第5章數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)

第5章

數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)第5章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/291數(shù)控機(jī)床第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)5.1概述5.2

數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)

5.3

進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)

5.4

數(shù)控機(jī)床的刀具交換裝置

5.5

數(shù)控機(jī)床的布局

第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/292數(shù)控機(jī)床內(nèi)容提要本章將討論數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及典型部件等的功能、實(shí)現(xiàn)方法和安裝調(diào)試方法。第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/293數(shù)控機(jī)床5.1概述數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)，包括主軸運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給傳動(dòng)，與普通機(jī)床相比，省去了復(fù)雜的齒輪變速機(jī)構(gòu)。數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)由主軸電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和主軸部件組成。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由主軸電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)和導(dǎo)軌組成。第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/294數(shù)控機(jī)床5.1.1數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、自動(dòng)化程度高

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)床輔助技能（如自動(dòng)換刀，自動(dòng)冷卻）的控制。它必須利用伺服進(jìn)給系統(tǒng)代替普通機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)，并可以通過(guò)主軸調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主軸自動(dòng)變速。因此，在機(jī)械結(jié)構(gòu)上，數(shù)控機(jī)床的主軸箱、進(jìn)給變速箱結(jié)構(gòu)一般非常簡(jiǎn)單；齒輪、軸類(lèi)零件、軸承的數(shù)量大為減少；電動(dòng)機(jī)可以直接連接主軸和滾珠絲杠，不用齒輪；在使用直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)，電主軸的場(chǎng)合，甚至可以不用絲杠、主軸箱。在操作上，它不像普通機(jī)床那樣，需要操作者通過(guò)手柄進(jìn)行調(diào)整和變速，操作機(jī)構(gòu)比普通機(jī)床要簡(jiǎn)單多，許多機(jī)床甚至沒(méi)有手動(dòng)機(jī)械操作系統(tǒng)。此外，由于數(shù)控機(jī)床的大部分輔助動(dòng)作都可以通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的輔助技能（M技能）進(jìn)行控制，因此，常用的操作按鈕也較普通機(jī)床少。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作更方便，更簡(jiǎn)單2024/2/295數(shù)控機(jī)床5.1.1數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)廣泛采用高效、無(wú)間隙傳動(dòng)裝置和新技術(shù)、新產(chǎn)品

數(shù)控機(jī)床進(jìn)行的是高速、高精度加工，在簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)的同時(shí)，對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)裝置和元件也提出了更高的要求。高效、無(wú)間隙傳動(dòng)裝置和元件在數(shù)控機(jī)床上取得了廣泛的應(yīng)用。如：滾珠絲杠副、塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌等高效執(zhí)行部件，不僅可以減少進(jìn)給系統(tǒng)的摩擦阻力，提高傳動(dòng)效率；而且還可以使運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)和獲得較高的定位精度。特別是隨著新材料，新工藝的普及、應(yīng)用，高速加工已經(jīng)成為目前數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方向之一，快進(jìn)速度達(dá)到了每分鐘數(shù)十米，甚至上百米，主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到了每分鐘上萬(wàn)轉(zhuǎn)、甚至十幾萬(wàn)轉(zhuǎn)，采用電主軸、直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)、直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌等新產(chǎn)品、新技術(shù)已勢(shì)在必行。2024/2/296數(shù)控機(jī)床5.1.1數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)具有適應(yīng)無(wú)人化、柔性化加工的特殊部件

“工藝復(fù)合化”和“功能集成化”是無(wú)人化、柔性加工的基本要求，也是數(shù)控機(jī)床最顯著的特點(diǎn)和當(dāng)前的發(fā)展方向。因此，自動(dòng)換刀裝置（ATC）、動(dòng)力刀架、自動(dòng)換屑裝置、自動(dòng)潤(rùn)滑裝置等特殊機(jī)械部件是必不可少，有的機(jī)床還帶有自動(dòng)工作臺(tái)交換裝置（APC）?！肮δ芗苫笔钱?dāng)前數(shù)控機(jī)床的另一重要發(fā)展方向。在現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床上，自動(dòng)換刀裝置、自動(dòng)工作臺(tái)交換裝置等已經(jīng)成為基本裝置。隨著數(shù)控機(jī)床向無(wú)人化、柔性化加工發(fā)展，功能集成化更多體現(xiàn)在：工件的自動(dòng)裝卸、自動(dòng)定位，刀具的自動(dòng)對(duì)刀、破損檢測(cè)、壽命管理，工件的自動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)補(bǔ)償功能上，因此，國(guó)外還新近開(kāi)發(fā)了集中突破傳統(tǒng)機(jī)床界限，集鉆、銑、鏜、車(chē)、磨等加工于一體的所謂“萬(wàn)能加工機(jī)床”，大大提高了附加值，并隨之不斷出現(xiàn)新的機(jī)械部件。2024/2/297數(shù)控機(jī)床5.1.1數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)、零部件的要求高

高速、高效、高精度的加工要求，無(wú)人化管理以及工藝復(fù)合化、功能集成化，一方面可以大大的提高生產(chǎn)率，同時(shí)，也必然會(huì)使機(jī)床的開(kāi)機(jī)時(shí)間，工作負(fù)載隨之增加，機(jī)床必須在高負(fù)荷下，長(zhǎng)時(shí)間可靠工作。因此，對(duì)組成機(jī)床的各種零部件和控制系統(tǒng)的可靠性要求很高。此外，為了提高加工效率，充分發(fā)揮機(jī)床性能，數(shù)控機(jī)床通常都能夠同時(shí)進(jìn)行粗細(xì)加工。這就要求機(jī)床既能滿(mǎn)足大切削量的粗加工對(duì)機(jī)床的剛度、強(qiáng)度和抗震性的要求，而且也能達(dá)到精密加工機(jī)床對(duì)機(jī)床精度的要求。因此，數(shù)控機(jī)床的主軸電機(jī)的功率一般比同規(guī)格的普通機(jī)床大，主要部件和基礎(chǔ)件的加工精度通常比普通機(jī)床高，對(duì)組成機(jī)床各部件的動(dòng)、靜態(tài)性能以及熱穩(wěn)定性的精度保持性也提出了更高的要求。2024/2/298數(shù)控機(jī)床5.1.2數(shù)控機(jī)床對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的基本要求具有較高的靜、動(dòng)剛度和良好抗震性

