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1、数 控 机 床 高 等 职 业 技 术 教 育 机 电 类 专 业 规 划 教 材 机械工业出版社精品教材 机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社 CHINA MACHINE PRESS ISBN 978-7-111-10155-0 高等职业技术教育机电类专业教材编委会 组编 熊光华 主编 目 录 第三章 加工中心 第二章 数控机床 第一章 概论 前言 第四章 其他数控机床 第五章 数控特种加工机床 第六章 金属切削机床概论 目 录 第十一章 机床的数控技术改造 第十章 数控机床的应用 第九章 数控机床电气控制系统 参考文献 第七章 数控机床典型部件 第八章 数控机床液压与气压系统及机床润滑

2、系统 第一章 概论 复习思考题 第二节 数控机床概论 第一节 金属切削机床 返回 目录 第一节 金属切削机床 一、金属切削机床 金属切削机床通常是指用切削的方法将金属毛坯加工成 机器零件的一种机器。 二、金属切削机床的分类与编号 1.机床的分类 按照万能程度，机床又分为： （1）通用机床 （2）专门化机床 （3）专用机床 2.机床型号的编制方法 （1）型号表示方法。型号的构成如下： 第一节 金属切削机床 第一节 金属切削机床 (2)机床类、组、系的划分及其代号。例如磨床分为M、2M、 3M三个分类。机床类别代号见表1-1。 类 别 车 床 钻 床 镗 床 磨床 齿 轮 加 工 机 床 螺 纹

3、加 工 机 床 铣 床 刨 插 床 拉 床 锯 床 其 它 机 床 代 号 CZTM2M3MYSXBLGQ 读 音 车钻镗磨 二 磨 三 磨 牙丝铣刨拉割 其 它 表1-1 通机床类别代号 第一节 金属切削机床 因此，两个成形运动，可以各自与单独的电动机联结，也 可共用一个电动机，其原理图与图1-2相似。 图1-2 用螺纹车刀车螺纹时的传动原理图 第一节 金属切削机床 （4）机床传动系统图 图1-3是CK7815型数控车床传动系统图。 图1-3 CK7815型数控车床传动系统图 第一节 金属切削机床 四、数控机床坐标系 1.右手直角坐标系。如图1-4所示。 图1-4 右手直角笛卡 尔坐标系 第

4、一节 金属切削机床 2.机床坐标系 图1-5是几台常见的数控机床的坐标系。 图1-5 常见的数控机床的坐标系 a）数控机床 b）数控铣床 c）数控镗铣床 返回本 章目录 第二节 数控机床概论 一、数控机床的工作原理与组成 1.数控机床的工作原理。在普通机床上加工零件时，机床 运动开始、结束，运动的先后次序及刀具和工件的相对位置等 都由人工去完成。零件在机床上的加工过程如图1-6所示。 图1-6 零件在数控机床上的加工过程 第二节 数控机床概论 2.数控机床的组成。数控机床由控制介质（加工程序）、 数控装置、伺服系统和机床主机组成，如图1-7所示。 （1）控制介质 常用的控制介质中的穿孔纸带是八

5、单位的标准穿孔带，其 尺寸和规格如图1-8所示。 （2）数控装置 图1-9所示为CNC装置的一般结构 图1-7 数控机床的组成 第二节 数控机床概论 图1-8 穿孔纸带 第二节 数控机床概论 图1-9 CNC装置的结构 第二节 数控机床概论 （3）伺服系统。伺服系统主要由调节放大单元、执行单 元、检测单元和控制对象组成，如图1-10所示。图1-10a所示 系统称为闭环伺服系统。图1-10b为区别上述直接移动反馈系 统，而是在中间部分取出反馈信号的系统，称为半闭环系统。 伺服系统只有信号的放大和变换不带检测反馈的称为开环系统， 如图1-10c所示。 （4）机床主机 二、数控机床分类 1.按加工工

6、艺范围分 2.按机床结构分 3.按伺服系统分 4.按数控系统分 三、数控机床的特点和应用 第二节 数控机床概论 图1-10 机床的伺服系统 返回本 章目录 复习思考题 1.1 金属切削机床型号包含了哪些内容？ 1.2 说明下列机床型号的含义： XK5032 C2150X6 T4163B TH65100 MK1320E YK3180 1.3 金属切削机床上有哪些运动？它们各自有什么作用 和特点？ 1.4 为什么要对数控机床进行坐标规定，X、Y、Z三轴如 何确定？如何确定它们的方向？回转运动坐标如何确定？ 1.5 数控机床的加工原理是什么？数控机床的加工特点 是什么？ 1.6 数控机床有哪些类型？

7、何谓开环、半闭环和闭环控 制系统？优缺点何在？适用于什么场合？ 返回本 章目录 第二章 数控车床 复习思考题 第三节 数控车床传动系统的主要结构 第二节 数控车床的传动系统 第一节 数控车床概述 返回 目录 第一节 数控车床概述 一、工艺范围与分类 车床主要是用于进行车削加工，在车床上一般可以加工各 种回转表面，如内外圆柱面、圆锥面、成型回转表面及螺纹面 等。 二、数控车床的特点与发展 1.高精度 2.高效率 3.高柔性 4.高可靠性 5.工艺能力强 6.模块化设计 三、数控车床的布局形式 第一节 数控车床概述 随着工件尺寸、质量和形状的变化，数控车床的布局可有 卧式车床、落地式车床、单立柱立

8、式车床、双立柱立式车床的 变化，如图2-1所示。 图2-1 工件尺 寸、质量对车床 布局的影响 第一节 数控车床概述 图2-2是某公司CNC车床和车削加工系列布局图。 TT25TM25TM25Y NC4轴NC5轴NC6轴 多刀平衡刀削铣削 动力工具 上刀架有Y轴、ATC和动力 刀具 图2-2 某公司CNC车床系列布局图 第一节 数控车床概述 （续） TT25STM25STM25YS 尾座换为第二主轴 1台机床上完成1.2工序全部加工 附上下料装置可完成无人加工 尾座换为第二主轴尾座换为第二主轴 第一主轴送棒料 第二主轴拉棒料可完成无人加工 图2-2 某公司CNC车床系列布局图 第一节 数控车床

