数控机床的结构讲义课件

第二章数控机床的结构学习目的与要求第一节数控机床的结构要求第二节数控机床主传动系统和及主轴部件第三节数控机床进给系统第四节数控机床回转工作台第五节数控加工使用的刀具及自动换刀系统第六节数控加工用辅助装置小结2022/12/17第二章数控机床的结构学习目的与要求： 本章主要学习和掌握数控机床的结构要求，数控机床主传动系统和及主轴部件，数控机床进给系统，数控机床回转工作台，数控加工使用的刀具及自动换刀系统和数控加工用辅助装置等知识和概念。2022/12/17第一节数控机床的结构要求一、模块化和机电一体化二、提高机床的静、动刚度三、减少热变形四、减少运动件的摩擦和消除传动间隙五、提高机床的寿命和精度保持性六、减少辅助时间，改善操作性2022/12/17第一节数控机床的结构要求一、模块化和机电一体化1.模块化设计可灵活配置数控机床以满足用户各种不同的功能要求。既客户在规格方面具有更多的选择余地，又尽可能不为多余的功能承担额外的费用。如床身、立柱、主轴箱、工作台、刀架系统及电气总成等部件都做成可选配的基本单元。2.机电一体化是指在整个数控机床功能的实现以及总体布局方面必须综合考虑机械和电气两方面的有机结合。如数控机床的主轴系统已不再是单纯的齿轮和带轮的机械传动，而更多的是由交流伺服电动机为基础的电主轴。

2022/12/17第一节数控机床的结构要求二、提高机床的静、动刚度1.提高数控机床主轴的刚度，采用三支承结构、双列短圆柱滚子轴承和角接触向心推力轴承，以减小主轴的径向和轴向变形。2022/12/17第一节数控机床的结构要求二、提高机床的静、动刚度2.采用加强肋板结构提高机床大件的刚度。如立柱增加十字形肋板后，质量增加不多，而扭转刚度提高了17倍。加强肋类型相对质量相对弯曲刚度相对扭曲刚度a111b1.241.171.38c1.341.218.86d1.641.3217.72022/12/17第一节数控机床的结构要求二、提高机床的静、动刚度3.采用液力平衡或重块来减少构件的变形。2022/12/17第一节数控机床的结构要求二、提高机床的静、动刚度4.增大刀架底座的尺寸提高刀架刚度。如减小a/b的数值。2022/12/17第一节数控机床的结构要求二、提高机床的静、动刚度5.通过刮研或预加载荷来增加机床各部件的接触面积，即提高机床的接触刚度和承载能力。6.提高系统的静刚度、增加阻尼以及调整构件的质量和自振频率（小故事）来改善机床的动态特性。如钢板的焊接结构既可以增加静刚度，减小结构质量，又可以增加构件本身的阻尼；封砂铸件也有利于振动的衰减。7.对旋转零部件进行动平衡，以减少强迫振动源；或者用弹性材料将振源隔离，以减少振源对机床的影响。

2022/12/17第一节数控机床的结构要求三、减少机床的热变形热变形对加工精度的影响