機(jī)床的剛度反映了機(jī)床機(jī)構(gòu)抵抗變形的能力。機(jī)床變形產(chǎn)生的誤差，通常很難通過(guò)調(diào)整和補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ枰詮氐椎慕鉀Q。為了滿(mǎn)足數(shù)控機(jī)床高效、高精度、高可靠性以及自動(dòng)化的要求，與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床應(yīng)具有更高的精剛度。此外，為了充分發(fā)揮機(jī)床的效率，加大切削用量，還必須提高機(jī)床的抗震性，避免切削時(shí)產(chǎn)生的共振和顫振。而提高機(jī)構(gòu)的動(dòng)剛度是提高機(jī)床抗震性的基本途徑。2024/2/299數(shù)控機(jī)床5.1.2數(shù)控機(jī)床對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的基本要求具有較好的熱穩(wěn)定性

機(jī)床的熱變性是影響機(jī)床加工精度的主要因素之一。由于數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速、快速進(jìn)給都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)普通機(jī)床，機(jī)床又長(zhǎng)時(shí)間處于連續(xù)工作狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)、絲杠、軸承、導(dǎo)軌的發(fā)熱都比較嚴(yán)重，加上高速切削產(chǎn)生的切屑的影響，使得數(shù)控機(jī)床的熱變性影響比普通機(jī)床要嚴(yán)重得多。雖然在先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)具有熱變性補(bǔ)償功能，但是它并不能完全消除熱變性對(duì)于加工精度的影響，在數(shù)控機(jī)床上還應(yīng)采取必要的措施，盡可能減小機(jī)床的熱變性。2024/2/2910數(shù)控機(jī)床5.1.2數(shù)控機(jī)床對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的基本要求具有較高的運(yùn)動(dòng)精度和良好的低速穩(wěn)定性

利用伺服系統(tǒng)代替普通機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的主要特點(diǎn)。伺服系統(tǒng)最小的移動(dòng)量（脈沖當(dāng)量），一般只有0.001mm，甚至更?。蛔畹瓦M(jìn)給速度，一般只有1mm/min，甚至更低。這就要求進(jìn)給系統(tǒng)具有較高的運(yùn)動(dòng)精度，良好的跟蹤性能和低速穩(wěn)定性，才能對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的位置指令做出準(zhǔn)確的響應(yīng)，從而得到要求的定位精度。傳動(dòng)裝置的間隙直接影響著機(jī)床的定位精度，雖然在數(shù)控系統(tǒng)中可以通過(guò)間隙補(bǔ)償、單向定位等措施減小這一影響，但不能完全消除。特別是對(duì)于非均勻間隙，必須機(jī)械消除間隙措施，才能得到較好的解決。2024/2/2911數(shù)控機(jī)床5.1.2數(shù)控機(jī)床對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的基本要求具有良好的操作、安全防護(hù)性能

方便、舒適的操作性能，是操作者普遍關(guān)心的問(wèn)題。在大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床上，刀具和工件的裝卸、刀具和夾具的調(diào)整、還需要操作者完成，機(jī)床的維修更離不開(kāi)人，而且由于加工效率的提高，數(shù)控機(jī)床的工件裝卸可能比普通機(jī)床更加頻繁，因此良好的操作性能是數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)必須的問(wèn)題。數(shù)控機(jī)床是一種高度自動(dòng)化的加工設(shè)備，動(dòng)作復(fù)雜，高速運(yùn)動(dòng)部件較多，對(duì)機(jī)床動(dòng)作互鎖、安全防護(hù)性能的要求也比普通機(jī)床要高很多。同時(shí)，數(shù)控機(jī)床一般都有高壓、大流量的冷卻系統(tǒng)，為了防止切屑、冷卻液的飛濺，數(shù)控機(jī)床通常都應(yīng)采用封閉和半封閉的防護(hù)形式，增加防護(hù)性能。

2024/2/2912數(shù)控機(jī)床5.1.3提高數(shù)控機(jī)床性能的措施合理選擇數(shù)控機(jī)床的總體布局

機(jī)床的總體布局直接影響到機(jī)床的結(jié)構(gòu)和性能。合理選擇機(jī)床布局，不但可以使機(jī)械結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、合理、經(jīng)濟(jì)，而且能提高機(jī)床剛度、改善機(jī)床受力情況，提高熱穩(wěn)定性和操作性能，使機(jī)床滿(mǎn)足數(shù)控化的要求。如：在數(shù)控機(jī)床上采用斜床身布局，可以改善受力情況，提高床身的剛度，提高操作性能。臥式數(shù)控鏜床采用T形床身，框架結(jié)構(gòu)雙立柱、立柱移動(dòng)式（Z）布局，可以減少機(jī)床的機(jī)構(gòu)層次，大大提高機(jī)床結(jié)構(gòu)剛度和加工精度，精度的穩(wěn)定性好，熱變性的影響小。在高速加工機(jī)床上，則通過(guò)采用固定門(mén)式立柱、“箱中箱”等特殊的布局型式，以最大限度地降低運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量，提高機(jī)床部件的快進(jìn)速度和加速度，以滿(mǎn)足高速加工的需要。2024/2/2913數(shù)控機(jī)床5.1.3提高數(shù)控機(jī)床性能的措施提高結(jié)構(gòu)件的剛度

結(jié)構(gòu)的剛度直接影響機(jī)床的精度和動(dòng)態(tài)性能。機(jī)床的剛度主要決定于組成機(jī)械系統(tǒng)的部件質(zhì)量、剛度、阻尼、固有頻率以及負(fù)載激振頻率等。提高機(jī)床結(jié)構(gòu)剛度主要措施有：改善機(jī)械部分構(gòu)件；利用平衡機(jī)構(gòu)補(bǔ)償部件變性；改善善構(gòu)件間的連接形式；縮短傳動(dòng)鏈，適當(dāng)加大傳動(dòng)軸，對(duì)軸承和滾珠絲杠等傳動(dòng)部件進(jìn)行預(yù)緊等等。2024/2/2914數(shù)控機(jī)床5.1.3提高數(shù)控機(jī)床性能的措施提高機(jī)床抗振性

