第7章 數(shù)控機(jī)床輔助機(jī)構(gòu)

第七章數(shù)控機(jī)床的輔助機(jī)構(gòu)2/1/202317.1數(shù)控機(jī)床用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)

7.2高速動(dòng)力卡盤、尾座與分度頭

7.3萬(wàn)能銑頭

7.4自動(dòng)排屑裝置

7.5典型數(shù)控機(jī)床的安全防護(hù)系統(tǒng)第七章數(shù)控機(jī)床的輔助機(jī)構(gòu)

2/1/20232回轉(zhuǎn)工作臺(tái)作用數(shù)控機(jī)床的圓周進(jìn)給由回轉(zhuǎn)工作臺(tái)完成，稱之為數(shù)控機(jī)床的旋轉(zhuǎn)軸，繞Ｘ、Ｙ、Ｚ三個(gè)坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的工作臺(tái)分別稱為A、B、C軸，也稱為第4、5、6軸。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可以與Ｘ、Ｙ、Ｚ三個(gè)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，從而加工出各種曲面和曲線等復(fù)雜的形狀?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)對(duì)于自動(dòng)換刀多工序的加工中心是必備的部件。7.1數(shù)控機(jī)床用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)37.1數(shù)控機(jī)床用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)數(shù)控機(jī)床中常用的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)有分度工作臺(tái)和數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和分度工作臺(tái)是數(shù)控銑、鏜床常用附件，可使數(shù)控銑床增加一個(gè)數(shù)控軸，擴(kuò)大數(shù)控銑床功能。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)適用于板類和箱體類工件的連續(xù)回轉(zhuǎn)表面和多面加工；分度工作臺(tái)用于軸類、套類工件的圓柱面上和端面上的加工。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和分度工作臺(tái)可通過(guò)接口由機(jī)床的數(shù)控裝置控制，也可由獨(dú)立的數(shù)控裝置控制。47.1數(shù)控機(jī)床用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)一、分度工作臺(tái)分度工作臺(tái)是按照數(shù)控系統(tǒng)的指令，在需要分度時(shí)工作臺(tái)連同工件回轉(zhuǎn)規(guī)定的角度，有時(shí)也可采用手動(dòng)分度。分度工作臺(tái)只能夠完成分度運(yùn)動(dòng)，不能實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，并且它的分度運(yùn)動(dòng)只能完成一定的回轉(zhuǎn)度數(shù)如90°、60°或45°等。需要專門的定位元件。分度工作臺(tái)主要有兩種形式：定位銷式分度工作臺(tái)和鼠牙盤式分度工作臺(tái)。前者的定位分度主要靠工作臺(tái)的定位銷和定位孔實(shí)現(xiàn)，分度的角度取決于定位孔在圓周上的分布數(shù)量。鼠牙盤式分度工作臺(tái)定位分度主要靠工作臺(tái)的上下鼠牙盤端齒的嚙合，分度的角度取決于鼠牙盤的齒數(shù)。57.1數(shù)控機(jī)床用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)1．鼠牙盤式分度工作臺(tái)鼠牙盤式分度工作臺(tái)主要由工作臺(tái)面底座、夾緊液壓缸、分度液壓缸和鼠牙盤等零件組成，其結(jié)構(gòu)如圖7-1所示。2．定位銷式分度工作臺(tái)圖7-2所示是自動(dòng)換刀數(shù)控臥式鏜銑床的分度工作臺(tái)。6數(shù)控分度頭7

數(shù)控分度頭8數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)簡(jiǎn)稱數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)。數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)給。在結(jié)構(gòu)上和數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有許多共同之點(diǎn)。不同之點(diǎn)在于數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的是直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，而數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)的是圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)分為開環(huán)和閉環(huán)兩種。二、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)91．開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和開環(huán)直線進(jìn)給機(jī)構(gòu)一樣，都可以用功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)。圖7-3為自動(dòng)換刀數(shù)控立式鏜銑床數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)圖。2．閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)閉環(huán)數(shù)控工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)與開環(huán)的大致相同，其區(qū)別在于閉環(huán)數(shù)控旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)有轉(zhuǎn)動(dòng)角度的測(cè)量元件(圓光柵或圓感應(yīng)同步器)。如圖7-4所示為閉環(huán)數(shù)控旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)結(jié)構(gòu)圖。圖7-5為雙蝸桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。101112

