(dòng)系統(tǒng)折算到驅(qū)動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高工作臺(tái)跟蹤指令的快速反應(yīng)能力。第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置1-滾珠絲杠螺母副 2-滾動(dòng)導(dǎo)軌副圖6-14 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)副 第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣

11、配置1.數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)的特點(diǎn) 1）傳動(dòng)精度和剛度高 傳動(dòng)精度是指伺服系統(tǒng)的輸入量與驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)際位移量的精確程度。其精度和剛度，從機(jī)械方面考慮主要取決于傳動(dòng)間隙、傳動(dòng)裝置及其支承結(jié)構(gòu)的精度和剛度。因此，進(jìn)給系統(tǒng)采取施加預(yù)緊力或其它消除間隙的措施和通過提高各個(gè)零件的精度、剛度以及對(duì)絲杠螺母副、支承部件施加預(yù)緊力來提高傳動(dòng)精度和剛度。 2）靈敏度高 靈敏度即動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，是指系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間以及驅(qū)動(dòng)裝置的加速能力。在數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)中，普遍采用滾珠絲杠螺母副、靜壓絲杠螺母副、減摩擦滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌及靜壓導(dǎo)軌來減少運(yùn)動(dòng)件間的摩擦阻力和動(dòng)、靜摩擦力之差，從而提高系統(tǒng)的靈敏度。第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置

12、與電氣配置 3）穩(wěn)定性好 系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在起動(dòng)狀態(tài)或受外界干擾作用下，經(jīng)過幾次衰減振蕩后，能迅速地穩(wěn)定在新的或原來的平衡狀態(tài)的能力。 穩(wěn)定性與系統(tǒng)的慣性、剛性、阻尼等有關(guān)。進(jìn)給系統(tǒng)中每個(gè)零件的慣量對(duì)伺服系統(tǒng)的啟動(dòng)和制動(dòng)特性都有直接影響，特別是高速運(yùn)動(dòng)的零件，在滿足強(qiáng)度和剛度的前提下，應(yīng)盡可能減小執(zhí)行部件的質(zhì)量，減小旋轉(zhuǎn)零件的直徑和質(zhì)量，合理的配置各元件，以減少運(yùn)動(dòng)部件的慣量。 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)要有適度阻尼，阻尼雖然會(huì)降低系統(tǒng)的靈敏度，但可增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性，適度的阻尼可保證運(yùn)動(dòng)部件抗干擾的能力。第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置6.2 數(shù)控機(jī)床的輔助裝置6.2.1 自動(dòng)換刀裝置數(shù)控機(jī)床為

13、了能在工件一次裝夾中完成多道加工工序，縮短輔助時(shí)間，減少多次安裝工件所引起的的誤差，必須帶有自動(dòng)換刀裝置。自動(dòng)換刀裝置應(yīng)當(dāng)滿足換刀時(shí)間短、刀具重復(fù)定位精度高、刀具儲(chǔ)存量足夠、刀庫占地面積小以及安全可靠等基本要求。自動(dòng)換刀裝置的結(jié)構(gòu)取決于機(jī)床的類型、工藝范圍及刀具的種類和數(shù)量等。自動(dòng)換刀裝置主要有回轉(zhuǎn)刀架換刀裝置、多主軸轉(zhuǎn)塔頭換刀裝置和帶刀庫的自動(dòng)換刀裝置。第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置自動(dòng)換刀裝置6.2.1 自動(dòng)換刀裝置類別形式 特點(diǎn) 適用范圍 轉(zhuǎn)塔式 回轉(zhuǎn)刀架 多為順序換刀，換刀時(shí)間短、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、容納刀具較少 各種數(shù)控車床，數(shù)控車削加工中心 轉(zhuǎn)塔頭 順序換刀，換刀時(shí)間短，刀具主軸都集