2022/12/17第一一节节数数控控机机床床的的结构构要要求求三、、减减少少机机床床的的热热变变形形1.减少少发发热热分离离热热源源：从从主主机机中中分分离离出出热热源源，，如如电电动动机机、、变变速速箱箱、、液液压压装装置置及及油油箱箱等等应应外外置置。。改善善润润滑滑：对对不不能能与与主主机机分分离离的的热热源源，，如如主主轴轴轴轴承承、、丝丝杆杆螺螺母母副副、、高高速速运运动动导导轨轨副副等等，，则则必必须须改改善善其其摩摩擦擦特特性性和和润润滑滑条条件件，，以以减减少少机机床床内内部部的的发发热热。。2.控制制温温升升（小小故故事事））散热热、冷却却：在机机床床的的发发热热部部位位进进行行强强制制冷冷却却。。升温温：在在机机床床低低温温部部分分加加热热，，使使机机床床各各部部分分温温度度、、热热变变形形趋趋于于一一致致。。2022/12/12第一节节数数控机机床的的结构要要求三、减减少机机床的的热变变形3.改善机机床结结构采用双双立柱柱、对称称结构构：受热后后的主主轴轴轴线除除了产产生垂垂直方方向的的平移移外，，其他他方向向的变变形很很小，，而垂垂直方方向的的轴线线移动动可以以方便便地用用一个个坐标标的修修正量量进行行补偿偿。使主轴轴的热热变形形方向向与刀具的切入方方向垂垂直：刀尖沿沿工件件切向向的偏偏移对对工件件径向向尺寸寸的变变化影影响极极小，，几乎乎可以以忽略略。（（下一一页图图2-5）用预拉拉伸来来减少少丝杆杆的热热变形形：这种方方法是是在加加工滚滚珠丝丝杆时时，使使螺距距略小小于名名义值值，装装配时时对丝丝杆进进行预预拉伸伸，使使其螺螺距达达到名名义值值。当当丝杆杆工作作而受受热，，丝杆杆中的的拉应应力补补偿了了热应应力，，它既既减少少了热热伸长长的影影响，，又提提高了了丝杆杆的刚刚度。。采用热位移移调节节元件件或热位移移补偿偿脉冲冲。2022/12/12第一节节数数控机机床的的结构要要求三、减减少机机床的的热变变形3.改善机机床结结构2022/12/12第一节节数数控机机床的的结构要求三、减少机床床的热变形3.改善机床结构构采用双立柱、对称结构：受热后的主轴轴轴线除了产产生垂直方向向的平移外，，其他方向的的变形很小，，而垂直方向向的轴线移动动可以方便地地用一个坐标标的修正量进进行补偿。使主轴的热变变形方向与刀具的切入方向垂直直：刀尖沿工件切切向的偏移对对工件径向尺尺寸的变化影影响极小，几几乎可以忽略略。用预拉伸来减减少丝杆的热热变形：这种方法是在在加工滚珠丝丝杆时，使螺螺距略小于名名义值，装配配时对丝杆进进行预拉伸，，使其螺距达达到名义值。。当丝杆工作作而受热，丝丝杆中的拉应应力补偿了热热应力，它既既减少了热伸伸长的影响，，又提高了丝丝杆的刚度。。采用热位移调节元元件或热位移补偿脉脉冲。2022/12/12第一节数控控机床的结构要求四、减少运动件的的摩擦和消除除传动间隙1.采用滚动动导轨和静压压导轨：减小摩擦，避免“低速爬爬行”，提高定位精精度和运动平平衡性。（图图2-7)2.使用滚珠珠丝杠代替滑滑动丝杠：在进给系统统中，目前数控机床床几乎无例外外地采用了滚滚珠丝杠传动动。3.采用无间间隙传动副：用同步带传动动代替齿轮传传动、采用脉冲补偿偿装置进行螺螺距精度补偿偿。2022/12/12第一节数控控机床的结构要求五、提高机床床的寿命和精精度保持性高寿命和精度保保持性可以提高数控机床开动动率（比普通用机床高2～3倍），以便缩短数控机床床投资的回收收时间。设计时就必须考虑数控控机床零部件件的耐磨性，如导轨、进给丝丝杆及主轴部部件等的耐磨磨性，以使数控机床在长长期使用过程程中不丧失精精度。保证数控机床床各部件的良良好润滑也是是提高寿命的的重要条件。。