9、概述 随着机床精度的不同，数控车床的布局要考虑到切削力、 切削热和切削振动的影响。如卧式车床主轴箱热变形时，随着 刀架的位置不同，对尺寸的影响而不同，如图2-3所示。 图2-3 主轴箱热变形对加工尺寸的影响 第一节 数控车床概述 由此可看出，在卧式数控机床布局中，刀架和导轨的布 局已成为重要的影响因素。在图24中，以斜床身（斜导 轨）平滑板式为最佳卧式车床布局形式。 图2-4 数控卧式机床的布局形式 第一节 数控车床概述 四、数控卧式车床的组成与技术参数 1数控卧式车床的组成。数控卧式车床主要是加工轴类 零件和直径不太大的盘类零件。图2-5是TND360(国内编号为CK 6136)的机床外形与

10、组成部件。 图2-5 TND360外形图 1-荧光屏显示器 2-卡盘 3-转塔刀架 4-刀架滑板 2TND360数控车床的拄术参数数控机床的技术参数 返回本 章目录 第二节 数控车床的传动系统 数控机床的运动是通过传动系统实现。为了认识和使用数 控机床，必须对数控机床传动系统进行分析。TND360数控卧式 车床的传动系统如图2-6所示。 图2-6 TND360数控卧式机床的传动系统图 第二节 数控车床的传动系统 一、主运动传动 二、进给运动传动 进给运动传动是指机床上驱动刀架实现纵同(z轴)和横 向(x向)运动的进给传动。在TND360数控机床上，各轴都由直 流伺服电动机直接驱动。 三、刀盘传

11、动 刀盘运动是指实现刀架上刀盘的转动和刀盘的开定位、定 位与夹紧的运动，以实现刀具的自动转换。 四、尾座套筒的驱动 尾座套筒的驱动是由液压驱动来实现 返回本 章目录 第三节 数控车床传动系统的主要结构 一、主轴箱 数控机床主轴箱是个比较复杂的传动部件。如图2-7所示 为TND360数控机床的主轴箱展开图。 图2-7 TND360数控机 床的主轴箱展开图 第三节 数控车床传动系统的主要结构 1.主轴电动机 主轴电动机是采用直流主轴伺服电动机，无级调速，由安 装在主电动机尾部的测速发电机实现速度反馈。图2-8是主电 动机的功率、扭矩特性图。 图2-8 主电动机的功率、扭矩特性图 第三节 数控车床传

12、动系统的主要结构 2变速轴。变速轴(轴I)是花键轴。 3.主轴组件数控机床的主轴是一个空心的阶梯轴，如图2- 9所示。 图2-9 TND360的机床主轴组件 1、2、3、4、5-角接触球轴承 第三节 数控车床传动系统的主要结构 4.检测轴 检测轴是阶梯轴，通过两个球轴承支承在轴承套中。 5.主轴箱 主轴箱的作用是支承主轴和支承主轴运动的传动系统，主 轴材料为密烘铸铁。主轴箱使用底部定位面在床身左端定位， 并用螺钉紧固。 二、进给传动系统 TND360数控车床进给传动系统有纵向滑板和横向滑板两个 部件组成。 1.纵向滑板进给传动机构 纵向滑板的传动系统见图2-10所示。是由纵向直流伺服电 动机，

13、经安全联轴器直接驱动滚珠丝杠螺母副，传动纵向滑板， 使其沿床身上的纵向导轨运动。 第三节 数控车床传动系统的主要结构 图2-10 纵向滑板的传动系统 1-旋转变压器和测速发电机 2 -直流伺服电动机 3-锥环 4、 6-半联轴器 5-滑块 7-钢片 8-碟形弹簧 9-套 10-滚珠丝 杠 11-垫圈 12、13、14-滚 针轴承 15-堵头 第三节 数控车床传动系统的主要结构 安全联轴器的作用是在进给过程中当进给力过大或滑板移 动过载时，为了避免整个运动传动机构的零件损坏，安全联轴 器动作，终止运动的传递。其原理如图2-11所示。 图2-11 安全联轴器工作原理 第三节 数控车床传动系统的主要

14、结构 2横同滑板传动系统。横向滑板通过矩形导轨安装在纵 向滑板的上面作横向进给运动。如图2-12所示。 三、转塔刀架 转塔刀架是由刀架换刀机构和刀盘组成，如图2-13所示。 刀盘用于刀具的安装。刀盘的背面装有端面齿盘，用于刀盘的 定位。 图2-12 横向滑板传动系统 第三节 数控车床传动系统的主要结构 图2-13 转塔刀架 1、2-齿轮 3-槽盘 4-滚子 5-驱动轴 6-齿轮 7、8-端面齿盘 9-锥销 10-转 塔盘 11-转塔轴 12-碟形弹簧 13、14-滚子 15-杠杆 第三节 数控车床传动系统的主要结构 四、尾座 数控车床尾座一般是在加工时对工件起辅助支承作用， 它是由尾座体和尾座

15、套筒两部分组成。尾座体可在床身上移动 和固定。图2-14是TNn360数控车床的尾座结构图。 图2-14 尾座 返回本 章目录 复习思考题 2.1 数控车床的机械部分由哪几个主要部件组成？ 他们的各自作用是什么？ 2.2 数控车床上有哪些运动传动是属于外传动链？ 哪些运动传动属于内传动链？ 2.3 机床传动系统图有哪些作用? 2.4 在TND360机床上，当主轴转速为500r/min时， 主轴电动机的实际转速为多少？ 2.5 在TND360机床上，为什么安全联轴器能保护 进给系统的安全？ 返回本 章目录 第三章 加工中心 复习思考题 第三节 卧式加工中心 第二节 立式加工中心 第一节 加工中心

