任務(wù)五 數(shù)控車床的認(rèn)知

s任務(wù)五數(shù)控車床的認(rèn)知能力目標(biāo)與講解思路掌握數(shù)控機(jī)床的分類.掌握數(shù)控機(jī)床的的組成各部分的功用.特點(diǎn)分類組成數(shù)控車床數(shù)控車床的特點(diǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)溜板與刀架實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化與普通車床比較隨著數(shù)控車床制造技術(shù)的不斷發(fā)展，形成了產(chǎn)品繁多、規(guī)格不一的局面。因而也出現(xiàn)了幾種不同的分類方法。數(shù)控系統(tǒng)按其功能不同，可分為以下幾種：（1）經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床如圖4－1所示，它們一般是在普通車床的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，并采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的開環(huán)伺服系統(tǒng)。其控制部分采用單板機(jī)或單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。此類車床結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，但無刀尖圓弧半徑自動(dòng)補(bǔ)償和恒線速度切削等功能。

數(shù)控車床的分類（2）全功能型數(shù)控車床。全功能型數(shù)控車床就是通常所說的“數(shù)控車床”，又稱標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控車床，即它的控制系統(tǒng)是標(biāo)準(zhǔn)型的，帶有高分辨率的CRT顯示器以及各種顯示、圖形仿真、刀具補(bǔ)償?shù)裙δ埽規(guī)в型ㄐ呕蚓W(wǎng)絡(luò)接口。全功能型數(shù)控車床采用閉環(huán)或半閉環(huán)控制的伺服系統(tǒng)，可以進(jìn)行多個(gè)坐標(biāo)軸的控制，具有高剛度、高精度和高效率等特點(diǎn)。圖4－2所示為某全功能型數(shù)控車床。

圖4－1經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床

圖4－2全功能型數(shù)控車床

（3）車削中心。車削中心是以全功能型數(shù)控車床為主體，并配置有刀庫、換刀裝置、分度裝置、銑削動(dòng)力頭和機(jī)械手等，以實(shí)現(xiàn)多工序復(fù)合加工的機(jī)床。在工件一次裝夾后，它可完成回轉(zhuǎn)類零件的車、銑、鉆、鉸、攻螺紋等多種加工工序。其功能全面，但價(jià)格較高。（4）FMC車床。FMC車床如圖4－3所示，它實(shí)際上是一個(gè)由數(shù)控車床、機(jī)器人等構(gòu)成的柔性加工單元。它能實(shí)現(xiàn)工件搬運(yùn)、裝卸的自動(dòng)化和加工調(diào)整準(zhǔn)備的自動(dòng)化。

圖4－3

FMC車床

2．按主軸的配置形式分類⑴臥式數(shù)控車床。其主軸軸線處于水平位置，其床身和導(dǎo)軌有多種布局形式，是應(yīng)用最廣泛的數(shù)控車床。⑵立式數(shù)控車床。其主軸軸線處于垂直位置，并有一個(gè)直徑很大的圓形工作臺供裝夾工件用。這類機(jī)床主要用于加工徑向尺寸大、軸向尺寸小的大型復(fù)雜零件。3．按刀架數(shù)量分類（1）單刀架數(shù)控車床（2）雙刀架數(shù)控車床