2022/12/12第一节数控控机床的结构要求六、减少辅助助时间，改善善操作性数控控机机床床单单件件加加工工时时，，辅辅助助时时间间（（非非切切削削时时间间））占占有有较较大大的的比比例例，，如如空空行行程程、、换换刀刀、、装装拆拆工工件件等等。。加工工中中心心可可减减少少换换刀刀和和多多次次装装拆拆工工件件的的时时间间。。数数控控机机床床都都有有快快速速运运动动的的机机能能，，可可缩缩短短空空行行程程时时间间。。数控控机机床床的的操操作作性性具具有有新新的的含含意意：（1））提提高高机机床床各各部部分分的的互互锁锁能能力力，，以以防防止止意意外外事事故故的的发发生生；；（2））尽尽可可能能改改善善操操作作者者的的观观察察、、监监控控和和维维护护条条件件，，并并设设有有紧紧急急停停车车装装置置，，以以避避免免发发生生意意外外事事故故；；（3）数控控机床上必必须留出最最有利的工工件装夹位位置，以改改善装拆工工件的操作作条件。（4）床身身结构必须须有利于排排屑。2022/12/12第一节数数控机床的的结构要求六、减少辅辅助时间，，改善操作作性图2-8床床身底部的的油盘制成成倾斜式，，便于切屑屑的自动集集中和排出出。2022/12/12第一节节数数控机机床的的结构要要求六、减减少辅辅助时时间，，改善善操作作性图2-9切切削能能力较较大的的斜置置床身身数控控车床床，采采用主主轴反反向转转动的的加工工方式式，使使大量量切屑屑直接接落入入自动动排屑屑装置置，并并迅速速被运运输带带从床床身上上排出出。图2-92022/12/12第二节节数数控机机床主主传动动系统统及主主轴部部件一、主主传动动变速速二、主主轴部部件2022/12/12第二节节主主传动动系统统及主主轴部部件一、主主传动动变速速采用变变频和和交流流调速速主轴轴电动动机，无级级变速速宽，，中间间环节节少，，可靠靠性高高。配以齿齿轮变变速，，使之成成为分分段无无级变变速，，可确确保低低速时时的扭扭矩。。1.带带有变变速齿齿轮的的主传传动大中型型机床床用，齿轮降降速扩扩大扭扭矩2.通通过皮皮带传传动的的主传传动小型机机床用，低扭矩矩、振动与与噪声声3.电电机直直接驱驱动的的主传传动结构简化，电机发发热对对主轴轴精度度的影影响大大2022/12/12第二节主主传动动系统及及主轴部部件一、主传传动变速速在带有齿齿轮变速速的主传传动系统统中，液压拨叉叉和电磁离合合器是两种常常用的变变速方法法。拨叉机构构在使用中中为了保保证不出出现移动动齿轮的的“顶齿齿”现象象，通常常必须增增加一台台小型电电动机，，在变速速时使主主轴作低低速回转转，这会会使结构构变得十十分复杂杂。摩擦片式式离合器器由于打滑滑现象，，不能使用用于有伺伺服要求求的主轴轴系统。电磁离离合器的的电刷和和滑环之之间的摩摩擦和磨磨损，影影响了变变速的可可靠性；；更严重重的是它它具有剩剩磁和发发热等缺缺点，使使主轴轴轴承磁化化，寿命命下降，，并影响响加工精精度。因此目前前已很少少使用以以上两种种变速方方法。2022/12/12第二节主主传动动系统及及主轴部部件二、主轴轴部件数控机床床主轴部部件是机机床中最最关键的的部件之之一1．数控控机床主主轴轴承承一般配配置形式式（1）前支承采采用双列列短圆柱柱滚子轴轴承和60°角角接触双双列向心心推力球球轴承组组合，后后支承采采用成对对向心推推力球轴轴承。