高速轉(zhuǎn)動(dòng)零部件的動(dòng)態(tài)不平衡力與切削產(chǎn)生的振動(dòng)，是引起機(jī)床振動(dòng)的主要原因。提高數(shù)控機(jī)床抗振性的主要措施有：對(duì)機(jī)床高速旋轉(zhuǎn)部件，特別是主軸部件進(jìn)行動(dòng)平衡，對(duì)傳動(dòng)部件進(jìn)行消隙處理，減少機(jī)床激振力；提高機(jī)械部件的靜態(tài)剛度和固有頻率，避免共振，在機(jī)床結(jié)構(gòu)大件中充填阻尼材料，在大件表面噴涂阻尼涂層抑制振動(dòng)等。2024/2/2915數(shù)控機(jī)床5.1.3提高數(shù)控機(jī)床性能的措施改善機(jī)床的熱變形

引起機(jī)床熱變形的主要原因是機(jī)床內(nèi)部熱源發(fā)熱，摩擦以及切削產(chǎn)生的發(fā)熱。減少機(jī)床熱變形的措施主要有：采用伺服電動(dòng)機(jī)和主軸電動(dòng)機(jī)、變量泵等低能耗執(zhí)行元件，減少熱量的產(chǎn)生；簡(jiǎn)化傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，減少傳動(dòng)齒輪、傳動(dòng)軸，采用低摩擦系數(shù)的導(dǎo)軌和軸承，減少摩擦發(fā)熱；改善散熱條件、增加隔熱措施、對(duì)發(fā)熱部件（如：電柜、絲桿、油箱等）進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，吸收熱量，避免溫升；采用對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使部件均勻受熱；對(duì)切削部分采用高壓、大流量冷卻系統(tǒng)冷卻等等。2024/2/2916數(shù)控機(jī)床5.1.3提高數(shù)控機(jī)床性能的措施保證運(yùn)動(dòng)的精度和穩(wěn)定性

機(jī)床的運(yùn)動(dòng)精度和穩(wěn)定性，不僅和數(shù)控系統(tǒng)的分辨率、伺服系統(tǒng)的精度的穩(wěn)定性有關(guān)，而且還在很大程度上取決于機(jī)械傳動(dòng)的精度。傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度、間隙、摩擦死區(qū)、非線(xiàn)性環(huán)節(jié)都對(duì)機(jī)床的精度和穩(wěn)定性產(chǎn)生很大的影響。減小運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量，采用低摩擦系數(shù)的導(dǎo)軌和軸承以及滾珠絲桿副、靜壓導(dǎo)軌、直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌、塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌等高效執(zhí)行部件，可以減少系統(tǒng)的摩擦阻力，提高運(yùn)動(dòng)精度，避免低速爬行。縮短傳動(dòng)鏈，對(duì)傳動(dòng)部件進(jìn)行消隙，對(duì)軸承和滾珠絲杠進(jìn)行預(yù)緊，可以減消機(jī)械系統(tǒng)的間隙和非線(xiàn)性影響，提高機(jī)床的運(yùn)動(dòng)精度和穩(wěn)定性。2024/2/2917數(shù)控機(jī)床5.2

數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)結(jié)構(gòu)第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2918數(shù)控機(jī)床定義、功用、組成

定義：

主傳動(dòng)系統(tǒng)：指驅(qū)動(dòng)主軸運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。主軸：指帶動(dòng)刀具和工件旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生切削運(yùn)動(dòng)且消耗功率最大的運(yùn)動(dòng)軸。5.2數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2919數(shù)控機(jī)床.功用：傳遞動(dòng)力：傳遞切削加工所需要的動(dòng)力傳遞運(yùn)動(dòng)：傳遞切削加工所需要的運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制：控制主運(yùn)動(dòng)的大小方向開(kāi)停組成：動(dòng)力源：電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)：定比傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、變速裝置運(yùn)動(dòng)控制裝置:離合器、制動(dòng)器等執(zhí)行件：主軸5.2數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)結(jié)構(gòu)第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2920數(shù)控機(jī)床5.2.1主傳動(dòng)的基本要求和變速方式

數(shù)控機(jī)床和普通機(jī)床一樣，主傳動(dòng)系統(tǒng)也必須通過(guò)變速，才能使主軸獲得不同的傳遞，以適應(yīng)不同的加工要求，并且，在變速的同時(shí)，還要求傳遞一定的功率和足夠的轉(zhuǎn)矩，滿(mǎn)足切削的需要。

數(shù)控機(jī)床作為高度自動(dòng)化的設(shè)備，它對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的基本要求有以下幾點(diǎn)：

1)為了達(dá)到最佳的切削效果，一般都應(yīng)在最佳的切削條件下工作，因此，主軸一般都要求能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。

2)要求機(jī)床主軸系統(tǒng)必須具有足夠高的轉(zhuǎn)速和足夠大的功率，以適應(yīng)高效、高速的加工需要。2024/2/2921數(shù)控機(jī)床5.2.1主傳動(dòng)的基本要求和變速方式

3)為了降低噪聲、減輕發(fā)熱、減少振動(dòng)，主傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減少傳動(dòng)件。

4)在加工中心上，還必須具有安裝刀具和刀具交換所需要的自動(dòng)夾緊裝置，以及主軸定向準(zhǔn)停裝置，以保證刀具和主軸、刀庫(kù)、機(jī)械手的正確嚙合。

5)為了擴(kuò)大機(jī)床的功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)

軸的控制，主軸還需安裝位置檢測(cè)裝置，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)主軸位置的控制。2024/2/2922數(shù)控機(jī)床5.2.1主傳動(dòng)的基本要求和變速方式主傳動(dòng)的變速方式

主傳動(dòng)的無(wú)級(jí)變速通常有以下三種方法：

1)采用交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)，在早期的數(shù)控機(jī)床或大型數(shù)控機(jī)床（主軸功率超過(guò)100KW）上，也有采用直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的情況。