16、概述 返回 目录 第一节 加工中心概述 加工中心机床又称多工序自动换刀数控机床。 一、加工中心的特点 1.具有至少三个轴的点位直线切削控制能力 2.具有自动刀具交换装置(ATC) 3.具有分度工作台和数控转台 4.除自动换刀功能外，加工中心机床具有选择各种进给速 度和主轴转速的能力及各种辅助功能，以保证加工过程的自动 化进行。 二、加工中心的分类 l.按加工范围分类 2.按机床结构分类 3.按数控系统分类 4.按精度分类 第一节 加工中心概述 三、加工中心的发展 1.高速化 (1)主轴转速的高速化 1)选用陶瓷轴承 2)主轴轴承采用预紧量可调装置 3)改进主轴轴承润滑、冷却方式 油气润滑方式

17、喷注润滑。这是近年开始采用的新型润滑方式，其原理 如图3-1所示。 (2)进给速度的高速化 (3)自动换刀的高速化 (4)自动托盘交换装置的高速化 第一节 加工中心概述 图3-1 喷注润滑 1-主轴 2-主轴电动机 3-油温自动控制箱 4-油箱 5-给油泵 6-节流阀 7-流量计 8-排油泵 第一节 加工中心概述 2进一步提高精度 (1)机床总体方面 (2)主轴箱方面 (3)X、Y、Z轴进给方面 3.功能更加完善 (1)愈来愈完善的自诊断功能 (2)新式刀具破损检测装置 (3)加工中心复合化趋势 (4)功能更趋完善的数控装置 (5)MAP的利用，柔性制造系统技术的高级化发展 返回本 章目录 第

18、二节 立式加工中心 一、立式加工中心基本布局结构形式 中型加工中心应用最普遍的形式是单柱水平刀库布局(图3 -2),它是立式加工中心的基本布局方式。 图3-2 单柱水平刀库布局 1-切屑箱 2-X轴伺服电机 3-Z轴伺服电机 4-主轴电动机 5-主轴箱 6-刀库 7-数据柜 8-操纵面板 9-驱动电柜 10-工作台 11-滑座 12-立柱 13-床身 14-冷却水箱 15-间歇润滑油箱 16-机械手 第二节 立式加工中心 垂直刀闸式布局多用在小型和经济型立式加工中心(图3-3)。 图3-3 垂直刀闸式布局 第二节 立式加工中心 龙门型布局(图3-4)因其结构刚性好，容易实现热对称性 设计，用在

19、小型精密加工中心上，特别是多用在大型、重型立 式加工中心上。 图3-4 龙门型布局 第二节 立式加工中心 二、JCS-018立式加工中心 这种小型立式加工中心适用于扁平类，盘类，模具等零件 的多品种小批量生产，机床外型见图3-5。 图3-5 JCS-018立式加工中心外型 1-床身 2-冷却液箱 3-驱动电柜 4-操纵面板 5-主轴箱 6-刀库 7-机械手 8-工作台 9-滑座 10-X轴伺服电机 11-切屑箱 12-主轴电动机 13-Z轴伺服电动机 14-刀库电动 机 15-立柱 16-数控柜 17-Y轴伺服电动机 18-润滑油箱 第二节 立式加工中心 1.机床组成 2.主要参数 3.主要机

20、械结构 (1)主轴箱 图3-6为主轴箱的结构图。 1)主轴电动机 如图37所示。图中，实线为电动机的特性，虚线为主轴 的特性。 2)传动带 电动机的最大输出功率为7.5kW，该机床选用了多联V带。 这种V带有双联和三联两种，每种都有3种不同的截面，如图3- 8所示。 3)主轴前支承 4)刀具夹紧机构。如图36所示。 第二节 立式加工中心 图3-6 JCS-018主轴箱的结构 图 1-拉钉 2-拉杆 3-带轮 4- 碟形弹簧 5-锁紧螺母 6-调 整垫 7-螺旋弹簧 8-活塞 9、 10-行程开关 11-带轮 12-端 盖 13-调整螺钉 第二节 立式加工中心 图3-7 电动机的特性 第二节 立

21、式加工中心 图3-8 多联V带 第二节 立式加工中心 这时钢球已不能约束拉钉的头部，拉杆继续下降，拉杆的 a面与拉钉的顶端接触，把刀具从主轴锥孔中推出(图3-9）。 图3-9 刀具夹紧受力情况 第二节 立式加工中心 (2)进给系统纵向(x)、横向(Y)及竖向(z)都是用宽调速直 流伺服电动机拖动。任意两个坐标都可以联动。图3一10所示 为x轴和y轴进给系统。 图3-10 X轴和Y轴进给系统 a）X轴 b）Y轴 第二节 立式加工中心 (3)立柱、床身和工作台 本机床的立柱为封闭的箱型结构，见图3-11。 图3-11 立柱结构 第二节 立式加工中心 该机床是在工作台不升降式铣床的基础上设计的，工作

22、台 见图3-12，滑座见图3-13。工作台与滑座之间为燕尾形导轨， 丝杠位于两导轨的中间。 图3-12 工作台 第二节 立式加工中心 图3-13 滑座 第二节 立式加工中心 (4)自动换刀装置 自动换刀装置安装在立柱的左侧上部，由刀库和机械手两 部分组成。圆盘式刀库(图3一14a)由直流伺服电动机1、十字 滑块联轴器2、蜗杆3、蜗轮8，带动圆盘7和盘上的20个刀套 6旋转。 图3-15为机械手的驱动机构。气缸1通过杆6带动机械手臂 升降。当机械手在上边位置时(图示位置)，液压缸4通过齿条2、 齿轮3、传动盘5、杆6带动机械手臂回转；当机械手任下边位 置时，气缸7通过齿条9、齿轮8、传动盘5和杆

23、6带动手臂回 转。 图3-16为机械手臂和手爪结构图。手臂的两端各有一手爪。 第二节 立式加工中心 图3-14 刀库 1-直流伺服电动机 2-十字滑块联轴 器 3-蜗杆 4-气缸 5-拨叉 6-刀 套 7-圆盘 8-蜗轮 第二节 立式加工中心 图3-15机械手的驱动结构 1-升降气缸 2-齿条 3-齿 轮 4-液压缸 5-传动盘 6 -杆 7-转动气缸 8-齿轮 9-齿条 第二节 立式加工中心 图3-16 机械手臂和手爪结构图 1-弹簧 2-锁紧销 3-弹簧 4-活动销 5-固定爪 第二节 立式加工中心 (5)气液控制系统。机床的刀具变换系统中的机械手动作 及刀套上、下，主轴松刀等动作都是依靠

