鉗工工藝學教案-第十二章

第十二章數(shù)控機床及其裝配§12-1數(shù)控機床的特點及組成 §12-2數(shù)控機床主要機械結構及特點§12-3數(shù)控機床機械部分的裝配§12-4數(shù)控機床的維護§12-1數(shù)控機床的特點及組成一、數(shù)控機床的特點1．柔性高2．加工精度高3．生產率高4．能進行復雜型面的加工，加工質量穩(wěn)定、可靠5．改善了勞動條件6．易實現(xiàn)生產管理現(xiàn)代化二、數(shù)控機床的組成數(shù)控機床是由數(shù)字程序實現(xiàn)控制的機床。常見的數(shù)控機床有數(shù)控車床、數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、數(shù)控加工中心等。CKA6150型數(shù)控車床外形圖數(shù)控機床的基本組成包括加工程序載體、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、測量反饋系統(tǒng)、機床本體和其他輔助裝置。數(shù)控機床的組成1．加工程序載體數(shù)控機床工作時，不需要工人直接去操作機床，要對數(shù)控機床進行控制，必須編制加工程序。零件加工程序包括機床上刀具和工件的相對運動軌跡、工藝參數(shù)（進給量主軸轉速等）和輔助運動等。將零件加工程序用一定的格式和代碼，存儲在一種程序載體上。2．數(shù)控裝置數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心，現(xiàn)代數(shù)控機床都采用計算機數(shù)控裝置，即CNC裝置。這種CNC裝置一般使用多個微處理器，以程序化的軟件形式實現(xiàn)數(shù)控功能，因此又稱軟件數(shù)控（SoftwareNC）。CNC系統(tǒng)是一種位置控制系統(tǒng)，它是根據(jù)輸入數(shù)據(jù)插補出理想的運動軌跡，然后輸出到執(zhí)行部件加工出所需要的零件。因此，數(shù)控裝置主要由輸入、處理和輸出三個基本部分構成。3．伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要組成部分，用于實現(xiàn)數(shù)控機床的進給伺服控制和主軸伺服控制。伺服系統(tǒng)的作用是把接受來自數(shù)控裝置的指令信息，經功率放大、整形處理后，轉換成機床執(zhí)行部件的直線位移或角位移運動。伺服系統(tǒng)包括驅動裝置和執(zhí)行機構兩大部分。驅動裝置由主軸驅動單元、進給驅動單元和主軸伺服電動機、進給伺服電動機組成。4．測量反饋系統(tǒng)其作用是將數(shù)控機床各坐標軸的實際位移值檢測出來并經反饋系統(tǒng)輸入到機床的數(shù)控裝置中，數(shù)控裝置對反饋回來的實際位移值與指令值進行比較，并向伺服系統(tǒng)輸出達到設定值所需的位移量指令。5．機床主體也稱機床主機，包括機床的主運動部件、進給運動部件、執(zhí)行部件和基礎部件，如底座、立柱、橫梁、工作臺、導軌等。6．數(shù)控機床的輔助裝置輔助裝置是保證充分發(fā)揮數(shù)控機床功能所必需的配套裝置，常用的輔助裝置包括：氣動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、潤滑裝置，回轉工作臺和數(shù)控分度頭，防護，照明等各種輔助裝置。三、數(shù)控機床的工作過程四、數(shù)控機床的分類1．按工藝用途分類（1）金屬切削類數(shù)控機床分別有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、數(shù)控鏜床以及加工中心等。（2）金屬成形類及特種加工類數(shù)控機床它是指金屬切削類以外的數(shù)控機床。數(shù)控彎管機、數(shù)控線切割機床、數(shù)控電火花成形機床等等都是這一類數(shù)控機床。2．按控制方式分類（1）開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)是指沒有位置檢測反饋裝置的控制方式。（2）半閉環(huán)控制系統(tǒng)半閉環(huán)控制系統(tǒng)是指在電動機軸或絲桿的端部裝有角位移、角速度檢測裝置，通過位置檢測反饋裝置反饋給數(shù)控裝置的比較器與輸入指令比較，用差值控制運動部件。（3）閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)是在機床最終的運動部件的相應位置安裝直線或回轉式檢測裝置，將直接測量到的位移或角位移反饋到數(shù)控裝置的比較器中，與輸入指令位移量比較，用差值控制運動部件?！?2-2數(shù)控機床主要機械結構及特點一、數(shù)控機床主要機械結構1．主傳動系統(tǒng)它包括動力源、傳動件及主運動執(zhí)行件（主軸）等，其功用是將驅動裝置的運動及動力傳給執(zhí)行件，以實現(xiàn)主切削運動。2．進給傳動系統(tǒng)它包括動力源、傳動件及進給運動執(zhí)行件（工作臺、刀架）等，其功用是將伺服驅動裝置的運動與動力傳給執(zhí)行件，以實現(xiàn)進給切削運動。3．基礎支承件它包括床身、立柱、導軌、滑座、工作臺等，它支承機床的各主要部件，并使它們在靜止或運動中保持相對正確的位置。4．輔助裝置輔助裝置視數(shù)控機床的不同而異，如自動換刀系統(tǒng)、液壓氣動系統(tǒng)、潤滑冷卻裝置等。XH7150立式加工中心斗笠式刀庫圓盤式刀庫鏈條式刀庫二、主要機械結構的特點1．主運動常用交流或直流電動機拖動，簡化了主傳動系統(tǒng)的機械結構。而且采用交或直流電動機拖動，轉速高、功率大、速度變換迅速可靠，且能無級變速。2．主軸部件和支承件均采用了剛度和抗振性較好的機械結構。3．采用了摩擦系數(shù)很低的塑料滑動導軌、滾動導軌、靜壓導軌，以提高數(shù)控機床運動的快速響應特性。4．進給傳動中，一方面采用無間隙的傳動裝置和元件，如既消除間隙又減少摩擦的滾珠絲杠螺母副、靜壓蝸桿蝸條副以及預加載荷的雙齒輪齒條副。另一方面采取消除措施，如偏心套式、錐度齒輪式及斜齒輪墊片錯齒式等消除結構。5．采用多主軸、多刀架結構以及刀具與工件的自動夾緊裝置、自動換刀裝置和自動排屑裝置、自動潤滑冷卻裝置等，減少了停機時間，提高了單位時間內的切削效率?！?2-3數(shù)控機床機械部分的裝配一、滾珠絲杠副的裝配1．滾珠絲杠副的結構（1）型面形狀常見的螺紋滾道型面形狀有單圓弧和雙圓弧兩種。（2）滾珠循環(huán)方式按滾珠在整個循環(huán)過程中與絲杠表面的接觸情況，滾珠的循環(huán)方式可分為內循環(huán)和外循環(huán)兩種。內循環(huán)方式的滾珠在循環(huán)過程中始終與絲杠表面保持接觸。滾珠絲杠副的內循環(huán)方式外循環(huán)方式中的滾珠在循環(huán)反向時，離開絲杠螺紋滾道，在螺母體內或體外做循環(huán)運動，常用的外循環(huán)方式有端蓋式、插管式和螺旋槽式。滾珠絲杠副的外循環(huán)方式1-彎管2-壓板3-絲杠4-滾環(huán)5-螺紋管道（3）滾珠絲杠副的預緊1）墊片調隙2）螺紋調隙3）齒差調隙間隙的調整量△S可以用下式計算：△S=P/（Z1Z2）式中P——螺距，mm；