13147.2高速動(dòng)力卡盤、尾座與分度頭一、高速動(dòng)力卡盤在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域，高速動(dòng)力卡盤一般只用于數(shù)控車床。為了提高數(shù)控車床的生產(chǎn)效率，對(duì)其主軸提出越來(lái)越高的要求，以實(shí)現(xiàn)高速甚至超高速切削?，F(xiàn)在有的數(shù)控車床可達(dá)到10000r/min。對(duì)于這樣高的轉(zhuǎn)速，一般的卡盤已不適用，而必須采用高速動(dòng)力卡盤才能保證安全可靠地進(jìn)行加工。1．產(chǎn)品介紹K93系列斜齒條式高速通孔動(dòng)力卡盤用于各種高速數(shù)控車床；KEF250型中空式高速動(dòng)力卡盤適用于轉(zhuǎn)速≤4500r/min的數(shù)控車床。圖7-6為中空式動(dòng)力卡盤結(jié)構(gòu)圖，圖中右端為KEF250型卡盤，左端為P24160A型液壓缸。15二、尾座數(shù)控車床尾座一般是在加工時(shí)對(duì)工件起輔助支承作用，它是由尾座體和尾座套筒兩部分組成。尾座體可在床身上移動(dòng)和固定。尾座套筒前端安裝頂針，套筒可以自動(dòng)伸出和縮回，利用頂尖對(duì)工件進(jìn)行支撐。16圖7-7尾座返回17如圖7-7所示為TND360數(shù)控車床的尾座結(jié)構(gòu)圖。尾座裝在床身導(dǎo)軌上，它可以根據(jù)工件的長(zhǎng)短調(diào)整位置，用拉桿加以?shī)A緊定位。頂尖裝在套筒的錐孔中。尾座套筒安裝在尾座體的圓孔中，并用平鍵導(dǎo)向，所以套筒只能軸向移動(dòng)。在尾座套筒尾部的孔中裝有一活塞桿，與尾座套筒一起構(gòu)成一個(gè)液壓缸。當(dāng)套筒液壓缸左腔進(jìn)壓力油時(shí)，右腔內(nèi)的油回油，套筒向前伸出；當(dāng)液壓缸右腔中進(jìn)壓力油時(shí)，左腔中的油回油，套筒向后回縮。