24、气液转换系统实现的。 图3-17为气液转换原理图。 图3-17 气液转换原理图 返回本 章目录 第三节 卧式加工中心 一、卧式加工中心的布局 l.立柱不动式。 工作台实现两个方面的进给，刚性差，往往用于小型、经 济型卧式加工中心，如图3-18所示。 图3-18 立柱不动式布局 第三节 卧式加工中心 2.立柱移动式 3.滑枕式加工中心 这类加工中心，主轴箱大多数均采用侧挂式、滑枕带动刀 具前后运动，如图3-19所示。 图3-19 滑枕式布局 第三节 卧式加工中心 二、SOLON3-1卧式镗铣加工中心 1机床组成。机床外型见图3-20。 图3-20 SOLON3-1卧式镗 铣加工中心 1、2-交换

25、工作站 3-工作 台 4-立柱 5-主轴箱 6 -床身 7-链式刀库 第三节 卧式加工中心 2.主要参数 3主要结构 (1)主轴箱。主轴箱展开图如图3-21所示。 图3-21 主轴箱展开图 第三节 卧式加工中心 主传动系统的功率、扭矩图见图3-22所示，主电动机恒功 率调速范围为13503150rmin，调速比为1： 233。 图3-22 功率、扭矩图 第三节 卧式加工中心 主轴是一个独立的组件，见图323。 图3-23 主轴组件 第三节 卧式加工中心 (2)工作台 工作台组件的构造原理图如图3-24所示。工作台由三层组 成。 图3-24 工作台组件 1-下层 2-液压缸 3-中层 4-活塞

26、5-滚子 6-交换工作台 第三节 卧式加工中心 (3)床身和导轨 床身呈T字形，如图325所示横向床身与纵向床身做成两 件，之间用螺钉联结。 图3-25 床身 第三节 卧式加工中心 图3-26所示为立柱4与床身7导轨的横截面形状。采用单元 滚动导轨支承5。右导轨6为基导轨，兼起侧面导向作用。 图3-26 导轨的横截面形状 1-楔铁 2-压板 3-楔铁 4-立柱 5-滚动导轨支承 6-右导轨 7-床身 第三节 卧式加工中心 楔铁的结构如图3-27所示。 图3-27 楔铁的结构 1-顶丝 2-密封圈 3-空腔 4-顶 丝 5-调整螺钉 6-楔铁 7-滚动 体导轨支承 第三节 卧式加工中心 4)自功

27、换刀装置。刀库为链式刀库，如图3-28所示。 图3-28 刀库 1-电动机 2-减速齿 轮 3-微电动机 4- 计数链轮 第三节 卧式加工中心 机械手的结构如图3-29所示。 图3-29 机械手的结构 1-主轴 2-刀具 3-机 械手 4-刀库链 第三节 卧式加工中心 机械手的抓刀原理如图3-30所示。 图3-30 机械手 1-液压缸 2-导向槽 3-销子 4-销轴 第三节 卧式加工中心 换刀过程的分解动作见图3-3l。 图3-31 换刀过程 第三节 卧式加工中心 三、TH6350卧式加工中心 1.机床布局。机床布局如图332所示。 图3-32 TH6350卧式加工中心 a）左视图 b）俯视图

28、 1-冷却水箱 2-机械手 3-液压油箱 4-油温自动控制箱 5-强电柜 6-CNC柜 7-刀库 8-排屑器 9-冷却水箱 第三节 卧式加工中心 2.机床主要技术参数 3.机床主要结构 (1)主轴箱。主轴箱如图3-33所示。 图3-33 TH6350主轴箱结构图 第三节 卧式加工中心 (2)进给系统。该机床x、y、z轴三坐标进给驱动形式基本 相同，现以x坐标进给驱动方式说明其传动过程。如图3-34所 示。 图3-34 TH6350X坐标进给系统 1-伺服电动机 2-弹性联轴器 3-滚珠丝杠 4-螺母 5-工作台 第三节 卧式加工中心 电动机轴与丝杠的联结采用了可以补偿轴向传动的弹性联 轴器。这

29、是一种无键、靠摩擦力传动扭矩的元件，如图3-35所 示。 图3-35无键锥环联轴器 1-丝杠 2-螺钉 3-端盖 4-锥环 5-电动机轴 6-联轴器 7-弹簧片 第三节 卧式加工中心 (3)自动换刀装置。链式刀库置于机床左侧，通过地脚螺 钉及调整装置，使刀库在机床上的相对位置能保证准确地换刀。 如图336所示。 图3-36 TH6350链式刀 库 1-刀套 2-联接板 3- 链条 4-链条张紧装置 5-伺服电动机 6-联轴 器 7-蜗杆 8-蜗轮 9、10-齿轮 11-链轮 第三节 卧式加工中心 机械手做的回转是由回转液压缸完成，回转的缓冲可做节 流调整。换刀过程见图337所示。 图3-37

30、TH6350换刀过程 第三节 卧式加工中心 (4)机床液压、气压系统。液压系统的原理图见图3-38。 图3-38 TH6350液压系统 第三节 卧式加工中心 气压系统用于主轴锥fL吐气和开关刀库侧面防水门。气压 系统所用压力为O.40.6MPa。分水滤气器每周放水一次，每 年清洗分水滤气器一次。气压系统见图3-39所示。 图3-39 气压系统 第三节 卧式加工中心 机床的润滑系统。床身和立柱导轨润滑间隙时间为7min3 0s，每次供油2.5mL，前床身和分度转台且蜗轮副润滑间隙时 间为30min，每次供油2.5mL见图3-40。 图3-40 机床的润滑系统 1-节流器 2-分度转台蜗轮副 3、

