数控机床基础结构分析.ppt

数控机床典型机械结构,一、主轴准停装置,机械式主轴准停,二、自动换刀装置,自动换刀装置,刀库,机械手,(ATC),作用交换主轴与刀库中的刀（工）具,对自动换刀装置的基本要求,换刀时间短刀具重复定位精度高有足够的刀具贮存量刀库占地面积小及安全可靠,自动换刀装置的形式,回转刀架换刀更换主轴头换刀更换主轴箱换刀带刀库的自动换刀系统,二、自动换刀装置,1、回转刀架换刀,1）回转刀架结构要求：良好的强度和刚性2）回转刀架的换刀动作,刀架抬起,刀架转位,刀架压紧,二、自动换刀装置,2、更换主轴换刀,优点：换刀时间短，换刀的可靠性强。,缺点：主轴系统的刚度较差。,适用场合：适应于工序较少、精度要求不太高的机床,回转刀架换刀,3、更换主轴箱换刀,适用场合：适用于箱体类零件的加工,二、自动换刀装置,4、带刀库的自动换刀系统,组成,刀库选刀系统刀具交换机构刀具自动装卸机构,特点：结构较复杂，换刀过程动作多，换刀时间长。,适用场合：多用于钻床、镗铣床和数控组合机床。,二、自动换刀装置,三、刀库,2、刀库的种类,1、刀库的功能功能：储存加工工序所需的各种刀具及辅助工具。,直线式,特点：结构简单，刀库容量小，一般可容纳8-12把刀具，故少用。,三、刀库,鼓轮式（圆盘式）,1）单鼓轮式,刀具、鼓轮轴线平行,刀具、鼓轮轴线垂直,盘式刀库,三、刀库,刀具、鼓轮轴线成锐角,特点：结构简单紧凑，应用较多，但刀具单环排列，空间利用率低，适用于刀库容量较小的场合，一般不多于50-60把刀。,三、刀库,鼓轮端面上双环排列,特点：刀库空间利用率较高，但装刀、取刀机构复杂，仅适用于机床空间有限制而刀库容量较大的场合。,三、刀库,鼓轮端面上多环排列,鼓轮弹仓式,2）多鼓轮式,双鼓轮式,三、刀库,三鼓轮式行星鼓轮式,特点：不同类型的刀具及轻重型刀具可分别放置，空间利用率高，但传动机构和运动控制装置复杂，适用于刀库容量大的场合。,三、刀库,链式,单环链式,特点：结构紧凑，刀库容量大，可充分利用空间，通常为轴向取刀，位置精度较低，适用于刀库容量大的场合。,龙门加工中心,三、刀库,多环链式,三、刀库,加长链式,格子箱式,单面网格式,特点：刀库结构紧凑，空间利用率高，但换刀时间较长，小直径刀具为轴向取刀，大直径刀具为径向取刀，布局不灵活，通常刀库安置在工作台上，应用较少。,三、刀库,三、刀库,多面网格式,特点：刀库容量大，辅助装置较复杂，用于需刀库容量大的机床上。,三、刀库,3、刀库的容量,铣削加工,车削加工,钻削加工,四、刀具的选刀方式,1、自动选刀：在自动换刀装置换刀时，按数控装置发出的换刀指令，刀具交换装置从刀库中挑选各工序所需刀具的操作称为自动换刀。,2、刀具的选择方式,顺序选择方式,任意选择方式,刀座编码方式,刀具编码方式,四、刀具的选刀方式,顺序选择方式,刀具的顺序选择方式是将刀具按加工工序的顺序，依次放入刀库的每一个刀座中。,特点：不需要刀具识别装置，结构简单，工作可靠，但刀库中刀具在不同工序中不能重复使用，因此，刀具的数量的刀库的容量大。,四、刀具的选刀方式,刀具编码方式,接触式识别装置,四、刀具的选刀方式,刀柄,刀具识别装置,触针,编码环,特点：结构简单，寿命较短，可靠性较差，难于快速换刀,四、刀具的选刀方式,非接触式识别装置,特点：无磨损，无噪音，寿命长，反应速度快，适用于高速，换刀频繁的场合。