18數(shù)控分度頭數(shù)控銑床和加工中心等常用的附件。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、套類零件。它的作用是按照控制裝置的信號(hào)或指令作回轉(zhuǎn)分度或連續(xù)回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以使數(shù)控機(jī)床能完成指定的加工工序。數(shù)控分度頭可以有獨(dú)立的控制裝置控制，也可以通過(guò)相應(yīng)的接口由主機(jī)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(lái)完成。萬(wàn)能式的FK14系列數(shù)控分度頭用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(dǎo)程式蝸桿消除傳動(dòng)間隙。下一頁(yè)返回上一頁(yè)三、分度頭192.工作原理如圖5-14所示的FKNQ160型數(shù)控氣動(dòng)等分分度頭的工作原理如下：滑動(dòng)端齒盤4的左腔通入壓縮空氣后，借助彈簧6和滑動(dòng)銷軸3在鑲套內(nèi)平穩(wěn)地沿軸向右移。齒盤完全松開后，無(wú)觸點(diǎn)傳感器7發(fā)信號(hào)給控制裝置，這時(shí)分度活塞17開始運(yùn)動(dòng)，使棘爪15帶動(dòng)棘輪16進(jìn)行分度，每次分度角度為50。在分度活塞17下方有二個(gè)傳感器14，用于檢測(cè)活塞17的到位、返回位置并發(fā)出分度信號(hào)。當(dāng)分度信號(hào)與控制裝置預(yù)置信號(hào)重合時(shí)，分度臺(tái)剎緊，這時(shí)滑動(dòng)端齒盤4的右腔通入壓縮空氣，端齒盤嚙合，分度過(guò)程結(jié)束。為了防止棘爪返回時(shí)主軸反轉(zhuǎn)，在分度活塞17上安裝凸塊11，使驅(qū)動(dòng)銷10在返回過(guò)程中插入定位輪9的槽中，以防轉(zhuǎn)過(guò)位。下一頁(yè)返回上一頁(yè)2021如圖5-15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的后腔通入壓縮空氣后，主軸松開。松開信號(hào)由傳感器6發(fā)出。伺服電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)至選定的角度后，剎緊液壓缸的活塞4的前腔通入壓縮空氣，剎緊信號(hào)由傳感器5發(fā)出，剎緊完畢后，主機(jī)發(fā)信號(hào)，開始切削加工。當(dāng)工作臺(tái)完成一個(gè)工作循環(huán)后，工作臺(tái)返回零位，零們信號(hào)傳感器8發(fā)出零位到位信號(hào)。下一頁(yè)返回上一頁(yè)22圖5-15FK14160B數(shù)控分度頭返回23三、分度頭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(lái)完成。萬(wàn)能式的FKl4系列數(shù)控分度頭用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(dǎo)程蝸桿消除傳動(dòng)間隙。如圖7-8所示的FKNQl60型數(shù)控氣動(dòng)等分分度頭如圖7-9所示為FKl4160B型數(shù)控分度頭24四、APC工作臺(tái)自動(dòng)交換系統(tǒng)為了減少工件安裝、調(diào)整的輔助時(shí)間，提高自動(dòng)化生產(chǎn)水平，在數(shù)控車床、沖床等一類數(shù)控機(jī)床中，對(duì)工件的上下料可采用機(jī)械手或工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行工件自動(dòng)裝卸，該方式目前主要用于FMS系統(tǒng)中。對(duì)于加工中心，目前已比較多地采用了多工位托盤工件自動(dòng)交換機(jī)構(gòu)，即每臺(tái)加工中心至少配有兩個(gè)可自動(dòng)交換的托盤工作臺(tái)。當(dāng)其中一個(gè)托盤工作臺(tái)進(jìn)入封閉式的數(shù)控機(jī)床內(nèi)進(jìn)行自動(dòng)循環(huán)加工時(shí)，對(duì)另一個(gè)在機(jī)床外側(cè)的托盤工作臺(tái)，就可以進(jìn)行工件的裝卸調(diào)整。使工件的安裝調(diào)整時(shí)間與機(jī)床加工時(shí)間重合，從而節(jié)省了機(jī)床安裝工件的輔助時(shí)間。

257.3萬(wàn)能銑頭萬(wàn)能銑頭部件結(jié)構(gòu)見圖7-10，主要由前、后殼體12、5，法蘭3，傳動(dòng)軸Ⅱ、Ⅲ，主軸Ⅳ及兩對(duì)弧齒錐齒輪組成。267.4自動(dòng)排屑裝置一、排屑裝置在數(shù)控機(jī)床上的作用二．典型排屑裝置1．平板鏈?zhǔn)脚判佳b置如圖7-11a所示，該裝置以滾動(dòng)鏈輪牽引鋼質(zhì)平板鏈帶在封閉箱中運(yùn)轉(zhuǎn)，切屑用鏈帶帶出機(jī)床。2．刮板式排屑裝置如圖7-11b所示，該裝置的傳動(dòng)原理與平板鏈?zhǔn)交鞠嗤?，只是鏈板不同，它帶有刮板鏈板?．螺旋式排屑裝置如圖7-11c所示，該裝置是利用電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速裝置驅(qū)動(dòng)安裝在溝槽中的一根絞籠式螺旋桿進(jìn)行工作的。277.5典型數(shù)控機(jī)床的安全防護(hù)系統(tǒng)一、彈性皮腔彈性皮腔是一種可以任意組合的防護(hù)罩。彈性皮腔主要有兩大類：彈性縫制皮腔和彈性熱粘接腔。287.5典型數(shù)控機(jī)床的安全防護(hù)系統(tǒng)二、鎧甲皮腔鎧甲皮腔就是在皮腔上面安裝了一種性能好、重量小，但運(yùn)行靈活的鋼片防護(hù)層的防護(hù)裝置。297.5典型數(shù)控機(jī)床的安全防護(hù)系統(tǒng)三、鋼制伸縮式導(dǎo)軌防護(hù)罩如圖7-14所示，鋼制伸縮式防護(hù)罩是機(jī)床傳統(tǒng)防護(hù)形式。對(duì)防止切屑及其他尖銳東西的進(jìn)入起著有效防護(hù)作用。通過(guò)一定的結(jié)構(gòu)措施以及合適的刮屑板也可以有效地降低切屑液的滲入。307.5典型數(shù)控機(jī)床的安全防護(hù)系統(tǒng)在空間小且不需要嚴(yán)密防護(hù)的情況下，卷簾防護(hù)罩（如圖7-15所示）可以代替彈性皮腔防護(hù)罩?？梢运健⒋怪被蛉我饣旌戏较蛏习惭b使用。31圖7-1鼠齒盤式分度工作臺(tái)l、2、15、16-推桿3-下齒盤4-上齒盤