31、4-编织软管 第三节 卧式加工中心 切削液系统的切削液泵打出的切削液，经后床身导管套 立柱分油器主轴箱前端三组喷嘴，将切削液喷向工件。切削 液泵的开停由程序予以控制，见图3-4l。 图3-41 切削液系统 1-主轴箱 2-喷嘴 3-软管 4-切削液箱 5-编织软管 6-分油器 返回本 章目录 复习思考题 3.1 加工中心的定义是什么？它应具有哪些功能？ 3.2 加工中心的分类方法有哪几种？ 3.3 根据图3-6说明JCS-0l8型立式加工中心的主传动系统工 怍原理。 3.4 根据图3-6说明JCS-0l8型主轴部件的结构组成、功能及 特点。 3.5 说明JCS-0l8型自动换刀装置的结构组成、

32、功能及特点。 3.6 说明JCS-0l8型自动换刀的过程及PC控制器的控制过程。 3.7 说明JCS-018型的液压系统的特点。 3.8 试述加工中心刀具自动夹紧装置的组成及夹紧与松开的 动作。 3.9 卧式加工中心有哪几种布局形式？各有什么特点？ 复习思考题 3.10 试根据图3-21，画出SOLON3-1的主传动系统图，写 出主传动链。并计算出主轴在300rmin和1000rmin时 对主轴电动机的当时转速。 3.11 试说明SOLON3-1机床主轴的结构组成。 3.12 试说明SOLON3-1机床工作台的组成及功用。 3.13 试说明SOLON3-1机床的刀库是如何实现刀具号计数。 简述

33、SOLON3-1机床的换刀过程。 3.14 试说明TH6350机床机械主机的组成及各组成部件的 功用。 3.15 试根据图3-33，分析TH6350机床主轴箱内各轴的组 成结构；画出该机床的主传动系统图。 3.16 试说明TH6350机床的换刀过程。 3.17 试说明THB350机床机械手的动作控制过程。 返回本 章目录 第四章 其它数控机床 复习思考题 第三节 数控齿轮加工机床 第二节 数控钻床 第一节 数控铣床 返回 目录 第一节 数控铣床 数控铣床用途广泛，不仅可以加工各种平面、淘槽、螺旋 槽、成型表面和孔，而且还能加工各种平面曲线和空间曲线等 复杂型面，适台干各种模具、凸轮、板类及箱体

34、类零件的加工。 一、机床的组成 机床外形图见图4-1。 图4-1 XKA5750数控立式铣床 1-底座 2-伺服电动机 3、14- 行程限位档铁 4-强电柜 5-床 身 6-横向限位开关 7-后壳体 8-滑枕 9-万能铣头 10-数控柜 11-按钮站 12-纵 向限位开关 13-工作台 15-伺服电动机 16-升降滑座 第一节 数控铣床 机床主运动由交流无级变速电动机驱动，万能铣头9不仅 可将铣头主轴调整到立式和卧式位置(图4-2)，而且还可以在 前半球面内使主轴中心线处于任意空间角度。 二、机床的技术参数 三、机床传动系统 1.主传动系统。图4-3是XKA5750数控铣床的传动系统图。 图4

35、-2 主轴立式和卧式位置 第一节 数控铣床 图4-3 XKA5750数控铣床传动系统图 第一节 数控铣床 四、主要部件 1.万能铣头部件结构。万能铣头部件结构见图4-4。 第一节 数控铣床 2.工作台纵向传动机构。工作台纵向传动机构见图4-5。 3.升降台传动机构及自动平衡机构。图4-6是升降台升降 传动部分，交流伺服电动机1经一对齿形带轮2、3将运动传到 传动轴，轴右端的弧齿锥齿轮7带动锥齿轮8使垂直滚珠丝 杠VIII旋转，升降台上升下降。 4.数控回转工作台。如图47所示为立卧式数控回转工作 台，有两个相互垂直的定位面，而且装有定位键22，可方便地 进行立式或卧式安装。 图4-4 万能铣头

36、部件结构 1-键 2-连接盘 3-法兰 4、6、23、24-T形螺栓 5-后壳体 7- 锁紧螺钉 8-螺母 9-角接触球轴承 10-隔套 11-角接触球轴承 12-前壳体 13-轴承 14-半圆形垫片 15-法兰 16、17-螺钉 18 -端面键 19、25-推力圆柱滚子轴承 20、26-滚针轴承 21、22、 27-锥齿轮 第一节 数控铣床 图4-5 工作台纵向传动机构 1、3、10-螺母 2-丝杠 4-工作台 5-限位挡铁 6、7、8-轴承 9、15-螺钉 11、 19-同步齿形带轮 12-法兰盘 13-垫片 14-同步齿形带 16-外锥环 17-内锥环 1 8-端盖 20-交流伺服电动机

37、 第一节 数控铣床 图4-6 升降台升降传动部分 1-交流伺服电动机 2、3-齿形带轮 4、18、24-螺母 5、6-隔套 7、8、12-锥齿轮 9-深沟球轴承 10-角接触轴承 11-滚子轴承 13-滚子 14-外环 15、22-摩擦环 1 6、25-螺钉 17-端盖 19-碟形弹簧 20-防转销 21-星轮 23-支承套 第一节 数控铣床 图4-7 立卧式数控回转工作台 1-夹紧液压缸 2-活塞 3-拉 杆 4-工作台 5-弹簧 6-主 轴孔 7-工作台导轨面 8-底 座 9、10-信号开关 11-脉冲 发生器 12-触头 13-油腔 1 4-气液转换装置 15-活塞杆 16-法兰盘 17

38、-直流伺服电动 机 18、24-螺钉 19-齿轮 2 0-蜗轮 21-蜗杆 22-定位键 23-螺纹套 25-螺母 返回本 章目录 第二节 数控钻床 一、数控钻床的类型 二、立式数控钻床 1机床组成 图48是ZK5140C数控钻床外形图。 2机床运动 机床主运动由主轴箱7上的主电动机8(1420rmin)带动主 轴箱内的摩擦离合器以及若干对齿轮副将运动传到主轴5上， 使主轴获得3151400rmin的12级转速，转速由手柄6调整。 工作台4的纵向(x轴)和横向(Y轴)进给运动各由步进电动机通 过一对同步齿形带轮和滚珠丝杠螺母副实现，13是纵向滚珠丝 杠，2为横向滚珠丝杠，两轴可联动。纵向进给步