,四、刀具的选刀方式,光电识别装置,四、刀具的选刀方式,刀座编码方式,永久性编码,临时性编码,刀座编码,四、刀具的选刀方式,刀座编码,四、刀具的选刀方式,识别码块,识别传感器,刀柄编码,四、刀具的选刀方式,临时性编码,五、刀具交换装置,1、无机械手换刀,五、刀具交换装置,1、无机械手换刀,2、机械手换刀,五、刀具交换装置,机械手形式,五、刀具交换装置,机械手换刀,五、刀具交换装置,机械手传动结构,六、滚珠丝杠螺母副,1、滚珠丝杠螺母副的结构,滚珠丝杠螺母副,六、滚珠丝杠螺母副,1、滚珠丝杠螺母副的结构,丝杠,滚珠,螺母,作用：将回转运动转换成直线运动,六、滚珠丝杠螺母副,2、滚珠丝杠螺母副的特点,优点：传动效率高摩擦阻力小传动精度高有可逆性使用寿命长,缺点：制造工艺复杂不能实现自锁,六、滚珠丝杠螺母副,3、滚珠丝杠螺母副的循环方式,外循环：滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的称为外循环,内循环：滚珠在循环过程中始终与丝杠保持接触的成为内循环,六、滚珠丝杠螺母副,4、滚珠丝杠螺母副的预紧,预紧的目的：减小轴向间隙,轴向间隙：指丝杠和螺母间无相对转动时，二者之间的最大轴向窜动量,预紧的方法,双螺母垫片式,双螺母螺纹式,双螺母齿差式,双螺母垫片式,六、滚珠丝杠螺母副,双螺母螺纹式,六、滚珠丝杠螺母副,双螺母齿差式,六、滚珠丝杠螺母副,5、滚珠丝杠螺母副的安装,六、滚珠丝杠螺母副,特点：其承载能力小，轴向刚度低，仅适用于短丝杠,一端装止推轴承（固定自由式）,5、滚珠丝杠螺母副的安装,六、滚珠丝杠螺母副,一端装止推轴承，另一端装深沟球轴承（固定支承式）,特点：轴向刚度较小，丝杠有伸缩余地，结构复杂，仅适用于长丝杠,5、滚珠丝杠螺母副的安装,六、滚珠丝杠螺母副,两端装止推轴承,特点：将装止推轴承装在滚珠丝杠两端，并施加预紧拉力，有助于提高传动刚度，但对热伸长较敏感,5、滚珠丝杠螺母副的安装,六、滚珠丝杠螺母副,两端装双重止推轴承及深沟球轴承（固定固定式）,特点：传动刚度高，结构和安装工艺复杂，适用于长丝杠或高转速、高刚度、高精度的丝杠,6、滚珠丝杠螺母副的润滑与防护,六、滚珠丝杠螺母副,润滑的作用：减少摩擦，降低温升，并与密封装置一起保护丝杠不受外物的损伤与腐蚀,润滑油：机油、90180号透平油、140号主轴油,润滑脂：锂基油脂或高压润滑脂,防护：防止尘埃、切屑等硬质颗粒进入,密封圈：采用毛毡圈（耐油橡胶、尼龙）,防护罩：采用螺旋钢带、伸缩套筒、锥形套筒或皮革、人造革制成的,不锈钢卷筒式防护罩,工程塑料防护套,七、数控机床导轨,2、对导轨的基本要求,1、导轨的功能：支承和导向,导向精度：是指机床的运动部件沿导轨移动时的直线性和它与有关基面之间相互位置的准确性精度保持性：是指导轨在长期使用中保持导向精度的能力低速运动平稳性：结构简单、工艺性好：,七、数控机床导轨,3、导轨的分类和特点,按运动轨迹,按工作性质,按接触面的摩擦性质,直线运动导轨：相对运动轨迹为直线,圆周运动导轨：相对运动轨迹为圆,主运动导轨：动导轨作主运动，导轨副间相对运动速度高,进给运动导轨：动导轨作进给运动，导轨副间相对运动速度低,调整导轨：实现部件之间的相对位置调整，在机床工作时无相对运动,滑动导轨,滚动导轨,静压导轨,七、数控机床导轨,滑动导轨具有结构简单、制造方便、刚度好、抗振性高等优点,在数控机床上应用广泛，目前多数使用金属对塑料形式，称为贴塑导轨或注塑导轨,滑动导轨,注塑导轨：环氧树脂为基体，加入二硫化钼和胶体石墨及铅粉等混合而成,贴塑导轨：聚四氟乙烯为基体，加入青铜粉、二硫化钼、石墨及铅粉等混合而成,七、数控机床导轨,滚动导轨,特点：摩擦系数小、运动轻便、位移精度和定位精度高、耐磨性好、抗震性较差、结构复杂、防护要求较高,静压导轨,七、数控机床导轨,优点：1、液体静压导轨由于其导轨的工作面完全处于纯液体摩擦下，因而工作时摩擦系数极低（f=0.0005）；2、导轨的运动不受负载和速度的限制，且低速时移动均匀，无爬行现象；3、由于液体具有吸振作用，因而导轨的抗振性好；4、承载能力大、刚性好；5、摩擦发热小，导轨温升小。缺点：1、液体静压导轨的结构复杂，多了一套液压系统；2、成