單刀架數(shù)控車床雙刀架數(shù)控車床臥式數(shù)控車床立式數(shù)控車床二、數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與傳統(tǒng)車床相比，數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)有以下特點(diǎn)：1)由于數(shù)控車床刀架的兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)分別由兩臺伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，所以它的傳動(dòng)鏈短。不必使用掛輪、光杠等傳動(dòng)部件，用伺服電動(dòng)機(jī)直接與絲杠聯(lián)結(jié)帶動(dòng)刀架運(yùn)動(dòng)。伺服電動(dòng)機(jī)絲杠間也可以用同步皮帶副或齒輪副聯(lián)結(jié)。2)多功能數(shù)控車床是采用直流或交流主軸控制單元來驅(qū)動(dòng)主軸，按控制指令作無級變速，主軸之間不必用多級齒輪副來進(jìn)行變速。為擴(kuò)大變速范圍，現(xiàn)在一般還要通過一級齒輪副，以實(shí)現(xiàn)分段無級調(diào)速，即使這樣，床頭箱內(nèi)的結(jié)構(gòu)已比傳統(tǒng)車床簡單得多。數(shù)控車床的另一個(gè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是剛度大，這是為了與控制系統(tǒng)的高精度控制相匹配，以便適應(yīng)高精度的加工。3)數(shù)控車床的第三個(gè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是輕拖動(dòng)。刀架移動(dòng)一般采用滾珠絲杠副。滾珠絲杠副是數(shù)控車床的關(guān)鍵機(jī)械部件之一，滾珠絲杠兩端安裝的滾動(dòng)軸承是專用鈾承，它的壓力角比常用的向心推力球輛承要大得多。這種專用軸承配對安裝，是選配的，最好在軸承出廠時(shí)就是成對的。4)為了拖動(dòng)輕便，數(shù)控車床的潤滑都比較充分，大部分采用油霧自動(dòng)潤滑。5)由于數(shù)控機(jī)床的價(jià)格較高、控制系統(tǒng)的壽命較長，所以數(shù)控車床的滑動(dòng)導(dǎo)軌也要求耐磨性好。數(shù)控車床一般采用鑲鋼導(dǎo)軌，這樣機(jī)床精度保持的時(shí)間就比較長，其使用壽命也可延長許多。6)數(shù)控車床還具有加工冷卻充分、防護(hù)較嚴(yán)密等特點(diǎn)，自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)一般都處于全封閉或半封閉狀態(tài)。7)數(shù)控車床一般還配有自動(dòng)排屑裝置。數(shù)控車床的布局三、數(shù)控車床的布局典型數(shù)控車床的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)組成，包括主軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、刀架、床身、輔助裝置(刀具自動(dòng)交換機(jī)構(gòu)、潤滑與切削液裝置、排屑、過載限位)等部分。數(shù)控車床床身導(dǎo)軌與水平面的相對位置如圖1-2所示，它有4種布局形式：圖1-2(a)平床身，圖1-2(b)斜床身，圖1-2(c)平床身斜滑板，圖1-2(d)為立床身。數(shù)控車床床身導(dǎo)軌與水平面的相對位置圖水平床身的工藝性好，便于導(dǎo)軌面的加工。水平床身配上水平放置的刀架可提高刀架的運(yùn)動(dòng)精度，一般可用于大型數(shù)控車床或小型精密數(shù)控車床的布局。但是水平床身由于下部空間小，故排屑困難。從結(jié)構(gòu)尺寸上看，刀架水平放置使得滑板橫向尺寸較長，從而加大了機(jī)床寬度方向的結(jié)構(gòu)尺寸。如下圖所示，臥式數(shù)控車床數(shù)控車床的加工對象和工藝裝備1、數(shù)控車床的加工對象精度要求高的零件表面粗糙度好的回轉(zhuǎn)體零件輪廓形狀復(fù)雜的零件帶一些特殊類型螺紋的零件超精密、超低表面粗糙度的零件2.數(shù)控車床的工藝裝備1）卡盤

液壓卡盤是數(shù)控車削加工時(shí)夾緊工件的重要附件，對一般回轉(zhuǎn)類零件可采用普通液壓卡盤；對零件被夾持部位不是圓柱形的零件，則需要采用專用卡盤；用棒料直接加工零件時(shí)需要采用彈簧卡盤。2）尾座

對軸向尺寸和徑向尺寸的比值較大的零件，需要采用安裝在液壓尾架上的活頂尖對零件尾端進(jìn)行支撐，才能保證對零件進(jìn)行正確的加工。尾架有普通液壓尾架和可編程液壓尾座。3）刀架

