数控机床布局特点3ppt课件

.,1,数控机床的机械结构,.,2,4.1认识数控机床的机械结构,1、熟悉数控车床的机械结构,.,3,4.1认识数控机床的机械结构,2、熟悉加工中心的机械结构,.,4,4.2数控机床机械结构的特点,一、数控机床机械结构特点,1）静刚度和动刚度高合理选择构件的结构形式，如基础件采用封闭的完整箱体结构；合理选择及布局隔板和筋条，尽量减小接合面，提高部件间接触刚度等；合理进行结构布局；采取补偿构件变形的结构措施。2）抗振性高,.,5,4.2数控机床机械结构的特点,立柱结构,筋条结构,.,6,4.2数控机床机械结构的特点,一、数控机床机械结构特点,3）灵敏度高4）热变形小在数控机床结构布局设计中可考虑尽量采用对称结构（如对称立柱等），进行强制冷却（如采用空冷机），使排屑通道对称布置等措施。5）自动化程度高，操作方便,回转交换式APC,移动交换式APC,二、数控机床布局特点,1、不同布局适应不同的工件形状、尺寸及重量,数控铣床四种布局方案适应的工件重量、尺寸却不同。（a）适应较轻工件，（b）适应较大尺寸工件，（c）适应较重工件，（d）适应更重更大工件。,二、数控机床布局特点,2、不同布局有不同的运动分配及工艺范围,数控镗铣床的三种布局方案中，（a）主轴立式布置，上下运动，对工件顶面进行加工；（b）主轴卧式布置，加工工作台上分度工作台的配合，可加工工件多个侧面；（c）在（b）基础上再增加一个数控转台，可完成工件上更多内容的加工。,二、数控机床布局特点,3、不同布局有不同的机床结构性能,数控卧式镗铣床中，（a）、（b）为T形床身布局，工作台支承于床身，刚度好，工作台承载能力强；(c)、(d)工作台为十字形布局，（c）主轴箱悬挂于单立柱一侧，使立柱受偏载，(d)主轴箱装在框式立柱中间，对称布局，受力后变形小，有利于提高加工精度。,二、数控机床布局特点,4、不同布局影响机床操作方便程度,数控车床的四种不同布局方案，（a）为水平床身-水平滑板，床身工艺性好，便于导轨面的加工，下部空间小，故排屑困难，刀架水平放置加大了机床宽度方向的结构尺寸；,二、数控机床布局特点,4、不同布局影响机床操作方便程度,（b）为倾斜床身-倾斜滑板，排屑亦较方便，中小规格的数控车床其床身的倾斜度以60为宜；（c）水平床身-倾斜滑板，具有水平床身工艺性好，宽度方向的尺寸小，且排屑方便，是卧式数控车床的最佳布局形式。,.,13,4.3数控机床的主传动系统,4.3.1数控机床主传动的特点,1）具有更大的调速范围并实现无级调速。一般要求主轴具备1（1001000）的恒转矩调速范围和110的恒功率调速范围。2）具有较高的精度与刚度，传递平稳，噪声低3）良好的抗振性和热稳定性。4）在车削中心上，要求主轴具有C轴控制功能。5）在加工中心上，要求主轴具有高精度的准停功能。6）具有恒线速度切削控制功能。,.,14,4.3数控机床的主传动系统,4.3.2数控机床主轴的变速方式,1、带有变速齿轮的主轴传动大中型数控机床较常采用的配置方式，确保低速时有较大的扭矩，滑移齿轮的移位大多采用液压拨叉或直接由液压缸驱动齿轮来实现。,数控机床主传动的四种配置方式(a)齿轮变速；(b)带传动；(c)两个电机分别驱动；(d)调速电机直接驱动,.,15,4.3.2数控机床主轴的变速方式,2、通过带传动的主轴传动主要用在转速较高、变速范围不大的小型数控机床上。可以避免由齿轮传动所引起的振动和噪声。适用于高速低转矩特性的主轴，常用有多楔带和同步齿形带。,带的结构形式(a)多楔带;(b)同步齿形带,.,16,同步齿形带传动是一种综合了带传动和链传动优点的新型传动方式，带型有梯形齿和圆弧齿。