數(shù)控機(jī)床構(gòu)造（第2版）教學(xué)課件作者蔡厚道第八章

1、第八章 常用數(shù)控機(jī)床,8.1 數(shù)控車床8.2 數(shù)控銑床8.3 加工中心8.4 數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)管理,8.1 數(shù)控車床,8.1.1 概述 數(shù)控車床，即用計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的車床。主要用于對(duì)各種形狀不同的軸類或盤類回轉(zhuǎn)表面進(jìn)行車削加工。在數(shù)控車床上可以進(jìn)行鉆中心孔、車內(nèi)外圓、車端面、鉆孔、撞孔、鉸孔、切槽、車螺紋、滾花、車錐面、車成形面、攻螺紋以及高精度的曲面及端面螺紋等的加工。數(shù)控車床上所使用的刀具有車刀，鉆頭、絞刀、撞刀

2、以及螺紋刀具等孔加工刀具。數(shù)控車床加工零件的尺寸精度可達(dá)IT5~IT6，表面粗糙度Ra可達(dá)1. 6μm以下。與普通車床一樣，是目前使用較為廣泛的數(shù)控機(jī)床。,下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,8.1.2 數(shù)控車床的分類隨著數(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。對(duì)數(shù)控車床的分類也出現(xiàn)了幾種不同的方法。1.按數(shù)控系統(tǒng)的功能分類 (1)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床一般是在普通車床基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)的，一般采用步進(jìn)

3、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的開環(huán)伺服系統(tǒng)。此類車床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，但無(wú)刀尖圓弧半徑自動(dòng)補(bǔ)償和恒線速切削等功能。如圖8-1所示。(2)全功能型數(shù)控車床,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,全功能型數(shù)控車床，一般采用閉環(huán)或半閉環(huán)控制系統(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)。如圖8-2所示。(3)車削中心車削中心是在全功能型數(shù)控車床基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)。它的主體是全功能型數(shù)控車床，并配置刀庫(kù)、換刀裝置、分度裝置、銑削動(dòng)力頭和

4、機(jī)械手等，可實(shí)現(xiàn)多工序的車、銑復(fù)合加工。在工件一次裝夾后，它可完成對(duì)回轉(zhuǎn)體類零件的車、銑、鉆、鉸、攻螺紋等多種加工工序，其功能全面，加工質(zhì)量和速度都很高，但價(jià)格也較貴。如圖8-3所示。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,(4) FMC車床FMC(Flexible Manufacturing Cell)車床實(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。如圖8-4所示。

5、2.按主軸的配置形式分類①臥式數(shù)控車床，即主軸軸線處于水平位置的數(shù)控車床。如圖8-1和如圖8-2所示。②立式數(shù)控車床，即主軸軸線處于垂直位置的數(shù)控車床。如圖8-5所示。此外，還有具有兩根主軸的車床，稱為雙軸臥式數(shù)控車床或雙軸立式數(shù)控車床。如圖8-6所示。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,3.按數(shù)控系統(tǒng)控制的軸數(shù)分類①兩軸控制的數(shù)控車床:機(jī)床上只有一個(gè)回轉(zhuǎn)刀架，可實(shí)現(xiàn)兩坐標(biāo)軸控制。②四軸控制的數(shù)控車床:機(jī)床上有兩個(gè)獨(dú)立的

6、回轉(zhuǎn)刀架，可實(shí)現(xiàn)四軸控制。4.其他分類方法 按加工零件的基本類型分為卜盤式數(shù)控車床、頂尖式數(shù)控車床;按數(shù)控系統(tǒng)的不同控制方式分為直線控制數(shù)控車床、輪廓控制數(shù)控車床等;按性能可分為多主軸車床、雙主軸車床、縱切式車床、刀塔式車床、排刀式車床等。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,8.1.3 數(shù)控車床的組成與布局?jǐn)?shù)控車床的組成數(shù)控車床一般由以下幾個(gè)部分組成(如圖8-7所示)。①車床主機(jī)。主機(jī)是數(shù)控車床的機(jī)械部件，主要包括床身

7、、主軸箱、刀架、尾座、進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。②數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控車床的控制核心，其主體是一臺(tái)計(jì)算機(jī)(包括CPU、存儲(chǔ)器,CRT等)。③伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是數(shù)控車床切削工作的動(dòng)力部分，主要實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，由伺服驅(qū)動(dòng)電路和伺服驅(qū)動(dòng)裝置兩大部分組成。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,④輔助裝置。輔助裝置是數(shù)控車床中一些為加工服務(wù)的配套部分，如液壓、氣動(dòng)裝置，冷卻、照明、潤(rùn)滑、防護(hù)和排屑裝置等。 ⑤機(jī)外編程器。機(jī)外

8、編程器是在普通的計(jì)算機(jī)上安裝一套編程軟件，使用這套編程軟件以及相應(yīng)的后置處理軟件，就可以生成加工程序。通過(guò)車床控制系統(tǒng)上的通信接口或其他存儲(chǔ)介質(zhì)(如軟盤、光盤等)，把生成的加工程序輸人到車床的控制系統(tǒng)中，完成零件的加工。從總體上看，數(shù)控車床與普通車床相比;其結(jié)構(gòu)上仍然由床身、主軸箱、刀架、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓、冷卻、潤(rùn)滑系統(tǒng)等部分組成。但由于數(shù)控車床采用了數(shù)控系統(tǒng)，其進(jìn)給系統(tǒng)與普通車床的進(jìn)給系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上存在著本質(zhì)的差別:,上一頁(yè),下一頁(yè)

9、,返回,8.1 數(shù)控車床,(1)從主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的聯(lián)系來(lái)看 ①數(shù)控車床主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之間沒(méi)有直接的機(jī)械聯(lián)系，主運(yùn)動(dòng)、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)分別由獨(dú)立的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，每條傳動(dòng)鏈較短，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;同時(shí)也能夠加工各種導(dǎo)程的螺紋，數(shù)控車床的主軸上安裝有脈沖編碼器，主軸的運(yùn)動(dòng)通過(guò)同步齒形帶1:1的傳到脈沖編碼器。當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，脈沖編碼器發(fā)出檢測(cè)脈沖信號(hào)給數(shù)控系統(tǒng)，使主軸電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)與刀架的切削進(jìn)給保持同步關(guān)系，即實(shí)現(xiàn)加工螺紋是主軸旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)

10、，刀具正好移動(dòng)一個(gè)工件導(dǎo)程的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，從而加工出所要求的螺紋。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,②普通車床主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，它們之間存在直接的機(jī)械聯(lián)系，傳動(dòng)鏈長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，變速時(shí)需要人工調(diào)整;加工米制、模數(shù)制、英制、徑節(jié)制等各種導(dǎo)程的螺紋，主要通過(guò)配掛輪、基本組、增倍組的配合得到，并要通過(guò)查表、計(jì)算的方式確定掛輪、基本組、增倍組的齒輪副參數(shù)，比較復(fù)雜。(2)從驅(qū)動(dòng)、變速方式來(lái)看①數(shù)控車床主軸運(yùn)動(dòng)有三種驅(qū)動(dòng)方