2)在經(jīng)濟(jì)性、普及性數(shù)控機(jī)床上，為了降低成本，可以采用變頻帶變頻電動(dòng)機(jī)或普通交流電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速的方式。

3)在高速加工機(jī)床上，廣泛使用主軸和電動(dòng)機(jī)一體化的新穎功能部件---電主軸。電主軸的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子和主軸一體，無(wú)須任何傳動(dòng)件，可以使主軸達(dá)到每分鐘數(shù)萬(wàn)轉(zhuǎn)，甚至十幾萬(wàn)轉(zhuǎn)的高速。但是，不管采用任何形式，數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都要比普通機(jī)床簡(jiǎn)單得多。2024/2/2923數(shù)控機(jī)床5.2.2主傳動(dòng)系統(tǒng)1、主傳動(dòng)變速（主傳動(dòng)鏈）現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)廣泛采用無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)，用交流調(diào)速電機(jī)或直流調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，它們能方便地實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，且傳動(dòng)鏈短，傳動(dòng)件少，提高了變速的可靠性，其制造精度則要求很高。其主傳動(dòng)主要有以下三種形式：2024/2/2924數(shù)控機(jī)床

（1）帶有二級(jí)齒輪變速如圖所示，主軸電機(jī)經(jīng)過(guò)二級(jí)齒輪變速，使主軸獲得低速和高速兩種轉(zhuǎn)速系列，這種分段無(wú)級(jí)變速，確保低速時(shí)的大扭矩，滿(mǎn)足機(jī)床對(duì)扭矩特性的要求?；讫X輪常用液壓撥叉和電磁離合器來(lái)改變其位置。主軸電機(jī)2024/2/2925數(shù)控機(jī)床（2）帶有定比傳動(dòng)如圖所示，主軸電機(jī)經(jīng)定比傳動(dòng)傳遞給主軸，定比傳動(dòng)采用齒輪傳動(dòng)或帶傳動(dòng)。帶傳動(dòng)主要應(yīng)用于小型數(shù)控機(jī)床上，可以避免齒輪傳動(dòng)的噪聲與振動(dòng)。主軸電機(jī)2024/2/2926數(shù)控機(jī)床（3）由主軸電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)如圖所示，電機(jī)軸與主軸用聯(lián)軸器同軸聯(lián)接。這種方式大大簡(jiǎn)化主軸結(jié)構(gòu)，有效地提高主軸剛度。但主軸輸出扭矩小，電機(jī)的發(fā)熱對(duì)主軸精度影響大。主軸電機(jī)2024/2/2927數(shù)控機(jī)床功用：夾持工件或刀具實(shí)現(xiàn)切削運(yùn)動(dòng)；傳遞運(yùn)動(dòng)及切削加工所需要的動(dòng)力。組成：主軸、支承、傳動(dòng)零件、裝夾刀具或工件的附件及輔助零部件。2主軸部件第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2928數(shù)控機(jī)床3、主軸部件結(jié)構(gòu)機(jī)床主軸對(duì)加工質(zhì)量有直接的影響，數(shù)控機(jī)床主軸部件應(yīng)有更高的動(dòng)靜剛度和抵抗熱變形的能力。（1）主軸端部的結(jié)構(gòu)形式

端部用于安裝刀具或夾持工件的夾具，因此，要保證刀具或夾具定位（軸向、定心）準(zhǔn)確，裝夾可靠、牢固，而且裝卸方便。目前，主軸的端部形狀已標(biāo)準(zhǔn)化。

2024/2/2929數(shù)控機(jī)床2024/2/2930數(shù)控機(jī)床（2）主軸的支承目前數(shù)控機(jī)床主軸軸承配置有三種主要形式。p153（a）為數(shù)控機(jī)床前支承采用雙列短圓柱滾子軸承和

60度角接觸雙列向心推力球軸承，后支承采用成對(duì)向心推力球軸承。此種結(jié)構(gòu)普遍應(yīng)用于各種數(shù)控機(jī)床，其綜合剛度高，可以滿(mǎn)足強(qiáng)力切削要求。（b）為前支承采用多個(gè)高精度向心推力球軸承，這種配置具有良好的高速性能，但它的承載能力較小，適用于高速輕載和精密數(shù)控機(jī)床。（C）為前支承采用雙列圓錐滾子軸承，后支承為單列圓錐滾子軸承，其經(jīng)向和軸向剛度很高，能承受重載荷。但這種結(jié)構(gòu)限制了主軸最高轉(zhuǎn)速，因此適用于中等精度低速重載數(shù)控機(jī)床。（3）主軸內(nèi)部刀具自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)

主軸內(nèi)部刀具自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)是數(shù)控機(jī)床特別是加工中心的特有機(jī)構(gòu)。

2024/2/2931數(shù)控機(jī)床（4）主軸準(zhǔn)停裝置

主軸準(zhǔn)停也叫主軸定向。在加工中心等數(shù)控機(jī)床上，由于有機(jī)械手自動(dòng)換刀，要求刀柄上的鍵槽對(duì)準(zhǔn)主軸的端面鍵上，因此主軸每次必須停在一個(gè)固定準(zhǔn)確的位置上，以利于機(jī)械手換刀。圖示為一種電氣準(zhǔn)停裝置。2024/2/2932數(shù)控機(jī)床（5）其他機(jī)構(gòu)數(shù)控車(chē)床能夠加工各種螺紋，這就需要安裝與主軸同步運(yùn)轉(zhuǎn)的脈沖編碼器，以便發(fā)出檢測(cè)脈沖信號(hào)使主軸的旋轉(zhuǎn)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)相協(xié)調(diào)。數(shù)控車(chē)削中心增加了主軸的C軸功能，能在數(shù)控系統(tǒng)的控制下實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給，以便與Z軸、X軸聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)。

2024/2/2933數(shù)控機(jī)床5.3進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2934數(shù)控機(jī)床5.3進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)p156第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)一、進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)概述1、進(jìn)給系統(tǒng)的功用協(xié)助完成加工表面的成形運(yùn)動(dòng)，傳遞所需的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力。2024/2/2935數(shù)控機(jī)床5.3