Z1、Z2——齒數(shù)，Z2=Z1+1。齒差調隙1，4-螺母2，3-內齒輪2．滾珠絲杠副的支承（1）一端裝推力軸承（2）一端裝推力軸承，另一端裝向心球軸承（3）兩端裝推力軸承（4）兩端裝推力軸承及向心球軸承滾珠絲杠常用支承方式（5）使用滾珠絲杠專用軸承3．滾珠絲杠副的保護滾珠絲杠副必須用潤滑油或鋰基潤滑脂進行潤滑，用來提高耐磨性及傳動效率。潤滑脂加在螺紋滾道和安裝螺母的殼體空間內，而潤滑油則通過殼體上的油孔注入螺母空間內。制造誤差和預緊變形量以微米計算的滾珠絲杠副，對于潤滑油的質量和微小的磨損特別敏感。因此，有效地防護密封和保持潤滑油的清潔顯得十分必要。二、齒隙補償機構的裝配1．剛性調整法剛性調整法是指調整之后齒側間隙不能自動補償?shù)恼{整方法。偏心軸套式消除間隙結構錐齒輪消除間隙結構2．柔性調整法柔性調整法是指調整之后齒側間隙可以自動補償?shù)恼{整方法。軸向壓簧調整1、2-齒輪3-壓力彈簧4-鍵5-螺母6-軸7-寬斜齒輪周向彈簧調整1、2-齒輪3、8-凸耳4-彈簧