11、式，分別是分段無(wú)級(jí)變速、帶傳動(dòng)變速以及電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)變速;進(jìn)給運(yùn)動(dòng)常采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、交流或直流電動(dòng)機(jī)通過(guò)有限級(jí)的傳動(dòng)副傳給進(jìn)給運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的直線運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng),上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,均是無(wú)級(jí)變速方式，驅(qū)動(dòng)裝置后串聯(lián)變速箱主要是為了使驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)與工作軸的功率一轉(zhuǎn)矩特性相匹配。②普通車床主運(yùn)動(dòng)(如CA6140)由電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)皮帶傳動(dòng)、離合器及滑移齒輪變速使得主軸獲得正反方向的多級(jí)轉(zhuǎn)速，而機(jī)床縱橫向

12、運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)是主軸通過(guò)交換齒輪架、進(jìn)給箱、溜板箱傳到刀架，而縱橫向不同進(jìn)給量的實(shí)現(xiàn)主要通過(guò)進(jìn)給箱中基本組、增倍組的不同組合。(3)從典型部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)看 ①數(shù)控車床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用滾珠絲杠螺母副，摩擦力小，剛性高;刀架移動(dòng)導(dǎo)軌常采用貼塑導(dǎo)軌或滾動(dòng)導(dǎo)軌塊，快速響應(yīng)能力好。傳動(dòng)副有消隙措施，加上數(shù)控系統(tǒng)對(duì)誤差的修正，有,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,效地保證了反向運(yùn)動(dòng)精度。②普通車床采用普通絲杠螺母副，一般來(lái)說(shuō)傳動(dòng)副之間沒(méi)有誤

13、差消除措施。2.數(shù)控車床的布局?jǐn)?shù)控車床的主軸、尾座等部件相對(duì)于床身的布局形式與普通機(jī)床基本一致，而刀架和導(dǎo)軌的布局形式發(fā)生了根本的變化，這是因?yàn)槠渲苯佑绊憯?shù)控車床的使用性能及機(jī)床的結(jié)構(gòu)和外觀所致。 (1)床身和導(dǎo)軌的布局?jǐn)?shù)控車床的床身導(dǎo)軌與水平面的相對(duì)位置有多種形式，如圖8-8所示，它有4中布局形式:圖8-8（a)為水平床身，圖8-8 ( b),上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,為斜床身，圖8-8（c)為平床身斜滑板，圖

14、8-8 ( d)為立床身。①水平床身。水平床身配置水平滑板，其工藝性好，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)尺寸來(lái)看，刀架水平放置使得滑板橫向尺寸較大，從而加大了機(jī)床寬度方向的結(jié)構(gòu)尺寸。②斜床身。斜床身配置斜滑板，這種結(jié)構(gòu)的導(dǎo)軌傾斜角度多采用30° , 45 ° ,60 °,75 &

15、#176;和90 ° 。傾斜角度小，排屑不便;傾斜角度大，導(dǎo)軌的導(dǎo)向性及受力情況差。導(dǎo)軌傾斜角度的大小還直接影響機(jī)床外形尺寸高度和寬度的比例。綜合考,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,慮上面的諸因素，中小規(guī)格的數(shù)控車床，其床身的傾斜度以60 °為宜。③平床身斜滑板。水平床身配置傾斜放置的滑板，這種結(jié)構(gòu)通常配置有傾斜式的導(dǎo)軌防護(hù)罩，一方面具有水平床身工藝性好的特點(diǎn)，另一方面機(jī)床寬度方向的尺寸較水平配置滑板的要

16、小，且排屑方便。一般被中、小型數(shù)控車床所普遍采用。④立床身。立床身配置90。的滑板。即導(dǎo)軌傾斜角度為90。的滑板結(jié)構(gòu)稱為立床身。(2)刀架的布局刀架作為數(shù)控車床的重要部件，它安裝各種切削加工工具，其結(jié)構(gòu)和布局形式對(duì)機(jī)床整體布局及工作性能影響很大。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,數(shù)榨車床的刀架分為轉(zhuǎn)塔式和排刀式刀架兩大券。轉(zhuǎn)塔式刀架是普偏采用的刀架形式，它通過(guò)轉(zhuǎn)塔頭的旋轉(zhuǎn)、分度、定位來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床的自動(dòng)換刀工作。轉(zhuǎn)塔式回轉(zhuǎn)刀

17、架有兩種形式，一種主要用于加工盤類零件，其回轉(zhuǎn)軸線垂直于主軸;另一種主要用于加工盤類零件和軸類零回轉(zhuǎn)軸與主軸垂直件，其回轉(zhuǎn)軸與主軸平行。兩坐標(biāo)連續(xù)控制的數(shù)控車床，一般采用6~12工位轉(zhuǎn)塔式刀架，如圖8-9所示。排刀式刀架主要用于小型數(shù)控車床，適用于短軸或套類零件加工，如圖8-10所示。四坐標(biāo)軸控制的數(shù)控車床，床身上安裝有兩個(gè)獨(dú)立的滑板和回轉(zhuǎn)刀架，稱為雙刀架四坐標(biāo)數(shù)控車床。其上每個(gè)刀架的切削進(jìn)給量是分別控制的，因此，兩刀架可以同時(shí)切削同

18、一工,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,件的不同部位，即擴(kuò)大了加工范圍，又提高了加工效率，適合于加工曲軸、飛機(jī)零件等形狀復(fù)雜、批量較大的零件。8.1.4 數(shù)控車床的特點(diǎn)與工藝范圍1.數(shù)控車床的特點(diǎn)與普通車床相比，數(shù)控車床除了獨(dú)具數(shù)控系統(tǒng)之外，還具有以下特點(diǎn):(1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)①傳動(dòng)鏈短。數(shù)控車床上沿縱、橫兩個(gè)坐標(biāo)軸方向的運(yùn)動(dòng)是通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)完成的，不必使用掛輪，光桿等傳動(dòng)部件，用伺服電動(dòng)機(jī)直接與滾珠絲杠聯(lián)結(jié)帶動(dòng)刀架運(yùn)