進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2、進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分的組成傳動(dòng)機(jī)構(gòu)+運(yùn)動(dòng)變換機(jī)構(gòu)+導(dǎo)向機(jī)構(gòu)+執(zhí)行件（工作臺(tái)）傳動(dòng)機(jī)構(gòu):齒輪傳動(dòng)、同步帶傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)變換：絲杠螺母副、蝸桿齒條副、齒輪齒條副等導(dǎo)向機(jī)構(gòu)：導(dǎo)軌（滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌）2024/2/2936數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)導(dǎo)軌副5.3進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2937數(shù)控機(jī)床3、主要要求（1）減小摩擦力采用摩擦力及動(dòng)靜摩擦力差值較小的傳動(dòng)件及導(dǎo)軌.（2）提高傳動(dòng)精度和剛度消除傳動(dòng)間隙,增加傳動(dòng)系統(tǒng)剛度.（3）減小運(yùn)動(dòng)慣量快速響應(yīng).減小運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量.5.3進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2938數(shù)控機(jī)床二、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)p1861、定義與分類(lèi)定義：實(shí)現(xiàn)周向進(jìn)給和分度運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)分類(lèi)：分度工作臺(tái)：實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的定角度回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即分度、轉(zhuǎn)位和定位工作。

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)數(shù)控圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)5.3進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)2024/2/2939數(shù)控機(jī)床工作原理：按照控制系統(tǒng)的指令自動(dòng)地進(jìn)行，每次轉(zhuǎn)位回轉(zhuǎn)一定的角度，如（1°、5°、10°、15°、30°、45°、90°、180°）。分類(lèi)：按定位元件分插銷(xiāo)定位；反靠定位；齒盤(pán)定位；鋼球定位。第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2、分度工作臺(tái)5.3進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)2024/2/2940數(shù)控機(jī)床3、數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)

(1)工作原理：實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)---數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)（數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)）(2)功能：除了可以實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之外，還可以完成分度運(yùn)動(dòng)。(3)分類(lèi)：開(kāi)環(huán)、閉環(huán)。第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)5.3進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)2024/2/2941數(shù)控機(jī)床三、導(dǎo)軌p1681、導(dǎo)軌的作用導(dǎo)向：直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)—直線(xiàn)導(dǎo)軌；圓運(yùn)動(dòng)—軸承支承、承載2、數(shù)控機(jī)床常用導(dǎo)軌形式塑料導(dǎo)軌：滑動(dòng)摩擦滾動(dòng)導(dǎo)軌：滾動(dòng)摩擦靜壓導(dǎo)軌：液體摩擦第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)5.3進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)2024/2/2942數(shù)控機(jī)床3、對(duì)導(dǎo)軌的基本要求一定的導(dǎo)向精度；良好的摩擦特性：摩擦系數(shù)小（較高的靈敏度），動(dòng)靜摩擦系數(shù)之差?。ǖ退倨椒€(wěn)性好）；阻尼特性好（高速時(shí)不振動(dòng)）；足夠的剛度和強(qiáng)度；良好的精度保持性。第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)5.3進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)2024/2/2943數(shù)控機(jī)床4、滾珠絲杠螺母副的原理滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)原理p160

滾珠絲杠副是一種新型的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有螺旋槽的絲杠螺母間裝有滾珠作為中間傳動(dòng)件，以減少摩擦。圖中絲杠和螺母上都磨有圓弧形的螺旋槽，這兩個(gè)圓弧形的螺旋槽對(duì)合起來(lái)就形成螺旋線(xiàn)滾道，在滾道內(nèi)裝有滾珠。當(dāng)絲杠回轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠相對(duì)于螺母上的滾道滾動(dòng)，因此絲杠與螺母之間基本上為滾動(dòng)摩擦。為了防止?jié)L珠從螺母中滾出來(lái)，在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有回程引導(dǎo)裝置，使?jié)L珠能循環(huán)流動(dòng)。2024/2/2944數(shù)控機(jī)床

4、滾珠絲杠傳動(dòng)部件

（1）滾珠絲杠副的組成由帶螺旋槽的絲桿、螺母、滾動(dòng)元件滾珠/滾柱、回珠裝置等組成。2024/2/2945數(shù)控機(jī)床（2）滾珠絲杠傳動(dòng)的特點(diǎn)具有傳動(dòng)阻力?。粋鲃?dòng)效率高（92%~98%）；軸向剛度高（適當(dāng)預(yù)緊消除絲杠與螺母之間的軸向間隙或預(yù)拉絲杠）；傳動(dòng)平穩(wěn)；傳動(dòng)精度高；不易磨損、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)；但不能自鎖；因而用于高精度傳動(dòng)和升降傳動(dòng)時(shí)，需制動(dòng)定位裝置。2024/2/2946數(shù)控機(jī)床（3）滾珠絲杠副的典型結(jié)構(gòu)類(lèi)型

主要按螺紋滾道截面形狀、滾珠的循環(huán)方式、消除軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊方式三種形式進(jìn)行分類(lèi)。1）按螺紋滾道截面形狀分類(lèi)：分單圓弧型和雙圓弧型兩類(lèi)。2024/2/2947數(shù)控機(jī)床單圓弧滾道和雙圓弧滾道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

單圓弧滾道：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳遞精度由加工質(zhì)量保證，軸向間隙小，無(wú)軸向間隙調(diào)整和預(yù)緊能力，加工困難，加工精度要求高，成本高，一般在輕載條件下工作。

雙圓弧滾道：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，存在軸向間隙，加工質(zhì)量易于保證，在使用雙螺母結(jié)構(gòu)的條件下，具有軸向間隙調(diào)整和預(yù)緊能力，傳遞精度高。雙圓弧滾道單圓弧滾道2024/2/2948數(shù)控機(jī)床2）按滾珠的循環(huán)方式分類(lèi)：

內(nèi)循環(huán)方式和外循環(huán)方式兩類(lèi)。

a）內(nèi)循環(huán)方式浮動(dòng)式反向器內(nèi)循環(huán)方式2024/2/2949數(shù)控機(jī)床b）外循環(huán)方式端蓋式外循環(huán)插管式外循環(huán)2024/2/2950數(shù)控機(jī)床3）