此配置型型式使主主轴的综综合刚度度大幅度度提高，，可以满满足强力力切削的的要求，，因此普普遍应用用于各类类数控机机床的主主轴。2022/12/12第二节主主传动动系统及及主轴部部件二、主轴轴部件数控机床床主轴部部件是机机床中最最关键的的部件之之一1．数控控机床主主轴轴承承一般配配置形式式（2）前支承采采用高精精度双列列向心推推力球轴轴承向心推推力球球轴承承具有有良好好的高高速性性能，，主轴轴最高高转速速可达达1000r/min，但是它它的承承载能能力小小，因因而适适用于于高速速、轻轻载和和精密密的数数控机机床主主轴。。2022/12/12第二节节主主传动动系统统及主主轴部部件二、主主轴部部件数控机机床主主轴部部件是是机床床中最最关键键的部部件之之一1．数数控机机床主主轴轴轴承一一般配配置形形式（3））双列和和单列列圆锥锥滚子子轴承承这组轴轴承径径向和和轴向向刚度度高，，能承承受重重载荷荷，尤尤其能能承受受较强强的动动载荷荷，安安装与与调整整性能能好。。但是是这组组轴承承配置置方式式限制制了主主轴的的最高高转速速和可可以达达到的的精度度，因因此适适用于于中等等精度度、低低速与与重载载的数数控机机床主主轴。。2022/12/12第二节节主主传动动系统统及主主轴部部件二、主主轴部部件高速轴轴承：：采用氮化硅硅（Si3N4）陶瓷作作为滚滚动体体，可提提高轴轴承的的转速速和精精度。。由于陶陶瓷材材料的的质量量密度度只有有钢的的40%，，使高高速旋旋转时时滚动动体产产生的的离心心力大大幅度度下降降，可可明显显减小小轴承承的温温升和和磨损损。陶瓷材材料滚滚动体体和钢钢质内内外环环滚道道的分分子亲亲和力力极小小，不不容易易产生生微粘粘现象象；陶陶瓷材材料热热胀系系数较较小，，有助助于减减小在在不同同温度度下预预加载载荷的的变化化。这这些都都明显显地提提高轴轴承的的精度度和精精度保保持性性。减小滚动体的的直径，增加加滚动体的数数量也是降低高速速旋转时滚动动体离心力的的另一重要措措施。它同样样能达到降低低温升、增加加耐磨性和提提高轴承dn值的目的。2022/12/12第二节主传传动系统及主主轴部件二、主轴部件件主轴端部结构构：对工件或刀具具的定位、安安装、拆卸以以及夹紧的准准确、牢固、、方便和可靠靠有很大影响响。常见的几几种用于不同同类型数控机机床的主轴端端部结构如图图所示。2022/12/12二、主轴部件件2．主轴部件件的特殊结构构（1）主轴内刀具的的自动夹紧和和切屑清除装装置夹紧：碟形弹簧8使拉杆7保保持约10000N的拉力，并通通过拉杆左端端的钢球3将将刀杆1的尾尾部轴颈拉紧紧（看图2-13，看局部放大大图）松开：压力油通入入油缸右腔，，活塞11推推动拉杆7向向左移动，使使碟形弹簧8压紧。拉杆杆7的左移使使左端的钢球球3位于套筒筒5的喇叭口口处，解除了了刀杆上的拉拉力。（再再看图2-13）用压缩空气吹吹屑：活塞11的心心部钻有压缩缩空气通道，，当活塞向左左移动时，压压缩空气经过过活塞由主轴轴孔内的空气气喷嘴4喷出出，将锥孔清清理干净。喷喷气小孔要有有合理的喷射射角度，并均均匀分布，以以提高其吹屑屑效果。（（又看图2-13）第二节主传传动系统及主主轴部件2022/12/12第二节主传传动系统及主主轴部件二、主轴部件件2．