19、動(dòng)，伺服電動(dòng)機(jī)與絲杠間也可以用同步皮帶副或齒輪副聯(lián)結(jié)。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,②機(jī)床剛度大、轉(zhuǎn)速較高，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。數(shù)控車床的總體結(jié)構(gòu)剛性好、抗震性好，能夠使主軸的轉(zhuǎn)速更高，實(shí)現(xiàn)高速、強(qiáng)力切削，充分發(fā)揮數(shù)控的優(yōu)勢(shì)。它多采用直流或交流主軸控制單元來(lái)驅(qū)動(dòng)主軸，按控制指令做無(wú)級(jí)變速，主軸之間一般通過(guò)一級(jí)齒輪副實(shí)現(xiàn)分段無(wú)級(jí)調(diào)速。③輕拖動(dòng)、潤(rùn)滑好、排屑方便，機(jī)床壽命較長(zhǎng)。數(shù)控車床的刀架移動(dòng)多采用安裝在專用滾動(dòng)軸承上的滾珠絲

20、杠副。為使拖動(dòng)輕便，數(shù)控車床的潤(rùn)滑都比較充分。大部分采用油霧自動(dòng)潤(rùn)滑。為使排屑更加方便，一般都配有自動(dòng)排屑裝置。另外，數(shù)控車床的滑動(dòng)導(dǎo)軌耐磨性好，機(jī)床精度保持的時(shí)間長(zhǎng)，其使用壽命也可以延長(zhǎng)許多。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,④加工冷卻充分、防護(hù)較嚴(yán)密。由于車削時(shí)，鋒利、發(fā)燙的切屑對(duì)操作者的安全將造成極大的威脅，數(shù)控車床自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)是一般都使用安全防護(hù)門實(shí)現(xiàn)全封閉或半封閉的加工狀態(tài)。另外，采用全封閉或半封閉結(jié)構(gòu)，還可以將原來(lái)的單

21、向沖淋冷卻方式改變成多方位強(qiáng)力噴淋，從而改善了刀具和工件的冷卻效果。⑤自動(dòng)換刀。數(shù)控車床都配有自動(dòng)換刀刀架實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀，以提高生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度。⑥模塊化設(shè)計(jì)等。數(shù)控車床的制造多采用模塊化設(shè)計(jì)。(2)加工特點(diǎn),上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,①高精度。數(shù)控車床控制系統(tǒng)的性能不斷提高，機(jī)械結(jié)構(gòu)不斷完善，機(jī)床精度提高②高效率。隨著新刀具材料的應(yīng)用和機(jī)床結(jié)構(gòu)的完善，數(shù)控車床的加工效率、主軸轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)功率不斷提高，使得新型數(shù)

22、控車床的空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間大大縮短。其加工效率比普通車床提高2~5倍。加工零件形狀越復(fù)雜，越體現(xiàn)出數(shù)控車床的高效率加工特點(diǎn)。③高柔性和高可靠性。數(shù)控車床適用70%以上的多品種、小批量零件的自動(dòng)加工，具有高柔性。隨著數(shù)控系統(tǒng)的性能提高，數(shù)控車床的無(wú)故障時(shí)間迅速提高，具有高可靠性。④工藝能力強(qiáng)。數(shù)控車床既用于粗加工又能用于精加工，可以在一次裝夾中完成其全部或大部分工序。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,2.數(shù)控車床的工藝范圍數(shù)控車削

23、是數(shù)控加工中用的最多的加工方法之一。其工藝范圍較普通機(jī)床寬的多，凡是能在數(shù)控車床上裝夾的回轉(zhuǎn)體零件都能在數(shù)控車床上加工，特別是形狀復(fù)雜的軸類或盤類零件，如圖8-11所示。針對(duì)數(shù)控車床的特點(diǎn)，下列幾種零件最適合數(shù)控車削加工。 (1)精度要求高的回轉(zhuǎn)體零件由于數(shù)控車床剛性好、制造、對(duì)刀精度高，加工過(guò)程中，經(jīng)過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的高精度插補(bǔ)運(yùn)算和伺服系統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)作用，所以能加工出直線度、圓度、圓柱度等形狀、尺寸和位置精,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.

24、1 數(shù)控車床,度要求高的零件。 (2)輪廓形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件因車床數(shù)控裝置都具有直線和圓弧插補(bǔ)功能，還有部分車床數(shù)控裝置具有某些非圓曲線插補(bǔ)功能，故能車削由任意平面曲線輪廓所組成的回轉(zhuǎn)體零件，包括通過(guò)擬合計(jì)算處理后的、不能用方程描述的列表曲線類零件。(3)表面粗糙度好的回轉(zhuǎn)體零件數(shù)控車床具有恒線速切削功能，能加工出表面粗糙度值小而均勻的零件。在材質(zhì)、精車余量和刀具已定的情況下，表面粗糙度取決于進(jìn)給量和切削速度。在普通車床上車

25、削錐面和端面時(shí)，由于轉(zhuǎn)速恒定不變，致使車削后的表面粗糙度不一,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,致，只有某一直徑處的粗糙度值最小。使用數(shù)控車床的恒線速切削功能，就可選用最佳線速度來(lái)切削錐面和端面，使切削后的表面粗糙度值既小又一致。數(shù)控車削還適合于車削各部分表面粗糙度要求不同的零件，粗糙度值要求大的部位選用大的進(jìn)給量，要求小的部位選用小的進(jìn)給量。(4)特殊的螺紋的回轉(zhuǎn)體零件普通車床所能車削的螺紋相當(dāng)有限，它只能車等導(dǎo)程的直、錐

26、面公、英制螺紋，而且一臺(tái)車床只能限定加工若干種導(dǎo)程。數(shù)控車床具有加工各類螺紋的功能，不但能車削任何等導(dǎo)程的直、錐和端面螺紋，而且能車增導(dǎo)程、減導(dǎo)程，以及要求等導(dǎo)程與變導(dǎo)程之間平滑過(guò)渡的螺紋，還可以車高精度的模,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,數(shù)螺旋零件(如圓柱、圓弧蝸桿)和端面(盤形)螺旋零件等。如圖8-12所示。(5)超精密、超低表面粗糙度的零件磁盤、復(fù)印機(jī)的回轉(zhuǎn)鼓、錄像機(jī)的磁頭、照相機(jī)等光學(xué)設(shè)備的透鏡及其模具，以及隱形

27、眼鏡等要求超高的輪廓精度和超低的表面粗糙度值，他們適合于在高精度，高功能的數(shù)控車床上加工。以往很難加工的塑料散光用的透鏡，現(xiàn)在也可以用數(shù)控車床來(lái)加工。在特種精密數(shù)控車床上，還可加工出幾何輪廓精度極高(達(dá)0.001 mm)、表面粗糙度數(shù)值極小(Ra達(dá)0.02μm)的超精零件。因此，數(shù)控車床具有加工靈活、通用性強(qiáng)、能適應(yīng)產(chǎn)品的品,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,種和規(guī)格頻繁變化的特點(diǎn)，能滿足新產(chǎn)品的開發(fā)和多品種、小批量、生產(chǎn)自動(dòng)