刀架是數(shù)控車床非常重要的部件。數(shù)控車床根據(jù)其功能，刀架上可安裝的刀具數(shù)量—般為8把、10把、12把或16把，有些數(shù)控車床可以安裝更多的刀具。

刀架的結(jié)構(gòu)形式一般為回轉(zhuǎn)式，刀具沿圓周方向安裝在刀架上，可以安裝徑向車刀、軸向車刀、鉆頭、鏜刀。車削加工中心還可安裝軸向銑刀、徑向銑刀。少數(shù)數(shù)控車床的刀架為直排式，刀具沿一條直線安裝。（三）工藝范圍與分類車床主要用于加工各種軸類、套筒類和盤類零件上的會(huì)轉(zhuǎn)變面。數(shù)控車床加工零件的尺寸精度可達(dá)IT5~IT6，表面粗糙度可達(dá)1.6um以下。數(shù)控車床主要可以分為數(shù)控臥式車床、數(shù)控立式車床和數(shù)控專用車床（如數(shù)控凸輪車床、數(shù)控曲軸車床、數(shù)控絲杠車床等），或分為普通數(shù)控車床和車削加工中心。數(shù)控車床的特點(diǎn)與發(fā)展（1）高精度（2）高效率（3）高柔性（4）高可靠性（5）工藝能力強(qiáng)（6）模塊化設(shè)計(jì)除此之外，數(shù)控車床還向進(jìn)一步提高主軸轉(zhuǎn)速、到家快速移動(dòng)以及轉(zhuǎn)位換刀速度，工藝和工序?qū)⒏訌?fù)合化和集中化發(fā)展；數(shù)控車床向多主軸、多刀架加工方向發(fā)展；為實(shí)現(xiàn)長時(shí)間無人化全自動(dòng)操作，數(shù)控車床向自動(dòng)化方向發(fā)展；機(jī)床的加工精度向更高方向發(fā)展。同時(shí)，數(shù)控車床也向簡易型發(fā)展。數(shù)控車床的布局形式數(shù)控車床的布局形式受到工件尺寸、質(zhì)量和形狀，機(jī)床生產(chǎn)率，機(jī)床精度，操縱方便、運(yùn)行安全與環(huán)境保護(hù)的要求的影響。隨著工件尺寸、質(zhì)量和形狀的變化，數(shù)控車床的布局可有臥式車床、落地式車床、單立柱式車床、雙立柱式車床和龍門移動(dòng)式車床的變化，如圖所示圖4－4工件的尺寸、質(zhì)量對車床布局的影響

數(shù)控臥式車床落地式車床數(shù)控立式車床數(shù)控車削加工中心數(shù)控臥式車床的結(jié)構(gòu)組成數(shù)控臥式車床主要加工軸類零件和直徑不太大的盤類零件。它是應(yīng)用數(shù)量最大的數(shù)控車床種類。數(shù)控車床加工零件如圖所示為某數(shù)控車床外形與組成部件圖4－6

TND360數(shù)控臥式車床的傳動(dòng)系統(tǒng)圖

數(shù)控車床的傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控車床的運(yùn)動(dòng)時(shí)通過傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。圖4－6