5、6-旋轉螺母7-調節(jié)螺釘三、鍵連接間隙補償機構的裝配數(shù)控機床進給傳動裝置中，齒輪等傳動件與軸上鍵連接的配合間隙，如同齒側間隙一樣，也會影響工件加工精度，應將其消除。鍵聯(lián)接間隙消除方法無鍵連接結構1-軸2-螺釘3、4-圓環(huán)5-內錐形脹套6-外錐形脹套7-傳動件四、數(shù)控機床的導軌1．滾動導軌滾動導軌的特點是：靈敏度高，摩擦阻力小，且其動靜摩擦因數(shù)相差甚微，因而運動均勻，尤其是低速運動時，不易產生爬行現(xiàn)象；定位精度高，運動平穩(wěn)，微量移動準確；磨損小，精度保持性好，壽命長；但抗振性較差，對防護要求高，結構復雜，制造較困難，成本較高。（1）滾動導軌塊滾動導軌塊的結構1-防護板2-端蓋3-滾柱4-導向片5-保持器6-本體（2）直線滾動導軌直線滾動導軌的結構1-導軌體2-側面密封墊3-保持器4-滾珠

5-端部密封墊6-端蓋7-滑塊8-潤滑油杯2．塑料滑動導軌塑料滑動導軌具有摩擦因數(shù)小，且動靜摩擦因數(shù)差值很小，能防止低速爬行現(xiàn)象，耐磨性、抗撕傷能力強，加工性和化學穩(wěn)定性好，工藝簡單，成本低，并具有良好的潤滑性和抗振性。塑料導軌多與鑄鐵導軌或淬硬的鋼導軌相配使用，有注塑導軌和貼塑導軌之分。（1）注塑導軌（2）貼塑導軌3．靜壓導軌靜壓導軌工作原理1、4-濾油器2-油泵3-溢流閥5-節(jié)流器

6-運動部件7-固定部件8-油箱§12-4數(shù)控機床的維護一、數(shù)控系統(tǒng)的維護1．嚴格遵守操作規(guī)程和日常維護制度。2．防止灰塵進入數(shù)控裝置內。漂浮的灰塵和金屬粉末容易引起元器件間絕緣電阻下降，從而出現(xiàn)故障甚至損壞元器件。3．定時清掃數(shù)控柜的散熱通風系統(tǒng)。4．經常監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的電源電壓，電源電壓范圍在額定值的85%～110%。5．定期更換存儲器用電池。6．數(shù)控機床不宜長期封存，長期不用會導致存儲系統(tǒng)故障，導致數(shù)據(jù)的丟失，要經常給數(shù)控系統(tǒng)通電或使數(shù)控機床運行溫機程序。7．做好備用電路板的維護二、機械部件的維護1．刀庫及換刀機械手的維護（1）用手動方式往刀庫上裝刀時，要保證安裝到位，檢查刀座上的鎖緊是否可靠。（2）嚴禁把超重、超長的刀具裝入刀庫，防止機械手換刀時掉刀或刀具與工件、夾具等發(fā)生碰撞。（3）采用順序選刀方式須注意刀具放置在刀庫上的順序是否正確。（4）注意保持刀具刀柄和刀套的清潔。（5）經常檢查刀庫的回零位置是否正確，檢查機床主軸回換刀點位置是否到位，并及時調整，否則不能完成換刀動作。（6）開機時，應先使刀庫和機械手空運行，檢查各部分工作是否正常，特別是各行程開關和電磁閥能否正常動作。2．滾珠絲杠副的維護（1）定期檢查、調整絲杠螺母副的軸向間隙，保證反向傳動精度和軸向剛度。（2）定期檢查絲杠支承與床身的連接是否松動以及支承軸承是否損壞。（3）采用潤滑脂的滾珠絲杠，每半年清洗一次絲杠上的舊油脂，更換新油脂。（4）注意避免硬質灰塵或切屑進入絲杠防護罩和工作過程中碰擊防護罩，防護裝置有損壞要及時更換。3．主傳動鏈的維護（1）定期調整主軸驅動帶的松緊程度。（2）防止各種雜質進入油箱，每年更換一次潤滑油。（3）保持主軸與刀