28、化的要求，因此被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)。8.1.5 數(shù)控車床的傳動(dòng)系統(tǒng)與和機(jī)械結(jié)構(gòu)在數(shù)控車床上有3種運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)。這就是數(shù)控車床的主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)、給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)和輔助運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)。每種傳動(dòng)系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)各不相同，們一起組成了數(shù)控車床的傳動(dòng)系統(tǒng)。下面以MJ-50數(shù)控車床為例介紹數(shù)控車床的傳動(dòng)與主要機(jī)械結(jié)構(gòu)。如圖8-13所示。1.主傳動(dòng)系統(tǒng)(1)主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng),上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,數(shù)控機(jī)床主運(yùn)動(dòng)要求速度在一定

29、范圍內(nèi)可調(diào)，有足夠的驅(qū)動(dòng)功率，主軸回轉(zhuǎn)軸心線的位置準(zhǔn)確穩(wěn)定，并有足夠的剛性和抗振性。下面以濟(jì)南第一機(jī)床廠生產(chǎn)的MJ-50數(shù)控車床的傳動(dòng)系統(tǒng)圖(如圖8-14所示)來(lái)說(shuō)明機(jī)床主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)原理。主傳鏈:由功率為11/15kW的交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)一級(jí)變速比為1:1的皮帶傳動(dòng)，直接帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。主軸能在35r/min~3 500r/min的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。由于主軸的調(diào)速范圍不是很大，所以在主軸箱內(nèi)省去了齒輪傳動(dòng)變速機(jī)構(gòu)，

30、因此減少了輪傳動(dòng)對(duì)主軸精度的影響，并且維修方便。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,(2)主軸部件主軸部件是機(jī)床實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行件，如圖8-15所示為MJ- 50數(shù)控車床主軸箱結(jié)構(gòu)，其工作原理如下:交流主軸電動(dòng)機(jī)通過(guò)帶輪15把運(yùn)動(dòng)傳給主軸7。主軸有前后兩個(gè)支承。前支承由一個(gè)圓錐孔雙列圓柱滾子軸承11和一對(duì)角接觸球軸承10組成，軸承11用來(lái)承受徑向載荷，兩個(gè)角接觸球軸承一個(gè)大口向外(朝向主軸前端)，另一個(gè)大口向里(朝向主軸后

31、端)，用來(lái)承受雙向的軸向載荷和徑向載荷。前支撐軸的間隙用螺母8來(lái)支撐。螺釘12用來(lái)防止螺母8回松。主軸的后支承為圓錐孔雙列圓柱滾子軸承14,軸承間隙由螺母1和6來(lái)調(diào)整。螺釘17和13是防止螺母1和6回松的。主軸的支承形式,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,為前端定位，主軸受熱膨脹向后仲長(zhǎng)。前后支承所用圓錐孔雙列圓柱滾子軸承的支承剛性好，允許的極限轉(zhuǎn)速高。前支承中的角接觸球軸承能承受較大的軸向載荷，且允許的極限轉(zhuǎn)速高。主軸所采用的

32、支承結(jié)構(gòu)適宜低速大載荷的需要。主軸的運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)同步帶輪16和3以及同步帶2帶動(dòng)脈沖編碼器4，使其與主軸同速運(yùn)轉(zhuǎn)。脈沖編碼器用螺釘5固定在主軸箱體9上。2.進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)及傳動(dòng)裝置(1)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)是用數(shù)字控制X,Z坐標(biāo)軸的直接對(duì)象，零件最后的輪廓和尺寸精度都只接受進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)精度，靈敏度,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,和穩(wěn)定性的影響。為此，數(shù)控車床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)充分的注意減少摩擦力，提高傳動(dòng)精度和剛度，消除

33、傳動(dòng)間隙以及減少運(yùn)動(dòng)件的慣量等。為了達(dá)到數(shù)控車床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)要求的高精度、快速響應(yīng)、低速大轉(zhuǎn)矩，一般采用交、直流伺服進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)滾珠絲杠副帶動(dòng)刀架移動(dòng)。刀架的快速移動(dòng)和進(jìn)給移動(dòng)為同一條傳動(dòng)路線。如圖8-14所示，MJ -50數(shù)控車床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)分為X軸進(jìn)給傳動(dòng)和Z軸進(jìn)給傳動(dòng)。 ①x軸進(jìn)給傳動(dòng)鏈:X軸進(jìn)給由功率為0. 9kW的交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)20/24的同步帶輪傳動(dòng)到滾珠絲杠上，螺母帶動(dòng)回,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1

34、 數(shù)控車床,轉(zhuǎn)刀架移動(dòng)，滾珠絲杠螺距為6mm。②z軸進(jìn)給傳動(dòng)鏈:Z軸進(jìn)給也是由交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)24/30的同步帶輪傳動(dòng)到滾珠絲杠，其上螺母帶動(dòng)滑板移動(dòng)。該滾珠絲杠螺距為10 mm，電動(dòng)機(jī)功率為1. 8kW。(2)進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)裝置①橫向(X軸)進(jìn)給傳動(dòng)裝置。如圖8-16所示，MJ-50數(shù)控車床X軸進(jìn)給傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。交流(AC)伺服電動(dòng)機(jī)15經(jīng)同步帶輪14和10以及同步帶12帶動(dòng)滾珠絲杠6回轉(zhuǎn)，其上螺母7帶動(dòng)刀架(如圖8

35、-16(a))沿滑板1的導(dǎo)軌移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)X軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,電動(dòng)機(jī)軸與同步帶輪14之間用鍵13連接。同步帶輪14傳動(dòng)是一種綜合了帶、鏈傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)的新型傳動(dòng)。帶的工作面及帶輪外圓上均制成na形，通過(guò)帶與輪間齒的嵌合，作無(wú)滑動(dòng)的嚙合傳動(dòng)。因而，具有以下優(yōu)點(diǎn):a.無(wú)滑動(dòng)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確;b·傳動(dòng)效率高，η=98%;c.傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小;d.使用范圍廣，速度可達(dá)50m/s，傳動(dòng)比可達(dá)10左右，傳

36、動(dòng)功率由幾瓦到數(shù)千瓦。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,滾珠絲杠前后支承型式:前支承:采用三個(gè)角接觸球軸承組成，一個(gè)軸承大口向前，兩個(gè)軸承大口向后，分別承受雙向的軸向載荷。前支承的軸承由螺母2進(jìn)行預(yù)緊。后支承:采用一對(duì)角接觸球軸承9，主要用于承受徑向載荷，同時(shí)承受一定的雙向的軸向載荷。軸承大口相背放置，由螺母11預(yù)緊。這種絲杠兩端固定的支承形式，其結(jié)構(gòu)和工藝都較復(fù)雜，但可以保證和提高絲杠的軸向剛度。脈沖編碼器16安裝在伺