39、进电动机装 在滑座14的左侧，横向进给步进电动机装在底座的后部（图中 未画出)。主轴箱的垂直进给由步进电动机9经装在主轴箱内的 两对齿轮副和一对蜗轮副带动主轴套筒上的齿条获得。机床的 传动系统图如图4一9所示。 第二节 数控钻床 图48 ZK5140C数控钻床外形图 1-底座 2-横向滚球丝杠 3-罩 4-工作台 5-主轴 6-转速调 整手柄 7-主轴箱 8-主电动 机 9-步进电动机 10-立柱 11-手柄 12-数控装置 13- 纵向滚珠丝杠 14-滑座 15- 支架 第二节 数控钻床 图4-9 ZK5140C机床的传动系统图 第二节 数控钻床 3.主轴部件及平衡机构。图410为主轴部件和

40、平衡机构 图。 图4-10 主轴部件和平衡机构图 1-主轴 2-主轴套筒 3、1 3-螺母 4-齿轮 5-链条 6 -链轮 7-主轴箱 8-弹簧套 筒 9-凸轮 10-齿轮 11-弹 簧套筒 12-弹簧垫座 14- 螺钉 15-套 返回本 章目录 第三节 数控齿轮加工机床 一、数控滚齿机 数控滚齿机按工件主轴在空间的位置分为立式和卧式两类。 1.立式数控滚齿机的组成。图4-11为一立式数控滚齿机示 意图。 4-11 数控滚齿机示意图 Rs-径向滑座 As-轴向滑座 T S-切同滑座 FK-滚刀架 W T-工作台 A-淮刀架 FK-转动轴 B-刀具旋转轴 C- 工作台旋转轴 x-径向滑座 RS-

41、运动轴 y-切向滑座 T S-运动轴 Z-轴向滑座 As -运动轴 第三节 数控齿轮加工机床 2.数控滚齿机的主要参数 3.滚齿原理 齿轮加工中，切齿时刀具与工件模拟一对齿轮(或齿轮与 齿条)作啮合运动(展成运动)，在运动过程中，刀具齿形的运 动轨迹逐步包络出工件的齿形，刀具与工件模拟一对交错轴螺 旋齿轮的啮合传动。滚齿过程如图412所示。 图412 齿轮的滚切加工 a)滚齿运动 b)齿廓展成过程 第三节 数控齿轮加工机床 (1)加工直齿圆柱齿轮的传动原理用滚刀加工直齿圆柱齿 轮必须具备以下两个运动：形成渐开线齿廓的展成运动和形成 直线齿形(导线)的运动。图413是滚切直齿圆柱齿轮的传动 原理

42、图。 图413 滚切直齿圆柱齿轮的传动原理图 第三节 数控齿轮加工机床 (2)加工斜齿圆柱齿轮的传动原理 图414b是滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理图。 图414 滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理图 第三节 数控齿轮加工机床 (3)滚刀的安装 图4-15a和b分别表示用右旋和左旋滚刀加工直齿圆柱齿轮 时滚刀的安装角，及滚刀刀架的扳转方向。 图415 滚刀安装 第三节 数控齿轮加工机床 图416a表示用右旋滚刀加工右旋斜齿轮；图416b则表 示用右旋滚刀加工左旋斜齿轮。至于附加运动B22的旋转方向， 从前面分析可以看出，当滚刀与被切齿轮的螺旋方向相同时， B12与B22同向，如图416a，工件应多转1转；

43、反之，则B12与B2 2反向，工件应少转1转。 图4-16 加工斜齿圆柱齿轮时滚刀的安装 第三节 数控齿轮加工机床 4.数控滚齿机的传动系统 图417为某种数控滚齿机传动系统示意图。 图4-17 某种数控滚齿机传动系统示意图 第三节 数控齿轮加工机床 5数控滚齿机主要结构特点 (1)刀架结构 刀架的重要特点之一是主电动机最大可能地接近滚刀主 轴。从图418可见。 图4-18 PEl50的传动系统 第三节 数控齿轮加工机床 为适应使用涂层多头滚刀或硬质合金滚刀的高转速要求， 高效滚齿机主轴轴承不采用传统的滑动轴承，而采用预加载荷 的高精度滚动轴承，既保证精度又保证刚度。图419为PEl50 刀架

44、装配图。 图4-19 PE150刀架装配图 第三节 数控齿轮加工机床 (2)工作台结构 直接驱动工件主轴的分度副一般仍采用高精度蜗轮副。如 某台硬齿面数控滚齿机工作台预加载荷的液压系统(图420)。 图4-20 数控滚齿机工作台预加载荷的液压系统 1-油泵驱动齿轮 2-分度蜗轮 3-油泵齿轮 4-补充泄漏油泵 5-调整制动负荷的压力阀 6油泵 7-接通或断开制动负荷的二位阀 8-节流阀 9-液压马达 10-液压马达齿轮 11-分度蜗杆 第三节 数控齿轮加工机床 (3)大立柱和床身 由于没有普通滚齿机那样的长传动链，大立柱设计成双重 壁加强筋的封闭式框架结构，刚性极强。图42l为PEl50的大

45、立柱和床身的横断面立体示意图，其结构很坚固。 图4-2l PEl50的大立柱和床身的横断面立体示意图 第三节 数控齿轮加工机床 二、数控插齿机 1插齿原理。插齿的加工过程是模拟一对直齿圆柱齿轮 的啮合过程(图422a)。工件齿槽的齿形曲线是由插齿刀刀刃 多次切削的包络线形成的，如图4-22b所示。 图422插齿原理 a)插齿原理b)齿廓的形成 第三节 数控齿轮加工机床 2数控插齿机的组成。数控立式插齿机外形见图423。 图423 插齿机外形图 1-刀具主轴 2-插齿刀 3-立柱 4-工件 5-工作台 6-床身 第三节 数控齿轮加工机床 3数控立式插齿机传动系统 现以Yk5130插齿机为例说明，