、滾珠絲杠的主要尺寸參數(shù)主要尺寸：公稱(chēng)直徑（滾珠中心圓直徑）d0（mm）導(dǎo)程(或螺距)ph（mm）滾珠直徑DW(mm)螺紋滾道半徑R(mm)此外還有：絲杠外徑、絲杠內(nèi)徑、螺母外徑、螺母內(nèi)徑等。2024/2/2951數(shù)控機(jī)床4）

、精度等級(jí)和標(biāo)注方法a)精度等級(jí)根據(jù)GB/T17587.3-1998《滾珠絲杠副精度》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定分為7個(gè)等級(jí)：1、2、3、4、5、7、10級(jí)（有的參考書(shū)稱(chēng)5個(gè)等級(jí)），1級(jí)最高，10級(jí)最低。

2024/2/2952數(shù)控機(jī)床b)標(biāo)注方法滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)、規(guī)格、精度的標(biāo)注方法如圖所示：螺紋旋向，右旋不標(biāo)檢查項(xiàng)目編號(hào)精度等級(jí)滾珠總?cè)?shù)基本導(dǎo)程公稱(chēng)直徑預(yù)緊方式循環(huán)方式外形結(jié)構(gòu)特征例

CTC63×10—3.5—3.5/2000×1600表示為插管突出式外循環(huán)（CT），雙螺母齒差預(yù)緊（C）的滾珠絲杠副，公稱(chēng)直徑63mm，基本導(dǎo)程10mm，負(fù)荷滾珠總?cè)?shù)3.5圈，精度等級(jí)3.5級(jí)，螺紋旋向?yàn)橛倚?，絲杠全長(zhǎng)為2000mm，螺紋長(zhǎng)度為1600mm?！?024/2/2953數(shù)控機(jī)床5）消除軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊方式無(wú)論是滑動(dòng)絲杠還是滾動(dòng)絲杠傳動(dòng)，由于在結(jié)構(gòu)上均存在一定的軸向間隙，以及磨損間隙的存在，為了保證運(yùn)動(dòng)傳遞的連續(xù)性和可靠性，消除軸向間隙并實(shí)施一定預(yù)緊，有利于提高絲杠的傳遞精度和一定的承載能力。消除和減小絲杠軸向間隙的主要方法：主要分為雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整、雙螺母墊片式預(yù)緊調(diào)整、雙螺母齒差式預(yù)緊調(diào)整、彈簧式自動(dòng)預(yù)緊調(diào)整、單螺母變導(dǎo)程預(yù)緊調(diào)整五種方式。2024/2/2954數(shù)控機(jī)床滾珠絲杠的間隙調(diào)整與預(yù)緊2024/2/2955數(shù)控機(jī)床（6）選擇滾珠絲杠副支承方式p163

為了提高滾珠絲杠傳動(dòng)副的支承剛度，從而提高傳動(dòng)精度，滾珠絲杠副支承方式具有下屬四種方式：滾珠絲杠常用推力軸承支承，以提高軸向剛度（當(dāng)滾珠絲杠的軸向負(fù)載很小時(shí)，也可用深溝球軸承支承）

。滾珠絲杠副的四種支承方式及其特點(diǎn)2024/2/2956數(shù)控機(jī)床6、滾珠絲杠螺母副與電動(dòng)機(jī)的聯(lián)接p164滾珠絲杠螺母副與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的聯(lián)接形式主要有以下三種

聯(lián)軸器直接聯(lián)接通過(guò)齒輪聯(lián)接通過(guò)同步齒形帶聯(lián)接2024/2/2957數(shù)控機(jī)床5.3.2數(shù)控機(jī)床對(duì)導(dǎo)軌的基本要求p168

機(jī)床上的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)部件都是沿著它的床身、立柱、橫梁等上的導(dǎo)軌進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的,導(dǎo)軌的作用概括地說(shuō)是對(duì)運(yùn)動(dòng)部件起導(dǎo)向和支承作用,導(dǎo)軌的制造精度及精度保持性對(duì)機(jī)床加工精變有著重要作用的影響。

數(shù)控機(jī)床對(duì)導(dǎo)軌的要求主要有:導(dǎo)向精度高精度保持性好足夠的剛度良好的摩擦特性此外,導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)工藝性要好,便于制造和裝配,便于檢驗(yàn)、調(diào)整和維修,而且有合理的導(dǎo)軌防護(hù)和潤(rùn)滑措施等。2024/2/2958數(shù)控機(jī)床5.3.3數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的種類(lèi)與特點(diǎn)

導(dǎo)軌按接觸面的摩擦性質(zhì)可以分為滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌三種,其中,數(shù)控機(jī)床最常用的是鑲粘塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌?；瑒?dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌靜壓導(dǎo)軌2024/2/2959數(shù)控機(jī)床5.3.3數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的種類(lèi)與特點(diǎn)滑動(dòng)導(dǎo)軌

滑動(dòng)導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、剛度好、抗振性高等優(yōu)點(diǎn),是機(jī)床上使用最廣泛的導(dǎo)軌形式。但普通的鑄鐵一鑄鐵、鑄鐵一淬火鋼導(dǎo)軌,存在的缺點(diǎn)是靜摩擦系數(shù)大,而且動(dòng)摩擦因數(shù)隨速度變化而變化,摩擦損失大,低速(1～60mm/min)時(shí)易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象,降低了運(yùn)動(dòng)部件的定位精度。鑲粘塑料導(dǎo)軌不僅可以滿(mǎn)足機(jī)床對(duì)導(dǎo)軌的低摩擦、耐磨、無(wú)爬行、高剛度的要求,同時(shí)又具有生產(chǎn)成本低、應(yīng)用工藝簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)效益顯著等特點(diǎn)。因此,在數(shù)控機(jī)床上得到了廣泛的應(yīng)用。2024/2/2960數(shù)控機(jī)床5.3.3數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的種類(lèi)與特點(diǎn)滾動(dòng)導(dǎo)軌