37、服電動(dòng)機(jī)的尾部。圖中,p和8是緩沖塊，在出現(xiàn)意外碰撞時(shí)可以起保護(hù)作用。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,A-A剖面圖表示滾珠絲杠前支承的軸承座4用螺釘20固定在滑板上?；鍖?dǎo)軌如件召劉視圖所示為矩形導(dǎo)軌，鑲條17,18,19用來(lái)調(diào)整刀架與滑板導(dǎo)軌的間隙。 圖8-16(b)中22為導(dǎo)軌護(hù)板，26,27為機(jī)床參考點(diǎn)的限位開關(guān)和撞塊。鑲條23,24,25用于調(diào)整滑板與床身導(dǎo)軌的間隙。因?yàn)榛屙斆鎸?dǎo)軌與水平面傾斜30º，

38、回轉(zhuǎn)刀架會(huì)由于自身的重力而發(fā)生下滑，滾珠絲杠和螺母不能以自鎖方式阻止其下滑，所以機(jī)床要依靠交流伺服電動(dòng)機(jī)的電磁制動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)自鎖。 ②縱向(z軸)進(jìn)給傳動(dòng)裝置。如圖8-17所示，MJ-50數(shù)控車床z軸進(jìn)給傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。交流(AC)伺服電動(dòng)機(jī)14經(jīng)同步帶輪12和2以及同步帶11傳動(dòng)到滾珠絲杠5，由螺母4帶動(dòng)滑板,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,連同刀架沿床身13的矩形導(dǎo)軌移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)Z軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。如圖8-17(b)所示，伺

39、服電動(dòng)機(jī)軸與同步帶輪12之間用錐環(huán)無(wú)鍵連接，局部放大視圖中的19和20是錐面相互配合的內(nèi)外錐環(huán)。當(dāng)擰緊螺釘17時(shí)，法蘭18的端面就壓迫外錐環(huán)2。，使其向外膨脹，內(nèi)錐環(huán)19受力后向電動(dòng)機(jī)軸方向收縮，從而使電動(dòng)機(jī)軸與同步帶輪連接在一起。這種連接方式無(wú)需在被連接件上開鍵槽，而且兩錐環(huán)的內(nèi)外圓錐面壓緊后，使連接配合面無(wú)間隙，對(duì)中性較好。為了傳遞較大的載荷，單側(cè)壓緊時(shí)可增至4對(duì)環(huán)，雙側(cè)壓緊時(shí)可增至8對(duì)環(huán)。 滾珠絲杠左右支承型式:,上一頁(yè),下一頁(yè)

40、,返回,8.1 數(shù)控車床,左支承:采用三個(gè)角接觸球軸承15組成。其中右邊兩個(gè)軸承與左邊一個(gè)軸承的大口相對(duì)布置，由螺母16進(jìn)行預(yù)緊。如圖8-17(a)所示，用于承受徑向載荷和部分軸向載荷。右支承:采用一個(gè)圓柱滾子軸承7，只用于承受徑向載荷。軸承間隙用螺母8來(lái)調(diào)整。滾珠絲杠的支承形式為左端固定，右端浮動(dòng)，留有絲杠受熱膨脹后軸向仲長(zhǎng)的余地。3和6為緩沖擋塊，起越程保護(hù)作用。召向視圖中的螺釘1。將滾珠絲杠的右支承軸承座9固定在床身13上。

41、滾珠絲杠螺母軸向間隙可通過(guò)施加預(yù)緊力的方法消除。預(yù)緊載荷能有效地減小彈性變形所帶來(lái)的軸向位移。但過(guò)大的預(yù),上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,緊力將增加摩擦阻力，降低傳動(dòng)效率，并使壽命大為縮短。所以，一般要經(jīng)過(guò)幾次仔細(xì)調(diào)整才能保證機(jī)床在最大軸向載荷下，既消除間隙，又能靈活運(yùn)轉(zhuǎn)。脈沖編碼器的安裝:如圖8-17(b)所示，Z軸進(jìn)給裝置的脈沖編碼器1與滾珠絲杠5相連接，直接檢測(cè)絲杠的回轉(zhuǎn)角度，從而提高系統(tǒng)對(duì)Z向進(jìn)給的精度控制。3

42、.數(shù)控車床的刀架刀盤運(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。如圖8-18所示為M- 50數(shù)控車床所使用的臥式回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。其轉(zhuǎn)位換刀過(guò),上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,程為:當(dāng)接收到數(shù)控系統(tǒng)的換刀指令后，刀盤松開→刀盤旋轉(zhuǎn)到指令要求的刀位一刀盤夾緊并發(fā)出轉(zhuǎn)位動(dòng)作結(jié)束信號(hào)?；剞D(zhuǎn)刀架的夾緊與松開、刀盤的轉(zhuǎn)位均由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)、PI_C順序控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。11是安裝刀具的刀盤，它與軸6固

43、定連接。當(dāng)?shù)都苤鬏S6帶動(dòng)刀盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，其上的鼠牙盤13和固定在刀架上的鼠牙盤10脫開，旋轉(zhuǎn)到指定刀位后，刀盤的定位由鼠牙盤的嚙合來(lái)完成。刀盤松開:當(dāng)接收到數(shù)控系統(tǒng)的換刀指令時(shí)，活塞9右腔進(jìn)油，活塞推動(dòng)軸承12連同軸6向左移動(dòng)，使鼠牙盤13與10脫開，刀盤解除定位、夾緊。刀盤轉(zhuǎn)位:液壓馬達(dá)2啟動(dòng)推動(dòng)平板共扼分度凸輪1轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)齒,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,輪5,齒輪4和軸6連同刀盤旋轉(zhuǎn)，刀盤轉(zhuǎn)位。刀盤定位夾緊:活塞9左腔

44、進(jìn)油推動(dòng)軸6右移使鼠牙盤13與10嚙合，實(shí)現(xiàn)定位夾緊。在車床處于自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，當(dāng)程序指定了換刀的刀號(hào)后，數(shù)控系統(tǒng)可以通過(guò)內(nèi)部的運(yùn)算判斷，實(shí)現(xiàn)刀盤就近轉(zhuǎn)位換刀，即刀盤可正轉(zhuǎn)也可反轉(zhuǎn)。但當(dāng)手動(dòng)操作車床時(shí)，從刀盤方向觀察，只允許刀盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)換刀。8.1.6 數(shù)控車床的卡盤和尾架 (1)數(shù)控車床的卡盤數(shù)控車床一般用液壓卡盤來(lái)夾持工件。如圖8-19為MJ-50數(shù),上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,控車床所使用的液壓自定心卡