TND360數(shù)控臥式車床的傳動(dòng)系統(tǒng)圖

主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)數(shù)控車床主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的兩端部件是主電動(dòng)機(jī)與主軸，它的功用是把動(dòng)力源（電動(dòng)機(jī)）的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力傳遞給主軸，使主軸帶動(dòng)卡盤加持工件旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)，并滿足數(shù)控臥式車床主軸變速和換向的要求。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)是指機(jī)床上驅(qū)動(dòng)刀架實(shí)現(xiàn)縱向（Z向）和橫向（X向）運(yùn)動(dòng)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。（1）縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)由縱向直流伺服電動(dòng)機(jī)經(jīng)過安全聯(lián)軸器直接驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠螺母副驅(qū)動(dòng)機(jī)床上的縱向滑板實(shí)現(xiàn)縱向運(yùn)動(dòng)。（2）橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)是由橫向直流伺服電動(dòng)機(jī)通過齒數(shù)均為24的齒形帶輪，經(jīng)安全聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠螺母副，使橫向滑板實(shí)現(xiàn)橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。7.刀盤傳動(dòng)刀盤運(yùn)動(dòng)是指實(shí)現(xiàn)刀架上刀盤的轉(zhuǎn)動(dòng)和刀盤的開定位、定位與夾緊的運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)刀具的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。8.尾座套筒的驅(qū)動(dòng)尾座套筒的驅(qū)動(dòng)由液壓來實(shí)現(xiàn)。

9.數(shù)控車床傳動(dòng)系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)數(shù)控車床有三種運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)。這就是數(shù)控車床的主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)和輔助運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)。（1）主軸箱數(shù)控機(jī)床主軸箱是一個(gè)比較復(fù)雜的傳動(dòng)部件。表達(dá)主軸箱中各傳動(dòng)元件的結(jié)構(gòu)和裝配關(guān)系時(shí)常用展開圖。展開圖基本上是按傳動(dòng)鏈傳遞運(yùn)動(dòng)的先后順序，沿軸心線剖開，并展開在一個(gè)平面上的裝配圖。如圖4-7（2）主軸電機(jī)主軸電動(dòng)機(jī)是采用直流主軸伺服電動(dòng)機(jī)，無級調(diào)速，由安裝在主電動(dòng)機(jī)尾部的測速發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)速度反饋的。（3）變速軸變速軸(軸Ⅰ)是花鍵軸。(4)主軸組件數(shù)控機(jī)床的主軸是一個(gè)空心的階梯軸。主軸的內(nèi)孔是用于通過長的棒料及卸下頂尖時(shí)穿過鋼棒，也可用于通過氣動(dòng)、電動(dòng)及液壓夾緊裝置的機(jī)構(gòu)。主軸前端采用短圓錐法蘭盤式結(jié)構(gòu)，用于定位安裝卡盤和撥盤。如圖4-8主軸安裝在兩個(gè)支撐上，這種主軸轉(zhuǎn)速較高，要求的剛性也較高。后支撐為兩個(gè)角接觸球軸承，小口相對，接觸角皆為14。主軸軸承都屬超輕型。主軸軸承間隙必須在適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)下，這就要進(jìn)行間隙和過盈量調(diào)整。最后旋緊調(diào)整螺母的鎖緊螺釘。主軸軸承采用油脂潤滑，迷宮式密封。主軸上裝有兩個(gè)圓柱齒輪，齒數(shù)為86(模數(shù)m=2.5mm)和60(模數(shù)m=2mm)。(5)檢測軸檢測軸是階梯軸，通過兩個(gè)球軸承支撐在軸承套中。(6)主軸箱主軸箱的作用是支撐主軸和支撐主軸運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，主軸箱材料為密烘鑄鐵。主軸箱使用底部定位面在床身左端定位，并用螺釘緊固。

（四）進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)縱向滑板安裝在床身的導(dǎo)軌上，它可以沿床身導(dǎo)軌作縱向移動(dòng)。導(dǎo)軌的截面形狀是三角形導(dǎo)軌和平面導(dǎo)軌的組合。在滑動(dòng)導(dǎo)軌表面上涂有一層特殊的塑料層，動(dòng)靜摩擦系數(shù)相接近，摩擦系數(shù)小。為了防止由于切削力作用而使滑板顛覆，縱向滑板的前后裝有壓板，壓板與床身接觸部分的表面上也涂有塑料層。在滑板導(dǎo)軌1.縱向滑板進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)橫向滑板通過導(dǎo)軌安裝在縱向滑板的上面，做橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。橫向滑板的傳動(dòng)系統(tǒng)與縱向滑板傳動(dòng)系統(tǒng)相類似，