14、中在轉(zhuǎn)塔頭上，結(jié)構(gòu)緊湊。但剛性較差，刀具主軸數(shù)受限制 數(shù)控鉆、鏜、銑床 刀庫式 刀具與主軸之間直接換刀 換刀運(yùn)動(dòng)集中，運(yùn)動(dòng)部件少。但刀庫容量受限。 各種類型的自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床，尤其是對(duì)使用回轉(zhuǎn)類刀具的數(shù)控鏜、銑床類立式、臥式加工中心機(jī)床，要根據(jù)工藝范圍和機(jī)床特點(diǎn)，確定刀庫容量和自動(dòng)換刀裝置類型 用機(jī)械手配合刀庫進(jìn)行換刀 刀庫只有選刀運(yùn)動(dòng)，機(jī)械手進(jìn)行換刀運(yùn)動(dòng)，刀庫容量大 第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置1）回轉(zhuǎn)刀架換刀裝置回轉(zhuǎn)刀架，是一種最簡單的自動(dòng)換刀裝置，多為順序換刀，換刀時(shí)間短、結(jié)構(gòu)簡單緊湊，但容納刀具較少。常用于數(shù)控車床，車削加工中心。根據(jù)不同的加工對(duì)象，它可以設(shè)計(jì)成四方刀架、六角刀架

15、等多種形式?；剞D(zhuǎn)刀架可在回轉(zhuǎn)軸徑向和軸向安裝或夾持各種不同用途的刀具，并按數(shù)控裝置的指令，通過回轉(zhuǎn)刀架的轉(zhuǎn)位實(shí)現(xiàn)換刀。回轉(zhuǎn)刀架的工位數(shù)最多可達(dá)20余個(gè)，但最常用的是8、10、12和16工位4種。 圖6-39回轉(zhuǎn)刀架第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置1.換刀裝置2）多主軸轉(zhuǎn)塔頭換刀裝置通過多主軸轉(zhuǎn)塔頭的轉(zhuǎn)位來換刀是一種比較簡單的換刀方式。在使用旋轉(zhuǎn)刀具的數(shù)控鏜銑床中，常用多主軸轉(zhuǎn)塔頭換刀裝置。在轉(zhuǎn)塔的各主軸頭上，根據(jù)加工的工序預(yù)先安裝所用刀具，轉(zhuǎn)塔依次轉(zhuǎn)位，將所需要刀具的主軸轉(zhuǎn)到工作位置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀，同時(shí)接通主傳動(dòng)，不處在工作位置的主軸便與主傳動(dòng)脫開。第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置圖6-4

16、0多主軸轉(zhuǎn)塔頭這種機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)塔頭就是一個(gè)轉(zhuǎn)塔刀庫，采用轉(zhuǎn)塔頭轉(zhuǎn)位更換主軸頭。主軸頭有臥式和立式兩種。轉(zhuǎn)塔主軸頭換刀通常只適用于工序較少，精度要求不太高的零件在數(shù)控機(jī)床上加工。 圖6-41多主軸轉(zhuǎn)塔頭數(shù)控機(jī)床第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置刀庫是用來存儲(chǔ)加工刀具及輔助工具的地方。通過機(jī)械手實(shí)現(xiàn)與主軸上刀具的互換，加工時(shí)調(diào)用所需的刀具，一個(gè)加工操作完成后調(diào)回刀具。刀庫的形式和容量要根據(jù)機(jī)床的工藝范圍來確定。（1）刀庫的形式盤式刀庫鏈?zhǔn)降稁旃妮啅梻}式刀庫 格子箱式刀庫 2.刀庫第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置（1）刀庫的形式目前在加工中心上用得較普遍的有盤式刀庫和鏈?zhǔn)降稁?。密集形的鼓輪彈倉式或