45、盤簡(jiǎn)圖。卡盤3用螺釘固定在主軸前端，回轉(zhuǎn)液壓缸5固定在主軸后端，改變液壓缸左右腔的通油狀態(tài)，活塞桿4就可帶動(dòng)卡盤內(nèi)的驅(qū)動(dòng)爪1驅(qū)動(dòng)卡爪2移動(dòng)，夾緊或松開工件，并通過(guò)行程開關(guān)6和7發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)。(2)數(shù)控車床的尾架在數(shù)控車床中，尾座是結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的一個(gè)部件。尾座安裝在床身導(dǎo)軌上，它可以根據(jù)工件的長(zhǎng)短調(diào)節(jié)縱向位置。它的作用是利用套簡(jiǎn)安裝頂尖，用來(lái)支承較長(zhǎng)工件的一端，也可以安裝鉆頭、鉸刀等刀具進(jìn)行孔加工。MJ-50數(shù)控車床出廠時(shí)一般配置標(biāo)

46、準(zhǔn)尾座。如圖8-20所示為尾座的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。尾座體的移動(dòng)由滑板帶動(dòng)移動(dòng)，由手動(dòng)控制的液壓缸將其鎖緊,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,在床身上。在機(jī)床調(diào)整時(shí)，可以手動(dòng)控制尾座套筒移動(dòng)。 圖8-20中的頂尖1與尾座套簡(jiǎn)液壓缸2用鯉連接，尾座套簡(jiǎn)液壓缸可帶動(dòng)頂尖一起移動(dòng)。在機(jī)床自動(dòng)運(yùn)行循環(huán)中，可通過(guò)加工程序由數(shù)控系統(tǒng)控制尾座套簡(jiǎn)的移動(dòng)。當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出尾座套簡(jiǎn)仲出的指令后，液壓電磁閥動(dòng)作，壓力油通過(guò)活塞桿4的內(nèi)孔進(jìn)人套簡(jiǎn)液壓缸2的左腔

47、，推動(dòng)尾座套簡(jiǎn)仲出;當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)指令其退回時(shí)，壓力油進(jìn)人套簡(jiǎn)液壓缸的右腔，從而使尾座套簡(jiǎn)退回。尾座套簡(jiǎn)移動(dòng)的行程，靠調(diào)整套簡(jiǎn)外部聯(lián)結(jié)的行程桿10上面的移動(dòng)擋塊6來(lái)完成。如圖中所示移動(dòng)擋塊的位置在右端極限位置時(shí)，套簡(jiǎn)的行程最長(zhǎng)。當(dāng)套簡(jiǎn)仲出到位時(shí)，行程桿上的,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.1 數(shù)控車床,擋塊6壓下確認(rèn)開關(guān)9，向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出尾座套簡(jiǎn)到位信號(hào)。當(dāng)套簡(jiǎn)退回時(shí)，行程桿上的固定擋塊7壓下確認(rèn)開關(guān)8，向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出套簡(jiǎn)退回的確認(rèn)信號(hào)，

48、停止套簡(jiǎn)的運(yùn)動(dòng)。,上一頁(yè),返回,8.2 數(shù)控銑床,8.2.1 概述數(shù)控銑床，也稱作數(shù)控銑削機(jī)床，是一種用途廣泛的機(jī)床，如同傳統(tǒng)的通用銑床一樣，分立式和臥式兩種。一般的數(shù)控銑床是指規(guī)格較小的升降臺(tái)式數(shù)控銑床，額定功率通常不是很高，其工作臺(tái)寬度多在400mm以下，規(guī)格較大的數(shù)控銑床，例如工作臺(tái)寬度在500mm以上的，其功能已向加工中心靠近，進(jìn)而演變成柔性加工單元。數(shù)控銑床能被CNC控制的坐標(biāo)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)多為三坐標(biāo)。其中能兩軸聯(lián)動(dòng)的機(jī)床，也

49、稱兩軸半機(jī)床，即在X,Y,Z三個(gè)坐標(biāo)軸中，任意兩軸可以聯(lián)動(dòng)，一般情況下，兩軸半控制的數(shù)控銑床上只能用來(lái)加工平面曲線的輪廓。三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的數(shù)控銑床能進(jìn)行X,Y,Z三個(gè)坐標(biāo)軸,下一頁(yè),返回,8.2 數(shù)控銑床,聯(lián)動(dòng)加工，可以加工空間曲面，目前以三坐標(biāo)數(shù)控立式銑床為發(fā)展方向。對(duì)于有特殊要求的數(shù)控銑床，還可以加一個(gè)數(shù)控分度頭或數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，即回轉(zhuǎn)的A坐標(biāo)或C坐標(biāo)，這種四坐標(biāo)的數(shù)控銑床可用來(lái)加工螺旋槽、葉片等立體曲面零件。8.2.2 數(shù)控銑床

50、的分類按照數(shù)控銑床的主軸布置形式分類(1)立式數(shù)控銑床立式數(shù)控銑床是數(shù)控銑床中數(shù)量最多的一種，應(yīng)用范圍最廣，其主軸垂直于水平面(如圖8-21所示)。小型數(shù)控銑床X,Y,Z方向的移動(dòng)一般都由工作臺(tái)完成，主運(yùn)動(dòng)由主軸完成，與普通立式升降臺(tái)銑床相似。中型數(shù)控立銑的縱向和橫,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.2 數(shù)控銑床,向移動(dòng)一般由工作臺(tái)完成，且工作臺(tái)還可手動(dòng)升降，主軸除完成主運(yùn)動(dòng)外，還能沿垂直方向仲縮。大型數(shù)控立銑由于需要考慮擴(kuò)大行程，縮小

51、占地面積和剛性等技術(shù)問(wèn)題，多采用龍門架移動(dòng)式，其主軸可以在龍門架的橫向與垂直溜板上運(yùn)動(dòng)，而龍門架則沿床身作縱向運(yùn)動(dòng)(如圖8-22所示)。(2)臥式數(shù)控銑床臥式數(shù)控銑床的主軸水平布置，為了擴(kuò)大加工范圍和使用功能，通常采用增加數(shù)控轉(zhuǎn)盤或萬(wàn)能數(shù)控轉(zhuǎn)盤來(lái)實(shí)現(xiàn)4~5軸加工。這樣不但工件側(cè)面上的連續(xù)回轉(zhuǎn)輪廓可以加工出來(lái)，而且可以實(shí)現(xiàn)在一次安裝中，通過(guò)轉(zhuǎn)盤改變工位，進(jìn)行“四面加工”。尤其是萬(wàn)能數(shù)控轉(zhuǎn)盤可以把工件上各種不同角度的加工面擺,上一頁(yè),下