滾動(dòng)導(dǎo)軌是在導(dǎo)軌面之間放置滾珠、滾柱、滾針等滾動(dòng)體,使導(dǎo)軌面之間的滑動(dòng)摩擦變成為滾動(dòng)摩擦。滾動(dòng)導(dǎo)軌與滑動(dòng)導(dǎo)軌相比的優(yōu)點(diǎn)是:①靈敏度高,且其動(dòng)摩擦與靜摩擦系數(shù)相差甚微,因而運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),低速移動(dòng)時(shí),不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。②定位精度高,重復(fù)定位精度可達(dá)0.2μm。③摩擦阻力小,移動(dòng)輕便,磨損小,精度保持性好,壽命長(zhǎng)。但滾動(dòng)導(dǎo)軌的抗振性較差,對(duì)防護(hù)要求較高。2024/2/2961數(shù)控機(jī)床5.3.3數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的種類(lèi)與特點(diǎn)滾動(dòng)導(dǎo)軌

滾動(dòng)導(dǎo)軌特別適用于機(jī)床的工作部件要求移動(dòng)均勻,運(yùn)動(dòng)靈敏及定位精度高的場(chǎng)合。這是滾動(dòng)導(dǎo)軌在數(shù)控機(jī)床上得到廣泛應(yīng)用的原因。根據(jù)滾動(dòng)體的類(lèi)型,滾動(dòng)導(dǎo)軌有下列三種結(jié)構(gòu)形式:滾珠導(dǎo)軌滾柱導(dǎo)軌滾針導(dǎo)軌根據(jù)滾動(dòng)導(dǎo)軌是否預(yù)加負(fù)載,滾動(dòng)導(dǎo)軌還可以分為預(yù)加載和無(wú)預(yù)加載兩類(lèi)。

2024/2/2962數(shù)控機(jī)床5.3.3數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的種類(lèi)與特點(diǎn)靜壓導(dǎo)軌

靜壓導(dǎo)軌的滑動(dòng)面之間開(kāi)有油腔,將有一定的油通過(guò)節(jié)流輸入油腔,形成壓力油膜,浮起運(yùn)動(dòng)部件,使導(dǎo)軌工作表面處于純液體摩擦,不產(chǎn)生磨損,精度保持性好。同時(shí)摩擦系數(shù)也極低(0.0005),使驅(qū)動(dòng)功率大大降低;低速無(wú)爬行,承載能力大,剛度好；此外，油液有吸振作用,抗振性好。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜,要有供油系統(tǒng),油的清潔度要求高。靜壓導(dǎo)軌橫截面的幾何形狀一般V形和矩形兩種。采用V形便于導(dǎo)向和回油,采用矩形便于做成閉式靜壓導(dǎo)軌。另外,油腔的結(jié)構(gòu),對(duì)靜壓導(dǎo)軌性能影響很大。靜壓導(dǎo)軌在數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用較少,有關(guān)詳細(xì)介紹,在此從略。2024/2/2963數(shù)控機(jī)床5.3.4滾動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)原理與特點(diǎn)滾動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)原理p171

使用滾珠的滾動(dòng)直線(xiàn)導(dǎo)軌副的結(jié)構(gòu)原理,是由導(dǎo)軌、滑塊、鋼球、反向器、密封端蓋及擋板等部分組成。當(dāng)導(dǎo)軌與滑塊作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),鋼球就沿著導(dǎo)軌上經(jīng)過(guò)淬硬并精密磨削加工而成的四條滾道滾動(dòng)；在滑塊端部,鋼球通過(guò)反向器反向,進(jìn)入回珠孔后再返回到滾道,鋼球就這樣周而復(fù)始地進(jìn)行滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。反向器兩端裝有防塵密封端蓋,可有效地防止灰塵、屑末進(jìn)入滑塊內(nèi)部。2024/2/2964數(shù)控機(jī)床5.3.4滾動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)原理與特點(diǎn)滾動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)p172

滾動(dòng)直線(xiàn)導(dǎo)軌副是在滑塊與導(dǎo)軌之間放入適當(dāng)?shù)匿撉?使滑塊與導(dǎo)軌之間的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦,因此,在大大降低兩者間的運(yùn)動(dòng)摩擦阻力的同時(shí),使得它還具有以下特點(diǎn):1)動(dòng)、靜摩擦力之差很小,靈敏性極好,驅(qū)動(dòng)信號(hào)與機(jī)械動(dòng)作間的滯后時(shí)間極短。

2)可以使驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率大幅度下降

3)適合于高速、高精度加工的機(jī)床

4)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)間隙運(yùn)動(dòng),提高進(jìn)給系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)精度。

5)滾動(dòng)導(dǎo)軌成對(duì)使用時(shí),具有“誤差均化效應(yīng)”

6)導(dǎo)軌副的滾道截面采用合理比值的圓弧溝槽,接觸應(yīng)力小

7)導(dǎo)軌采用表面硬化處理工藝

8)滾動(dòng)導(dǎo)軌對(duì)安裝面的要求較低,2024/2/2965數(shù)控機(jī)床內(nèi)容小結(jié)1、數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)概述2、主運(yùn)動(dòng)的配置形式和驅(qū)動(dòng)電機(jī)3、主軸部件4、進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)概述5、分度工作臺(tái)6、數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)7、導(dǎo)軌2024/2/2966數(shù)控機(jī)床習(xí)題與思考題1、簡(jiǎn)述數(shù)控機(jī)床主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的功用。2、簡(jiǎn)述數(shù)控機(jī)床對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的要求。3、簡(jiǎn)述數(shù)控機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的配置形式及其特點(diǎn)。4、簡(jiǎn)述數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分的組成。5、簡(jiǎn)述數(shù)控機(jī)床對(duì)導(dǎo)軌的基本要求2024/2/2967數(shù)控機(jī)床5.4

數(shù)控機(jī)床的刀具交換裝置p174第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2968數(shù)控機(jī)床5.4數(shù)控機(jī)床的刀具交換裝置

內(nèi)容提要本節(jié)將討論數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)刀具交換裝置的形式、刀庫(kù)的類(lèi)型、刀具系統(tǒng)及選刀方式，最后將介紹一個(gè)自動(dòng)刀具交換裝置的實(shí)例。第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2969數(shù)控機(jī)床一、概述