主轴部件件的特殊结构构图2-13局部放大2022/12/12第二二节节主主传传动动系系统统及及主主轴轴部部件件二、主轴部部件2．主轴部部件的特殊殊结构2022/12/12第二节主主传动系统统及主轴部部件二、主轴部部件2．主轴部部件的特殊殊结构锥柄和拉杆杆结构图2022/12/12第二节主主传动系统统及主轴部部件二、主轴部部件2．主轴部部件的特殊殊结构改进结构：：上述的主轴轴结构在活活塞向左推推动拉杆时时，将在主主轴轴承上上作用一个个很大的推推力。为使使此轴向推推力不直接接作用在主主轴轴承上上，可采用用图2-14的改进进结构，使使轴向推力力作用到箱箱体上。油油缸的支架架6用螺钉钉（图中未未示出）与与连接座3固定在一一起，并允允许在主轴轴箱孔内作作向右浮动动。因此连连接座3并并不固死在在主轴箱体体2上，而而是用螺钉钉5通过弹弹簧4压紧紧在主轴箱箱的端面。。当油缸右右腔通入压压力油使活活塞7受到到向左的推推力时，油油缸右端面面受到方向向相反的向向右推力。。此时整个个油缸支架架6及连接接座3压缩缩弹簧4向向右移动。。当连接座座3上的垫垫片8的端端面和螺母母1压紧时时，松开刀刀杆所需要要的推力可可以直接由由连接座3和油缸支支架6承受受，从而实实现了主轴轴轴承轴向向卸载。见图2022/12/12第二节主主传动系统统及主轴部部件二、主轴部部件2．主轴部部件的特殊殊结构改进结构：：上述的主主轴结构在在活塞向左左推动拉杆杆时，将在在主轴轴承承上作用一一个很大的的推力。为为使此轴向向推力不直直接作用在在主轴轴承承上，可采采用图2-14的改改进结构，，使轴向推推力作用到到箱体上。。油缸的支支架6用螺螺钉（图中中未示出））与连接座座3固定在在一起，并并允许在主主轴箱孔内内作向右浮浮动。因此此连接座3并不固死死在主轴箱箱体2上，，而是用螺螺钉5通过过弹簧4压压紧在主轴轴箱的端面面。当油缸缸右腔通入入压力油使使活塞7受受到向左的的推力时，，油缸右端端面受到方方向相反的的向右推力力。此时整整个油缸支支架6及连连接座3压压缩弹簧4向右移动动。当连接接座3上的的垫片8的的端面和螺螺母1压紧紧时，松开开刀杆所需需要的推力力可以直接接由连接座座3和油缸缸支架6承承受，从而而实现了主主轴轴承的的轴向卸载载。2022/12/12第二节主传传动系统及主主轴部件二、主轴部件件2．主轴部件件的特殊结构构（2）主轴准停装置置（准确定位位）好处：使刀柄上的的键槽对准主主轴的端面键键；保证精镗镗孔时刀尖的的方向固定以以便装刀和让让刀，减少尺尺寸分散度。。实现：停车时主轴低低速运转，时时间继电器延延时数秒，接接通无触点开开关14，凸凸轮10上的的感应片对准准无触点开关关发出准停信信号，立即切切断主电机电电源，脱开与与主轴的传动动联系，排除除传动系统中中旋转零件惯惯性，使主轴轴作低速惯性性空转。再经经过时间继电电器的短暂延延时，接通压压力油，使定定位活塞13带着定位滚滚子12向上上运动，紧压压在凸轮10外表面。当当凸轮9的V形缺口对准滚滚子12时滚滚子进入槽内内，主轴准确确停止。同时时限位开关15发出信号号，表示完成成准停。然后后，活塞13退回，行程程开关16发发出信号。2022/12/12第二节主传传动系统及主主轴部件二、主轴部件件2．