52、一頁(yè),返回,8.2 數(shù)控銑床,成水平面來(lái)加工，可以省去許多專用夾具或?qū)Ｓ媒嵌瘸尚豌姷丁?duì)箱體類零件或在一次安裝中需要改變工位的工件來(lái)說(shuō)，選擇帶數(shù)控轉(zhuǎn)盤的臥式數(shù)控銑床進(jìn)行加工是非常合適的，如圖8-23所示。(3)立、臥兩用數(shù)控銑床這類銑床目前正在逐漸增多，它的主軸方向可以變換，能達(dá)到在一臺(tái)機(jī)床上既可以進(jìn)行立式加工、又可以進(jìn)行臥式加工。其使用范圍更廣、功能更全，選擇的加工對(duì)象和余地更大，給用戶帶來(lái)了很多方便，特別是當(dāng)生產(chǎn)批量小，品種較

53、多，又需要立、臥兩種方式加工時(shí)，用戶只需要一臺(tái)這樣的機(jī)床就行了，如圖8-24所示。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.2 數(shù)控銑床,立、臥兩用數(shù)控銑床的主軸方向的更換有手動(dòng)與自動(dòng)兩種。采用數(shù)控萬(wàn)能主軸頭的立、臥兩用數(shù)控銑床，其主軸頭可以任意轉(zhuǎn)換方向，可以加工出與水平面呈各種不同角度的工件表面。當(dāng)立、臥兩用數(shù)控銑床增加數(shù)控轉(zhuǎn)盤后，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的“五面加工”，即除了工件與轉(zhuǎn)盤貼面的定位面外，其他表面都可以在一次安裝中進(jìn)行加工。因此，其加工性能

54、非常優(yōu)越。2.按照數(shù)控系統(tǒng)控制的坐標(biāo)軸數(shù)量分類(1)32.5坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控銑床 機(jī)床只能進(jìn)行X,Y,Z三個(gè)坐標(biāo)中的任意兩個(gè)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)加工。(2)3坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控銑床,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.2 數(shù)控銑床,機(jī)床能進(jìn)行X,Y,Z三個(gè)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)加工。目前3坐標(biāo)數(shù)控立式銑床仍占大多數(shù)。(3)4坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控銑床機(jī)床主軸可以繞X,Y,Z三個(gè)坐標(biāo)軸和其中一個(gè)軸作數(shù)控?cái)[角運(yùn)動(dòng)。(4) 5坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控銑床 機(jī)床主軸可以繞X,Y,Z三個(gè)坐標(biāo)

55、軸和其中兩個(gè)軸作數(shù)控?cái)[角運(yùn)動(dòng)。一般來(lái)說(shuō)，機(jī)床控制的坐標(biāo)軸越多，特別是要求聯(lián)動(dòng)的坐標(biāo)軸越多，機(jī)床的功能、加工范圍及可選擇的加工對(duì)象也越多。但隨之而來(lái)的是機(jī)床的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的要求更高，編程的難度更大，設(shè)備的價(jià)格也更高。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.2 數(shù)控銑床,8.2.3 數(shù)控銑床的組成與布局1.數(shù)控銑床的組成數(shù)控銑床一般由數(shù)控系統(tǒng)、主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給伺服系統(tǒng)、冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)等幾大部分組成。如圖8-25所示為立式數(shù)控銑床，它主

56、要由下列幾部分組成:(1)主軸部件主軸部件是切削加工的功率輸出部件。它由主軸箱、主軸電動(dòng)機(jī)、主軸和主軸軸承等零件組成。主軸的啟、停和變轉(zhuǎn)速等動(dòng)作均由數(shù)控系統(tǒng)控制，并且通過(guò)裝在主軸上的刀具參與切削運(yùn)動(dòng)。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.2 數(shù)控銑床,(2)進(jìn)給伺服系統(tǒng)它由進(jìn)給電動(dòng)機(jī)和進(jìn)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，按照程序設(shè)定的進(jìn)給速度實(shí)現(xiàn)刀具和工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，包括直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。(3)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)部分是由CNC裝置、可編程控制器

57、、伺服驅(qū)動(dòng)裝置以及操作面板等組成。它是執(zhí)行順序控制動(dòng)作和完成加工過(guò)程的控制中心。(4)輔助裝置,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.2 數(shù)控銑床,輔助裝置包括潤(rùn)滑、冷卻、排屑、防護(hù)、液壓、氣動(dòng)和檢測(cè)系統(tǒng)等部分。這些裝置雖然不直接參與切削運(yùn)動(dòng)，但對(duì)數(shù)控銑床的加工效率、加工精度和可靠性起著保障作用，因此也是數(shù)控銑床中不可缺少的部分。(5)機(jī)床基礎(chǔ)件機(jī)床基礎(chǔ)件通常是指底座、立柱、橫梁等，它是整個(gè)機(jī)床的基礎(chǔ)和框架。它們主要承受機(jī)床的靜載荷以及在加

58、工時(shí)產(chǎn)生的切削負(fù)載，因此必須有足夠的剛度。這些大件可以是鑄鐵件，也可以是焊接而成的鋼結(jié)構(gòu)件，它們是機(jī)床中體積和重量最大的部件。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.2 數(shù)控銑床,2.數(shù)控銑床的布局?jǐn)?shù)控銑床加工工件時(shí)，如同普通銑床一樣，由刀具或者工件進(jìn)行主運(yùn)動(dòng)，也可由刀具與工件進(jìn)行相對(duì)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以加工一定形狀的工件表面。不同的工件表面，往往需要采用不同類型的刀具與工件一起進(jìn)行不同的表面成形運(yùn)動(dòng)，因而就產(chǎn)生了不同類型的數(shù)控銑床。銑床的這些運(yùn)動(dòng)，

59、必須由相應(yīng)的執(zhí)行部件(如主運(yùn)動(dòng)部件、直線或圓周進(jìn)給部件)以及一些必要的輔助運(yùn)動(dòng)(如轉(zhuǎn)位、夾緊、冷卻及潤(rùn)滑)部件等來(lái)完成。 加工工件所需要的運(yùn)動(dòng)僅僅是相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此，對(duì)部件的運(yùn)動(dòng)分配可以有多種方案。如圖8-26所示為數(shù)控銑床總體布局示意圖，可見(jiàn)同是用于銑削加工的銑床，根據(jù)工件的重量和,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.2 數(shù)控銑床,尺寸的不同，可以有4種不同的布局方案。如圖8-26(a)所示是加工工件較輕的升降臺(tái)銑床，由工件完成3個(gè)方向的進(jìn)

60、給運(yùn)動(dòng)，分別由工作臺(tái)、滑鞍和升降臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)加工件較重或者尺寸較高時(shí)，則不宜由升降臺(tái)帶著工件進(jìn)行垂直方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，而是改由銑頭帶著刀具來(lái)完成垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，如圖8-26 ( b )所示。這種布局方案，銑床的尺寸參數(shù)即加工尺寸范圍可以取得大一些。 如圖8-26(c)所示的龍門式數(shù)控銑床，工作臺(tái)載著工件進(jìn)行一個(gè)方向上的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，其他兩個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由多個(gè)刀架即銑頭部件在立柱與橫梁上移動(dòng)來(lái)完成。這樣的布局不僅適用于重量大的工件加工，而且