,同步齿形带的结构和传动,4.3.2数控机床主轴的变速方式,.,17,3、用两个电机分别驱动主轴传动高速时，由一个电机通过带传动；低速时，由另一个电机通过齿轮传动，齿轮起到降速和扩大变速范围的作用，使恒功率区增大，扩大了变速范围，避免了低速时转矩不够且电机功率不能充分利用的问题。,4.3.2数控机床主轴的变速方式,.,18,4、调速电机直接驱动主轴传动大大简化了主轴箱体与主轴的结构，有效地提高了主轴部件的刚度，但主轴输出的扭矩小，电机发热对主轴的精度影响较大。,直接驱动式,4.3.2数控机床主轴的变速方式,.,19,主轴轴承常见的支撑形式(a)形式一；(b)形式二；(c)形式三,1、主轴轴承的支撑形式,1）前支撑采用双列短圆柱滚子轴承和60角接触双列向心推力球轴承组合，后支撑采用成对向心推力球轴承。可提高主轴的综合刚度，满足强力切削的要求。普遍用于各类数控机床主轴。,4.3数控机床的主传动系统,4.3.3主轴部件,2）前支撑采用高精度双列向心推力球轴承。向心推力轴承有良好的高速性，主轴最高转速可达4000rmin，但承载能力小，适于高速、轻载、高精密的数控机床主轴。3）前后支撑分别采用双列和单列圆锥滚子轴承。径向和轴向刚度高，能承受重载荷，其安装、调整性能好，但限制了主轴转速和精度，因此可用于中等精度、低速、重载的数控机床的主轴。,.,21,2、刀具自动装卸切屑清除装置,4.3.3主轴部件,机床执行换刀指令，机械手从主轴拔刀时，主轴需松开刀具。这时，液压缸上腔通压力油，活塞推动拉杆向下移动，使碟形弹簧压缩，钢球进入主轴锥孔上端的槽内，刀柄尾部的拉钉被松开，机械手拔刀。,加工中心主轴前端有724号锥孔，内部和后端安装的是刀具自动夹紧机构。,.,22,压缩空气进入活塞和拉杆的中孔，吹净主轴锥孔，为装入新刀具做好准备。当机械手将下一把刀具插入主轴后，液压缸上腔无油压，在碟形弹簧和弹簧的恢复力作用下，拉杆、钢球和活塞退回到图示的位置，使刀具被夹紧。刀杆夹紧机构用弹簧夹紧，液压放松，以保证在工作中突然停电时，刀杆不会自行松脱。,4.3.3主轴部件,2、刀具自动装卸切屑清除装置,.,23,机床采用的是724号锥柄刀具，锥柄的尾端安装有拉钉，拉杆通过4个钢球拉住拉钉的凹槽，使刀具在主轴锥孔内定位及夹紧。,2、刀具自动装卸切屑清除装置,4.3.3主轴部件,.,24,3、主轴的准停,主轴准停换刀示意图,又称为主轴定位功能，这是自动换刀所必需的功能。在自动换刀的镗铣加工中心上，切削的转矩通常是通过刀杆的端面键来传递的，这就要求主轴具有准确定位于圆周上特定角度的功能。,4.3.3主轴部件,.,25,主轴准停阶梯孔或精镗孔示意图,当加工阶梯孔或精镗孔后退刀时，为防止刀具与小阶梯孔碰撞或拉毛已精加工的孔表面，必须先让刀，再退刀，因此，刀具就必须具有定位功能。,3、主轴的准停,4.3.3主轴部件,.,26,1）机械准停控制采用机械凸轮机构或光电盘方式进行粗定位，然后有一个液动或气动的定位销插入主轴上的销孔或销槽实现精确定位，完成换刀后定位销退出，主轴才开始旋转。结构复杂，在早期数控机床上使用较多。,典型的V形槽轮定位盘机械准停原理示意图,4.3.3主轴部件,.,27,2）电气准停控制,永久磁铁与磁传感器在主轴上的位置,4.3.3主轴部件,磁传感器主轴准停控制在主轴上安装一个永久磁铁与主轴一起旋转，在距离发磁体旋转外轨迹12mm处固定一个磁传感器，它经过放大器并与主轴控制单元相连接，当主轴需要定向时，便可停止在调整好的位置上。,.,28,编码器主轴准停控制原理图,4.3.3主轴部件,编码器主轴准