17、格子式刀庫，雖然占地面積小，結(jié)構(gòu)緊湊，在相同的空間內(nèi)可容納的刀具數(shù)目較多，但是由于它的選刀和取刀動(dòng)作復(fù)雜，現(xiàn)在已很少用于單機(jī)加工中心，多用于柔性制造系統(tǒng)（FMS）的集中供刀系統(tǒng)。 第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置盤式刀庫結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用較多，但由于刀具環(huán)形排列，空間利用率低，因此刀具在盤中多采用雙環(huán)或多環(huán)排列，以增加空間利用率。但這樣做會(huì)使刀庫的外徑過大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量過大，選刀時(shí)間過長，因此盤式刀庫一般用于刀具較少的刀庫，刀具的存儲(chǔ)量一般為1540把。第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置圖6-42盤式刀庫圖6-43帶盤式刀庫數(shù)控機(jī)床 鏈?zhǔn)降稁旖Y(jié)構(gòu)緊湊，刀庫容量較大，鏈環(huán)的形狀可以根據(jù)機(jī)床的布局制成各

18、種形狀，也可將換刀位突出以便于換刀。當(dāng)鏈?zhǔn)降稁煨枰黾拥毒邤?shù)量時(shí)，只需增加鏈條的長度即可。在一定范圍內(nèi)，不用改變線速度和慣量。一般當(dāng)?shù)毒邤?shù)量在30120把時(shí)，多采用鏈?zhǔn)降稁?。?章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置 圖6-44鏈?zhǔn)降稁?圖6-45帶鏈?zhǔn)降稁斓臄?shù)控機(jī)床單環(huán)鏈?zhǔn)降稁?； (b) 多環(huán)鏈?zhǔn)降稁?第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置 鼓輪彈倉式刀庫結(jié)構(gòu)十分緊湊，在相同的空間內(nèi)，它的刀庫容量最大，但選刀和取刀的動(dòng)作較復(fù)雜。刀具呈軸向布置多層鼓輪式刀庫，刀庫容量大，需徑向裝、取刀。 第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置圖6-46鼓輪彈倉式刀庫 圖6-47多層鼓輪式式刀庫格子箱式刀庫格子箱式刀庫，有縱

19、橫排列十分整齊的很多格子，每個(gè)格子中均有一個(gè)刀座，可存儲(chǔ)一把刀具，刀庫容量較大，結(jié)構(gòu)緊湊，空間利用率高，但布局不靈活，通常將刀庫安裝在工作臺(tái)上，有時(shí)甚至在使用一側(cè)的刀具時(shí)，必須更換另一側(cè)的刀座板。格子箱式有單面式和多面式兩種。 圖6-48單面格子箱式刀庫 圖6-49多面格子箱式刀庫 第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置（2）刀具的選擇方法刀庫的選刀方式 順序選刀 任意選刀第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置順序選刀 刀庫中的刀具位置嚴(yán)格按所需加工零件的加工順序排列，加工時(shí)按順序調(diào)刀。 優(yōu)點(diǎn)：刀庫的驅(qū)動(dòng)和控制簡單，無需刀具識(shí)別裝置，維護(hù)簡單。 缺點(diǎn)：加工不同的工件時(shí)必須重新調(diào)整刀庫中的刀具順序，操作

20、繁瑣，降低系統(tǒng)的柔性。加工同一工件時(shí)各工序的刀具不能重復(fù)使用，增加了刀具數(shù)量和刀庫存儲(chǔ)量，而且由于刀具的尺寸誤差也容易造成加工精度的不穩(wěn)定。為避免加工事故，操作人員必須在加工前仔細(xì)檢查刀具的排列順序。 這種方式適合加工批量較大、工件品種數(shù)量較少的中小型自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床。 第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置任意選刀 需預(yù)先將刀庫中的每把刀具（或每個(gè)刀座）進(jìn)行編碼，使之具有可識(shí)別的代碼。因此刀具在刀庫中的位置不必按照零件的加工順序排列。換刀時(shí)，通過刀具或刀座識(shí)別裝置來識(shí)別和選擇所需的刀具。 優(yōu)點(diǎn)：刀庫中刀具的排列順序與加工零件的加工順序無關(guān)，增加了系統(tǒng)的柔性。同一工具可供不同工件、不同工步共同使用