61、由于增多了銑頭，使銑床的生,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.2 數(shù)控銑床,產(chǎn)扮率得到很大的提高。當(dāng)加工更大、更重的工件時(shí)，由工件進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，在結(jié)構(gòu)上是難于實(shí)現(xiàn)的，因此，采用如圖8-26(d)所示的布局方案，全部進(jìn)給運(yùn)動(dòng)均由銑頭運(yùn)動(dòng)來(lái)完成，這種布局形式可以減小銑床的結(jié)構(gòu)尺寸和重量。3.數(shù)控銑床總布局的發(fā)展趨勢(shì)①近年來(lái)，由于大規(guī)模集成電路、微處理機(jī)和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。使數(shù)控裝置和強(qiáng)電控制電路口趨小型化，不少數(shù)控裝置將控制計(jì)算機(jī)、按鍵

62、、開關(guān)、顯示器等集中裝在吊掛按鈕站上，其他的電器部分則集中或分散與主機(jī)的機(jī)械部分裝成一體，而且還采用氣一液傳動(dòng)裝置，省去液壓油泵站，,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.2 數(shù)控銑床,這樣就實(shí)現(xiàn)了機(jī)、電、液一體化結(jié)構(gòu)，從而減少銑床占地面積，又便于操作管理。②全封閉結(jié)構(gòu)數(shù)控銑床的效率高，一般都采用大流量與高壓力的冷卻和排屑措施;銑床的運(yùn)動(dòng)部件也采用自動(dòng)潤(rùn)滑裝置，為了防止切屑與切屑液飛濺，避免潤(rùn)滑油外泄，將銑床作成全封閉結(jié)構(gòu)，只在工作區(qū)處留有可

63、以自動(dòng)開閉的門窗，用于觀察和裝卸零件。8.2.4 數(shù)控銑床的特點(diǎn)與工藝范圍1.數(shù)控銑床的特點(diǎn)(1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.2 數(shù)控銑床,數(shù)控銑床在結(jié)構(gòu)上要比普通銑床復(fù)雜得多，與其他數(shù)控機(jī)床(如數(shù)控車床)相比，數(shù)控銑床在結(jié)構(gòu)上有下列特點(diǎn):①控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)特征。為了將工件中各種復(fù)雜的形狀輪廓連續(xù)加工出來(lái)，必須控制刀具沿設(shè)定的直線、圓弧或空間直線、圓弧軌跡運(yùn)動(dòng)。這就要求數(shù)控銑床的伺服系統(tǒng)能在多坐標(biāo)方向同時(shí)協(xié)調(diào)動(dòng)作并

64、保持預(yù)定的相互關(guān)系，即要求機(jī)床能實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)。因此，數(shù)控銑床所配置的數(shù)控系統(tǒng)在檔次上一般都比其他數(shù)控機(jī)床更高一些。②數(shù)控銑床的主軸特性。在數(shù)控銑床的主軸套簡(jiǎn)內(nèi)一般都設(shè)有自動(dòng)夾刀、退刀裝置，能在數(shù)秒鐘內(nèi)完成裝刀與卸刀，使換刀較為方便。此外，多坐標(biāo)數(shù)控銑床的主軸還可以繞X ,Y,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.2 數(shù)控銑床,軸或Z軸做數(shù)控?cái)[動(dòng)，擴(kuò)大了主軸自身的運(yùn)動(dòng)范圍，但主軸結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。(2)加工特點(diǎn)①加工靈活、通用性強(qiáng)。數(shù)控銑床的最

65、大特點(diǎn)是高柔性，即靈活、通用、萬(wàn)能，可以加工不同形狀的工件。在數(shù)控銑床上能完成鉆孔、撞孔、鉸孔、銑平面、銑斜面、銑槽、銑曲面(凸輪)、攻螺紋等加工。而且在一般情況下，可以一次裝夾就完成所需的加工工序。②加工精度高。目前數(shù)控裝置的脈沖當(dāng)量一般為0.001mm，高精度的數(shù)控系統(tǒng)可達(dá)0.1μm，一般情況下都能保證工件精度。另外，數(shù)控加工還避免了操作人員的操作失誤，同一批,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.2 數(shù)控銑床,加工零件的尺寸同一性好，大大

66、提高了產(chǎn)品質(zhì)量。由于數(shù)控銑床具有較高的加工精度，能加工很多普通機(jī)床難以加工或根本不能加工的復(fù)雜型面，所以在加工各種復(fù)雜樟具時(shí)百顯出其優(yōu)越性。③生產(chǎn)效率高。數(shù)控銑床上一般不需要使用專用夾具等專用工藝裝備。在更換工件時(shí)，只需調(diào)用儲(chǔ)存于數(shù)控裝置中的加工程序，裝夾工件和調(diào)整刀具數(shù)據(jù)即可，因而大大縮短了生產(chǎn)周期。其次，數(shù)控銑床具有銑床、撞床和鉆床的功能，使工序高度集中，大大提高了生產(chǎn)效率并減少了工件裝夾誤差。另外，數(shù)控銑床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度都

67、是無(wú)級(jí)變速的，因此有利于選擇最佳切削用量。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.2 數(shù)控銑床,數(shù)控銑床具有快進(jìn)、快退、快速定位功能，可大大減少機(jī)動(dòng)時(shí)間。據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用數(shù)控銑床加工比普通銑床加工生產(chǎn)效率可提高3~5倍。對(duì)于復(fù)雜的成型面加工生產(chǎn)效率可提高十幾倍，甚至幾十倍。④減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度。數(shù)控銑床對(duì)零件加工是按事先編好的加工程序自動(dòng)完成的，操作者除了操作鍵盤、裝卸工件和中間測(cè)量及觀察機(jī)床運(yùn)行外，不需要進(jìn)行繁重的重復(fù)性手工操作，大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)

68、度。由于數(shù)控銑床具有以上優(yōu)點(diǎn)，因而它的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛，功能也將越來(lái)越完善。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,8.2 數(shù)控銑床,2.數(shù)控銑床的工藝范圍數(shù)控銑削是機(jī)械加工中最常用和最主要的數(shù)控加工方法之一，它不僅可以加工各種平面、溝槽、螺旋槽、成型表面和孔，而且還能加工各種平面和空間等復(fù)雜型面，適合于加工各種模具、凸輪、板類及箱體類的零件。根據(jù)數(shù)控銑床的特點(diǎn)，從銑削加工角度來(lái)考慮，適合數(shù)控銑削的主要加工對(duì)象有以下幾類。(1)平面類零件加工