主轴部件件的特殊结构构（2）主轴准停装置置好处：使刀柄上的的键槽对准主主轴的端面键键；保证精镗镗孔时刀尖的的方向固定以以便装刀和让让刀。实现：停车时主轴低低速运转，时时间继电器延延时数秒，接接通无触开关关14，凸轮轮10上的感感应片对准无无触点开关发发出准停信号号，立即切断断主电机电源源，脱开与主主轴的传动联联系，排除传传动系统中旋旋转零件的惯惯性，使主轴轴作低速惯性性空转。再经经过时间继电电器的短暂延延时，接通压压力油，使定定位活塞13带着定位滚滚子12向上上运动，紧压压在凸轮10外表面。当当凸轮9的V形缺口对准滚滚子12时滚滚子进入槽内内，主轴准确确停止。同时时限位开关15发出信号号，表示完成成准停。然后后，活塞13退回，行程程开关16发发出信号。2022/12/12第三节数控控机床进给系系统一、对数控机机床进给系统统的要求二、滚珠丝杠杠螺母副三、进给给系统传传动间隙隙的消除除四、滚动动导轨2022/12/12第三节数数控机机床进给给系统一、对数数控机床床进给系系统的要要求进给系统统直接影影响加工工精度，，设计进进给系统统时应注注意减少少摩擦阻阻力、提提高传动动精度和和刚度、、消除传传动间隙隙以及减减少运动动部件的的惯量等等。1.减少少运动件件之间的的摩擦阻阻力丝杠螺母母和导轨轨的滚动化，提高响响应速度度。2.提高高传动精精度和刚刚度预紧可消除滚滚珠丝杠杠螺母副副、轴承承、齿轮轮、蜗轮轮等零件件的间隙隙，提高高刚度。。3.减少少惯量惯量直接接影响伺伺服机构构的启动和制动特性，速速度越高高影响越越大。在在满足传传动件强强度和刚刚度的要要求下合合理配置置各元件件，减少少它们的的惯量。。2022/12/12第三节数数控机机床进给给系统二、滚珠珠丝杠螺螺母副1.轴向向间隙的的消除2.滚珠珠丝杠的的安装3.滚珠珠丝杠的的防护2022/12/12第三节数数控机机床进给给系统二、滚珠珠丝杠螺螺母副结构形式式：（1）外外循环式式：（图a）螺母螺旋旋槽两端端通过回回珠管1相连接接，滚珠珠在管道道内作循循环运动动。（2）内内循环式式：（图b）螺母螺旋旋槽的两两相邻滚滚道之间间由滚珠珠反向器器2实现现滚珠的的循环运运动，并并防止滚滚珠沿滚滚道掉出出。2022/12/12第三节数数控机床进进给系统二、滚珠丝丝杠螺母副副1.轴向间间隙的消除除：（1）双螺母齿差差调隙结构构：在两个螺螺母1和2的凸缘上上各制有圆圆柱外齿轮轮，且齿数数差z2-z1=1，两只内齿圈圈3和4的的齿数相同同，并用螺螺钉和销钉钉固定在螺螺母座的两两端。调整：先将内齿圈圈取出，根根据间隙的的大小使两两个螺母转转过一个或或几个齿，，使螺母在在轴向彼此此移近相应应的距离。。间隙消除量量：Δ=zt/(z1z2)或z=Δz1z2/t式中z--两螺母同时时转过的齿齿数t--丝杠导程特点：结构复杂杂，计算简简单精确，，调整方便。。2022/12/12第三节数数控机床进进给系统二、滚珠丝丝杠螺母副副1.轴向间间隙的消除除：（2）双螺母垫片片调隙结构构：通过修磨磨垫片的厚厚度来调整整轴向间隙隙。结构简简单、刚性性好和装拆拆方便。但但很难在一一次修磨中中调整完毕毕，调整的的精度也不不如齿差调调隙式。2022/12/12第三节数数控机床进进给系统二、滚珠丝丝杠螺母副副1.轴向间间隙的消除除：（3）双螺母螺纹纹调隙结构构：用平键限限制了螺母母在螺母座座内的转动动。