5、13-推力軸承6-活塞7-工作臺(tái)8-齒條活塞9-升降液壓缸上腔10-升降液壓缸下腔11-齒輪12-齒圈14、17-擋塊18-分度液壓缸右腔19-分度液壓缸左腔20、21-分度液壓缸進(jìn)回油管道22、23-升降液壓缸進(jìn)回油管道32圖7-2定位銷式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)1-工作臺(tái)2-轉(zhuǎn)臺(tái)軸3-六角螺釘4-軸套5-活塞6-定位套7-定位銷8-液壓缸9-齒輪10-活塞11-彈簧12-軸承13-止推螺釘14-活塞15-液壓缸16-管道17、18-軸承19-轉(zhuǎn)臺(tái)座33圖7-3開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)1-偏心環(huán)2、6-齒輪3-電動(dòng)機(jī)4-蝸桿5-墊圈7-調(diào)整環(huán)8、10-微動(dòng)開關(guān)9、11-檔塊12、13-軸承14-液壓缸15-蝸輪16-柱塞17-鋼球l8、19-夾緊瓦20-彈簧21-底座22-圓錐滾子軸承23-調(diào)整套24-支座34圖7-4閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)1-電液脈沖馬達(dá)2-偏心環(huán)3-主動(dòng)齒輪4-從動(dòng)齒輪5-銷釘6-鎖緊瓦7-套筒8-螺釘9-絲杠10-蝸桿11-蝸輪12、13-夾緊瓦14-液壓缸15-活塞16-彈簧17-鋼球18-底座19-光柵20、21-軸承35圖7-5雙蝸桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)1-軸向固定蝸桿2-軸向調(diào)整蝸桿3、5-調(diào)整墊4-鎖緊螺母36圖7-6KEF250型中空式動(dòng)力卡盤結(jié)構(gòu)圖l-卡爪2-T形塊3-平衡塊4-杠桿5-連接螺母6-滑體7-法蘭盤8-盤體9-扳手10-卡爪座11-防護(hù)盤12-法蘭盤13-前蓋14-液壓缸蓋15-緊定螺釘16-壓力管接頭17-后蓋18-罩殼19-漏油管接頭20-導(dǎo)油套21-液壓缸22-活塞23-二防轉(zhuǎn)支架24-導(dǎo)向桿25-安全閥26-中空拉桿37圖7-8FKNQ型數(shù)控氣動(dòng)等分分度頭結(jié)構(gòu)1—轉(zhuǎn)動(dòng)端齒盤2—定位端齒盤3—滑動(dòng)銷軸4—滑動(dòng)端齒盤5—鑲裝套6—彈簧7—無(wú)觸點(diǎn)傳感器8—主軸9—定位輪10—驅(qū)動(dòng)銷11—凸塊12—定位鍵13—壓板14—傳感器15—棘爪16—棘輪17—分度活塞38圖7-9FK14160B數(shù)控分度頭1-調(diào)整螺母2-壓板3-法蘭盤4-活塞5-剎緊信號(hào)傳感器6-松開信號(hào)傳感器7-雙導(dǎo)程蝸桿8-零位信號(hào)傳感器9-傳感器支座10