21、，減少刀具數(shù)量和刀庫存儲(chǔ)量。 缺點(diǎn)：需設(shè)置刀具識(shí)別裝置，使刀庫的控制與驅(qū)動(dòng)復(fù)雜。需對(duì)刀具或刀座編碼，增加了輔助工作量。維護(hù)比順序選刀方式要復(fù)雜。 這種方式適合于多品種小批量的隨機(jī)生產(chǎn)，并可加工較復(fù)雜的零件。 第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置（3）刀具交換裝置數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置中，實(shí)現(xiàn)刀庫與機(jī)床主軸之間傳遞和裝卸刀具的裝置。刀具的交換方式和它們的具體結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)床的生產(chǎn)率和工作可靠性有著直接的影響。刀具的交換裝置通常有利用刀庫與機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)刀具交換的裝置和采用機(jī)械手的刀具交換裝置。 第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置 無機(jī)械手交換刀具方式 無機(jī)械手的換刀系統(tǒng)一般是采用把刀庫放在主軸箱

22、可以運(yùn)動(dòng)到的位置，同時(shí)，刀庫中刀具的存放方向一般與主軸上的裝刀方向一致。換刀時(shí)，由主軸運(yùn)動(dòng)到刀庫上的換刀位置，利用主軸直接取走或放回刀具。它的刀庫安裝在機(jī)床工作臺(tái)的一端，當(dāng)某一把刀具加工完畢從工件上退出后，即開始換刀。 第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置 帶機(jī)械手交換刀具方式 采用機(jī)械手進(jìn)行刀具交換方式在加工中心中應(yīng)用最為廣泛。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， 并把下一工步所需要的刀具從刀庫中取出來裝入主軸繼續(xù)進(jìn)行加工的功能部件。對(duì)機(jī)械手的具體要求是迅速可靠，準(zhǔn)確協(xié)調(diào)。由于不同的加工中心所使用的換刀機(jī)械手也不盡相同。 第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置從手臂的類

23、型來看，有單臂、雙臂機(jī)械手。第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置6.2.2 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)是數(shù)控機(jī)床不可缺少的重要部件。 分度工作臺(tái)、數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)作用：使數(shù)控機(jī)床能按照指令進(jìn)行分度或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，完成指定的加工工序。分度工作臺(tái)：將工件分度轉(zhuǎn)位，實(shí)現(xiàn)分別加工工件的各個(gè)表面的目的。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)：除了分度和轉(zhuǎn)位的功能之外，還能實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 。兩者區(qū)別：是否能實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置（1）分度工作臺(tái)只能夠完成分度運(yùn)動(dòng)而不能實(shí)現(xiàn)圓周運(yùn)動(dòng) 。只能完成一定的回轉(zhuǎn)度數(shù)。只能夠完成分度運(yùn)動(dòng)， 而不能實(shí)現(xiàn)圓周運(yùn)動(dòng)，并且它的分度運(yùn)動(dòng)只能回轉(zhuǎn)規(guī)定的角度（如90、60或45等）。 分

24、度工作臺(tái)是按照數(shù)控系統(tǒng)的指令，在需要分度時(shí),工作臺(tái)連同工件按規(guī)定的角度回轉(zhuǎn)，將工件轉(zhuǎn)位換面，在加工過程中實(shí)現(xiàn)工件一次裝夾、多個(gè)面加工的工序集中式加工，提高數(shù)控機(jī)床的加工效率，有時(shí)也可采用手動(dòng)分度。 分度工作臺(tái)第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置（2）數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 為了擴(kuò)大數(shù)控機(jī)床的加工性能，適應(yīng)某些零件加工的需要，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，除了X、Y、Z三個(gè)直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之外，還可以有繞X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)圓周運(yùn)動(dòng)，分別稱為A、B、C軸，這種圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，一般由數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)來實(shí)現(xiàn)。 第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 加工動(dòng)作視頻 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)除了可以實(shí)現(xiàn)圓周運(yùn)動(dòng)之外，還可以完