46、其传动系统如图424。 图4-24 Yk5130插齿机传动系统图 返回本 章目录 复习思考题 41 数控铣床适用完成哪些加工? 42 XKA5750数控铣床是如何实现主轴的立卧变换的? 43 XKA5750数控铣床是怎样实现升降台的重力平衡的? 44 数控钻床适用完成哪些加工? 45 ZK5140C数控钻床的主轴是如何被驱动的? 46 齿轮加工有哪几种方法?滚齿加工和插齿加工齿轮时 分别需要哪些机床运动？ 返回本 章目录 第五章 数控特种加工车床 复习思考题 第四节 数控热切割车床 第三节 数控压力机与数控折弯机 第一节 数控电火花车床 第二节 数控线切割车床 返回 目录 第一节 数控电火花机

47、床 一、电火花加工原理 电火花加工方法可以用铜丝在淬火钢上加工出小孔，可以 用软的工具加工任何硬度的金属材料。 二、数控电火花机床 利用上述原理制成的数控电火花机床(图51)主要由主机、 脉冲电源和机床电气、数控系统和工作液系统等部分组成。 1主机及附件 2脉冲电源 3数控系统 4工作液系统 第一节 数控电火花机床 图5-1 数控电火花机床 第一节 数控电火花机床 三、加工形式 电火花加工常采用单电极平动、多电极复合、分解电极 等方法。单电极平动主要用于加工型腔模具，电极可用简单电 极作平面小圆运动(图52)。 图5-2 平动头扩大间隙原理图 返回本 章目录 第二节 数控线切割机床 一、数控线

48、切割机床工作原理 数控电火花线切割加工，是利用金属(纯铜、黄铜、钨、 钼或各种合金等)线或各种镀层金属线作为负电极，对导电或 半导电材料的工件(作为正电极)，在线电极和工件之间加上脉 冲电压，同时在线电极和工件之间浇注矿物油、乳化液或去离 子水等工作液，不断地产生火花放电，使工件不断地被电蚀， 进行所要求的尺寸加工。 图5-3是数控电火花线切割加工的原理图。这种切割加工 是依靠电火花放电作用来实现的。 电火花线切割加工主要用于冲模、挤压模、塑料模，电火 花型腔模用的电极加工等。由于电火花线切割加工机床的加工 速度和精度的迅速提高。 第二节 数控线切割机床 图5-3 线切割机床的加工原理 1-贮

49、丝筒 2-工作台驱动电动机 3-导轮 4-电极丝 5-工件 6-脉冲电源 第二节 数控线切割机床 二、数控电火花线切割机床 1高速走丝电火花线切割机床快速走丝数控电火花线切 割机床(参看图54)。 图5-4快速走丝数控电火花线切割机床 1-床身 2-工作台 3-丝架 4-贮线筒 5-走丝电动机 6-数控箱 7-工作液 循环系统 第二节 数控线切割机床 2慢速走丝电火花线切割加工机床 慢速走丝电火花线切割加工机床(图55)。 图5-5 慢速走丝数控电火花线切割机床 1-工作液流量计 2-画图工作台 3-数控箱 4-电参数设定面板 5-走丝系统 6放电电容箱 7-上丝架 8-下丝架 9-工作台 1

50、0-床身 第二节 数控线切割机床 三、数控电火花线切割机床主要结构 1x、y向移动工作台 2锥度切割 为了切割有落料角的冲模和某些有锥度(斜度)的内外表面， 线切割机床-般具有锥度切割功能。-般可采用上(或下)丝臂沿 X或y方向平移(图56a)，上、下丝臂同时绕-中心移动(图5 6b)，上下丝臂分别沿导轮径向平动和轴向摆动(图56c)。 图5-6 锥度切割 a)上(下)丝臂平动法 b)上(下)丝臂绕-中心移动 c)上(下)丝臂沿导轮径向平动 和轴向摆动 第二节 数控线切割机床 在一些高功能的线切割机床上，上导向器具有u、V(平行x、 Y轴)的驱动，与工作台的x、y轴形成四轴同时控制(图5-7)

51、。 这种方式的数控系统须强有力的软件支持。 图57 u、v、x、y四轴同时控制 1-x轴伺服电机 2-y轴伺服电机 3-数控柜 4-穿孔纸带 5-V轴伺服电机 6-u轴 伺服电机 7-上导向器 8-工件 9-下导向器 第二节 数控线切割机床 3线电极驱动装置 线电极驱动装置，也叫走丝系统。快速走丝线切割机的线 电极，被排列整齐地绕在-只由电动机(交流或直流)驱动的贮 丝筒上(见图5-8)，线电极经丝架，由导轮和导向器定位，穿 过工件，然后再经过导向器、导轮返回到贮丝筒。 图5-8 快速走丝架结构示意图 1-工作台 2-夹具 3-工件 4-导向器 5-线电极 6-丝架 7-导轮 8-贮丝筒 第二

52、节 数控线切割机床 慢速走丝电火花线切割加工机床的走丝系统见图59。 图59慢速走丝电火花线切割机走丝系统 1-张力轮 2-导轮 3-导线器 4-放线盘 5-收线盘 6-走丝速度轮 7-压丝轮 8-上导 轮 9-u、v形工作台 10-上导向器 ll-上喷嘴 12-工件安装台 13-下喷嘴 14-下 导向器 15-导电块 16-下导轮 17-下丝架 18-断丝检测杆 19-导轮 20-压板 2 1-线电极 22-工件 第二节 数控线切割机床 四、脉冲电源 脉冲电源是数控电火花线切割加工机床的最重要的组成部 分，是决定线切割加工工艺指标的关键部件，主要决定于脉冲 电源的性能。 电火花线切割脉冲电源