什么是自動(dòng)換刀裝置：儲(chǔ)備一定數(shù)量的刀具并完成刀具的自動(dòng)交換功能的裝置ATC：AutomaticToolChanger為什么需要自動(dòng)換刀裝置：縮短非切削時(shí)間，提高生產(chǎn)率，可使非切削時(shí)間減少到20％～30％；“工序集中”，擴(kuò)大數(shù)控機(jī)床工藝范圍，減少設(shè)備占地面積；提高加工精度；5.4數(shù)控機(jī)床的刀具交換裝置第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2970數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床對(duì)ATC要求：換刀時(shí)間盡可能短；刀具重復(fù)定位精度高；刀具儲(chǔ)存量足夠；結(jié)構(gòu)緊湊，便于制造、維修、調(diào)整；布局應(yīng)合理，使機(jī)床總布局美觀大方；較好的剛性，避免沖擊、振動(dòng)及噪聲，運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠；防屑、防塵裝置。應(yīng)用

數(shù)控車(chē)床、“加工中心”、車(chē)削中心、五面加工機(jī)床5.4數(shù)控機(jī)床的刀具交換裝置第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2971數(shù)控機(jī)床二、自動(dòng)換刀裝置的形式

1、回轉(zhuǎn)刀架換刀工作原理同分度工作臺(tái)5.4數(shù)控機(jī)床的刀具交換裝置第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2972數(shù)控機(jī)床5.4數(shù)控機(jī)床的刀具交換裝置第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2973數(shù)控機(jī)床2、更換主軸換刀

5.4數(shù)控機(jī)床的刀具交換裝置第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2974數(shù)控機(jī)床3、更換主軸箱換刀5.4數(shù)控機(jī)床的刀具交換裝置第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2975數(shù)控機(jī)床4、更換刀庫(kù)換刀5.4數(shù)控機(jī)床的刀具交換裝置第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2976數(shù)控機(jī)床5、帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀系統(tǒng)這類(lèi)換刀裝置由刀庫(kù)、選刀機(jī)構(gòu)、刀具交換機(jī)構(gòu)及刀具在主軸上的自動(dòng)裝卸機(jī)構(gòu)等四部分組成，刀庫(kù)可裝在機(jī)床的工作臺(tái)上、立柱上或主軸箱上，也可作為一個(gè)獨(dú)立部件裝在機(jī)床之外。這類(lèi)換刀裝置應(yīng)用最廣泛。5.4數(shù)控機(jī)床的刀具交換裝置第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2977數(shù)控機(jī)床刀庫(kù)裝在機(jī)床的工作臺(tái)上，這種換刀裝置，直接利用機(jī)床本身及刀庫(kù)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行換刀。當(dāng)某一刀具加工完畢從工件退出后，即開(kāi)始進(jìn)行自動(dòng)換刀。5.4數(shù)控機(jī)床的刀具交換裝置第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2978數(shù)控機(jī)床現(xiàn)在的中小型加工中心，刀庫(kù)不是裝在工作臺(tái)上，而是裝在立柱上的一個(gè)托架上。采用刀庫(kù)在托架的導(dǎo)軌上平行于X方向運(yùn)動(dòng)與主軸的上下運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)換刀。5.4數(shù)控機(jī)床的刀具交換裝置第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2979數(shù)控機(jī)床5.4數(shù)控機(jī)床的刀具交換裝置第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2980數(shù)控機(jī)床當(dāng)?shù)稁?kù)的容量大、刀具較重或機(jī)床總體布局等原因，刀庫(kù)也可作為一個(gè)獨(dú)立部件，裝在機(jī)床之外

5.4數(shù)控機(jī)床的刀具交換裝置第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2981數(shù)控機(jī)床刀庫(kù)遠(yuǎn)離主軸，常常要附加運(yùn)輸裝置，來(lái)完成刀庫(kù)與主軸之間刀具的運(yùn)輸。

5.4數(shù)控機(jī)床的刀具交換裝置第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2982數(shù)控機(jī)床為了縮短換刀時(shí)間，可采用帶刀庫(kù)的雙主軸或多主軸換刀系統(tǒng)5.4數(shù)控機(jī)床的刀具交換裝置第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2983數(shù)控機(jī)床三、刀庫(kù)

p1771、刀庫(kù)的形式（1）盤(pán)式刀庫(kù)5.4數(shù)控機(jī)床的刀具交換裝置第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2984數(shù)控機(jī)床5.4數(shù)控機(jī)床的刀具交換裝置第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2985數(shù)控機(jī)床（2）鏈?zhǔn)降稁?kù)5.4數(shù)控機(jī)床的刀具交換裝置第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2986數(shù)控機(jī)床5.4數(shù)控機(jī)床的刀具交換裝置第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2987數(shù)控機(jī)床5.4數(shù)控機(jī)床的刀具交換裝置第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2988數(shù)控機(jī)床5.4數(shù)控機(jī)床的刀具交換裝置第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2989數(shù)控機(jī)床5.4數(shù)控機(jī)床的刀具交換裝置第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2990數(shù)控機(jī)床2、設(shè)計(jì)刀庫(kù)時(shí)應(yīng)考慮的主要問(wèn)題

（1）合理確定刀庫(kù)容量

對(duì)總體布局和成本影響極大；對(duì)機(jī)床工藝能力和效率有影響；

5.4數(shù)控機(jī)床的刀具交換裝置第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2991數(shù)控機(jī)床（2）盡量縮短選刀時(shí)間（3）刀庫(kù)運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)適宜

外鏈?zhǔn)降稁?kù)的線(xiàn)速度可達(dá)100～800mm／s，盤(pán)刀庫(kù)的轉(zhuǎn)速多為10°～60°／s。

（4）要求刀庫(kù)運(yùn)行平穩(wěn)

（5）刀座在刀庫(kù)中的排列

（6）其他應(yīng)注意的問(wèn)題夾持可靠，刀庫(kù)防塵、防屑及安全防護(hù)等

5.4數(shù)控機(jī)床的刀具交換裝置第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2992數(shù)控機(jī)床5.5數(shù)控機(jī)床的布局p143第五章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)2024/2/2993數(shù)控機(jī)床一、概述概念：數(shù)控機(jī)床的布局是指機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)部件相對(duì)