25、成分度運(yùn)動(dòng)。例如：加工分度盤的軸向孔，若采用間歇分度轉(zhuǎn)位結(jié)構(gòu)進(jìn)行分度轉(zhuǎn)位結(jié)構(gòu)進(jìn)行分度，由于它的分度數(shù)有限，因而帶來極大不便，若采用數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行加工就比較方便。數(shù)控分度頭數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)有開環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)和閉環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)兩種。開環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)和開環(huán)直線進(jìn)給機(jī)構(gòu)一樣，可以由功率步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由控制系統(tǒng)指定的脈沖數(shù)來決定轉(zhuǎn)位角度，沒有其他的定位元件。因此要求傳動(dòng)精度高，傳動(dòng)間隙盡量小。閉環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)有轉(zhuǎn)動(dòng)角度的測(cè)量元件，所測(cè)量的結(jié)果經(jīng)反饋與指令值進(jìn)行比較，按閉環(huán)原理進(jìn)行工作，使轉(zhuǎn)臺(tái)分度精度更高。帶交換托盤的多齒盤回轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置6.2.3

26、液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)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)以及刀具的松開和拉緊，圖6-60為數(shù)控機(jī)床液壓裝置控制的機(jī)械手換刀。主軸的自動(dòng)松開、夾緊。機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的制動(dòng)和離合器的控制，齒輪的撥叉換擋等。機(jī)床的潤滑、冷卻，防護(hù)罩、門的自動(dòng)開關(guān)。工作臺(tái)的松開夾緊，交換工作臺(tái)的自動(dòng)交換動(dòng)作等。機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的平衡。如機(jī)床主軸箱的重力平衡、刀庫機(jī)械手的平衡等。第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置液壓與氣動(dòng)裝置的功能如下：數(shù)控機(jī)床液壓裝置控制的機(jī)械手換刀 動(dòng)作視頻（盤式刀庫與換刀）第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置6.2.4 冷卻系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床是高精度、高效率、高投入成本的機(jī)床，為提高生產(chǎn)效率，盡可能地發(fā)揮

27、其作用，一般要求24h不停機(jī)連續(xù)工作。當(dāng)數(shù)控機(jī)床在進(jìn)行高速大功率切削時(shí)伴隨大量的切削熱產(chǎn)生，使刀具、工件和內(nèi)部機(jī)床的溫度上升，進(jìn)而影響刀具的壽命、工件加工質(zhì)量和機(jī)床的精度。在數(shù)控機(jī)床中，良好的工件切削冷卻具有重要的意義，切削液不僅于切削過程中冷卻刀具與工件，同時(shí)也起到在刀具與工件之間的潤滑、排屑清理、防銹等作用。通常在CAM生成的程序代碼中會(huì)自動(dòng)加入切削液開關(guān)指令。手動(dòng)加工時(shí)機(jī)床操作面板上的切削液開/停按鈕可起動(dòng)切削液電動(dòng)機(jī)，送出切削液。第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置6.2.5 潤滑系統(tǒng)要保證數(shù)控機(jī)床可靠穩(wěn)定的工作，除了在機(jī)械結(jié)構(gòu)和數(shù)控系統(tǒng)等方面要達(dá)到一定的要求之外，良好的潤滑也是不可忽視的部分，它們對(duì)延長數(shù)控機(jī)床的使用壽命、提高切削效率、保證工作正常具有十分重要的作用。數(shù)控機(jī)床的潤滑系統(tǒng)主要包括對(duì)機(jī)床導(dǎo)軌、傳動(dòng)齒輪、滾珠絲杠、主軸箱等的潤滑。潤滑的形式有：電動(dòng)間歇潤滑泵和定量式集中潤滑泵等，潤滑泵內(nèi)的過濾器需定期清洗、更換，一般每年更換一次。 數(shù)控機(jī)床自動(dòng)潤滑泵 第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置6.2.6 排屑裝置數(shù)控機(jī)床在單位時(shí)間內(nèi)金屬切屑量大大高于普通機(jī)床。工件在加工過程中會(huì)產(chǎn)生大量的切屑。這些切屑占據(jù)一定的加工區(qū)域，如果不及時(shí)排除，就會(huì)覆蓋或纏繞在工件或刀具上，阻礙機(jī)械加工的順利進(jìn)行。并且，熾熱的