53、，-般是由主振级(脉冲信号发生 器)、前置级(放大)、功放级和供给各级的直流电源所组成(图 510)。 五、工作液 图5-10 电火花线切割脉冲电源原理 返回本 章目录 第三节 数控压力机与数控折弯机 一、数控压力机 常用数控压力机有：数控步冲压力机和数控冲模回转头压 力机。图5-11为J92K-30A型数控冲模回转头压力机，是济南铸 造锻压机械研究所生产的高效精密数控钣金加工设备。 图511 J92K-30A外形图 1-数控柜 2-外罩 3-中心工作台，板材滑道 4-滑动托架，x轴传动 5-基座，y轴传动 6-板材夹钳及接近开关 7-原点定位器 8-机身 9-前工作台 lO-补充工作台 第三

54、节 数控压力机与数控折弯机 1主要组成 2传动系统及工作原理 图5-12为J92K-30A型数控压力 机机械传动系统图。 图5-12 J92K-30A传动系统 1-转盘伺服电动机 2-转盘减速器 3-链传动 4-主电动机 5-偏心轴 6-飞轮 7- 滑块 8-打击器 9-上转盘 10-板材 Il-夹钳 12-夹钳气缸 13-滑架 14-x轴 伺服电动机和滚珠丝杠 15-工作台 16-y轴滚珠丝杠 17-y轴伺服电动机 18- 下转盘 19-转盘定位锥销 20-转盘定位气缸 第三节 数控压力机与数控折弯机 3模具结构。图5-13为上下模具简图。 图5-13冲模结构简图 1-压板 2-碟形弹簧 3

55、-导套 4-键 5-凸模 6-凹模 7-键 8-下模座 9-顶丝 10-盖板 11-键 12-模柄 13-螺钉 第三节 数控压力机与数控折弯机 二、数控折弯机 折弯机是利用所配备的模具(通用或专用模具)将冷态下的 金属板材折弯成各种几何截面形状的工件，如图514。 图5-14 各种成形工件截面图 第三节 数控压力机与数控折弯机 1数控折弯机的主要组成 WC67K系列数控折弯机外形图见图515。 图515数控折弯机外形图 1-床身 2-前托料架 3-凸模 4滑块 5-挡块机 6-悬挂式操作台 7-凹模 8-电气箱 9脚踏开关 第三节 数控压力机与数控折弯机 2工作性能折弯时将板材放于前托料架5上

56、(见图5-16)， 推入凹凸模之间，板材顶上后挡料器的挡块，踏动脚踏开关或 按压按钮，滑块下移，凹凸模将板材折成要求的角度。 3.部件简介 图5-16工作部位简图 l-滑块 2-压板 3-凸模 4-凹模 5-前托料架 6工作台 7-后挡料器 返回本 章目录 第四节 数控热切割机床 一、数控激光切割机床 1激光切割原理及特点 激光的导光系统可分为反射-聚焦系统和组合镜导光系统 二种，这二个系统的示意图如图5-17所示。 图5-17激光导光系统 a)反射-聚焦系统 b)组合镜导光系统 第四节 数控热切割机床 2数控激光切割机床的主要组成 图5-18为济南铸造锻压机械研究所生产的LC系列数控激光 切

57、割机。 图5 18 LC系列数控激光切割机外形图 1-纵向滚珠丝杠 2-床身 3-工作台 4-横粱 5-切割头 6-数控电气箱和激光发生器榨制箱 第四节 数控热切割机床 二、数控火焰等离子切割机 1火焰切割原理及特点 切割原理见图5-19。 图5-19火焰切割原理 1-氧气乙炔混合气 2-切割氧 3-割嘴 4-预热火焰 5-板材 6-切割氧流 第四节 数控热切割机床 2等离子切割原理及特点 固态物质随温度升高可转化为液态、气态和等离子态(等 离子体)。等离子体能通过很大的电流，具有很高的能量密度 和极高的温度(16003300K)。切割原理见图5-20。 图5-20 等离子切割原理 1-电极

58、2-刮嘴 3-等离子流 4-板材 第四节 数控热切割机床 3数控火焰等离子切割机的组成 图521为数控火焰等离子切割机的外形图。 返回本 章目录 复习思考题 5.1 电火花加工原理是什么? 5.2 数控电火花成型机床是如何工作的? 5.3 电火花线切割机床有哪几种类型?各种类型有什么特 点? 5.4 数控电火花线切割机床是如何实现多维加工控制的? 5.5 数控压力机床是如何工作的? 5.6 激光加工机床的工作原理是什么?数控激光加工机床 上有哪些控制可实现数控? 返回本 章目录 第六章 金属切削机床概论 复习思考题 第四节 其它车床 第三节 滚齿机 第一节 车床 第二节 万能外圆磨床 返回 目

59、录 第一节 车床 一、卧式车床的组成和技术参数 图61是CA6140型卧式车床外观图。 图6-1 CA6140型卧式车床外观图 1-主轴箱 2-刀架 3-尾座 4-床身 5-右床腿 6-光杠 7-丝杠 8-溜板箱 9- 左床腿 10-进给箱 ll-挂轮变速机构 第一节 车床 二、CA6140车床的传动系统 CA6140型卧式车床的传动系统见图62。 图6-2 CA6140型卧式车床传动系统图 第一节 车床 1.主运动 2.进给运动。进给运动传动链的传动路线见图6-3。 图6-3 CA6140进给传动路线图 第一节 车床 三、CA6140车床传动系统的主要结构 1.主轴箱 机床主轴箱是一个比较复

60、杂的传动部件。表达主轴箱中各 传动件的结构和装配关系时常用展开图。展开图基本上是按各 传动链传递运动的先后顺序，沿轴心线剖开，并展开在一个平 面上的装配图(图6-4)。该图是沿轴一I一一(V)一一 一一X的轴线剖切面(图65)展开的。展开图把立体展开 在一个平面上，因而其中有些轴之间的距离拉开了。如轴画 得离轴与轴V较远，因而使原来相互啮合的齿轮副分开了。 读展开图时，首先应弄清传动关系。 (1)卸荷带轮 (2)双向多片摩擦离合器、制动器及其操纵机构双向多片 摩擦离合器原理见图6-6。 第一节 车床 图6-4 CA6140主轴箱展开图 1-花键套 2-带轮 3-法兰 4-箱体 5-钢珠 6、1