调整时时，只要拧拧动圆螺母母就能将滚滚珠螺母沿沿轴向移动动一定距离离，在消除除间隙之后后将其锁紧紧。这种调调整方法结结构简单，，调整方便便，但调整整精度较差差。2022/12/12第三节数数控机床进进给系统二、滚珠丝丝杠螺母副副1.轴向间间隙的消除除（4）单螺母消除除间隙：螺母沿径径向开一薄薄槽，通过过内六角螺螺钉调整间间隙和预紧紧。性价比比好，使用用方便。2022/12/12第三节数数控机床进进给系统二、滚滚珠丝丝杠螺螺母副副2.滚滚珠丝丝杠的的安装装：：（1）向心轴轴承与与圆锥锥轴承承组合合：轴向向刚度度不足足。（2））推力力轴承承或向向心推推力球球轴承承和向向心轴轴承组组合：轴向向刚度度提高高，但但也增增大了了轴承承的摩摩擦阻阻力、、发热热以及及轴承承支架架的结结构。。（3））国外外滚珠珠丝杠杠专用轴承承：能够够承受受很大大轴向力的的特殊殊向心心推力力滚珠珠轴承，，比一一般轴轴承的的轴向向刚度提提高两两倍以以上，，使用用极为方方便。。2022/12/12第三节节数数控机机床进进给系系统二、滚滚珠丝丝杠螺螺母副副2.滚滚珠丝丝杠的的安装装：：(4)支承结结构：（a））悬臂单单支承承：小型数数控机机床（b））两端止止推：：可预拉拉伸，，提高高刚度度，中中轻载载机床床（c））一端固固定，，一端端简支支：中载数数控机机床（d））两端固固定：：重载数数控机机床2022/12/12第三节节数数控机机床进进给系系统二、滚滚珠丝丝杠螺螺母副副2.滚滚珠丝丝杠的的安装装：：(5)锁紧装装置：由于于滚珠珠丝杠杠和螺螺母之之的摩摩擦系系数极极小，，因此此不具具有滑滑动丝丝杠螺螺母的的自锁锁性。。滚珠螺母母在沿轴轴线方向向的外力力作用下下可以反反过来使使丝杠转转动。为为此滚珠珠丝杠在在用于垂垂直升降降或水平平放置的的高速大大惯量传传动的场场合，必必须设计计可靠的的锁紧装置置。常用的锁紧装装置一般般由超越离合合器或电磁制动动器等器件组组成。。2022/12/12第三节数数控机机床进给给系统二、滚珠珠丝杠螺螺母副3.滚珠珠丝杠的的防护：：(1)毛毡圈密密封：厚度为为螺距2-3倍倍，内孔孔做成螺螺纹的形形状，使使之紧密密地包住住丝杠，，并装入入螺母或或套筒两两端的槽槽孔内。。也可采采用耐油油橡胶或或尼龙材材料。密密封圈和和丝杠直直接接触触，防尘尘效果好好，但摩摩擦阻力力大。(2)防防护罩：对于暴暴露在外外的丝杠杠用螺旋旋钢带、、伸缩套套筒、锥锥形套筒筒管以及及折叠式式塑料或或人造革革等形式式的防护护罩。螺旋钢带带：钢带的宽宽度正好好等于丝丝杠的螺螺距，螺螺纹槽被被严密地地封住。。钢带的的正反两两面始终终不接触触，钢带带外表面面粘附的的脏物不不会被带带到内表表面去，，使内表表面保持持清洁。。这是其其他防护护装置很很难做到到的。2022/12/12第三节数数控机机床进给给系统螺旋钢带带：钢带宽度度等于丝丝杠的螺螺距，螺螺纹槽被被严密地地封住。。钢带的的正反两两面不接接触，外外表面粘粘附的脏脏物不会会被带到到内表面面去，使使内表面面保持清清洁。这这是其他他防护装装置很难难做到的的。2022/12/12第三节数数控机机床进给给系统三、进给给系统传传动间隙隙的消除除1.刚性性调整法法：是指调整整后齿侧侧间隙不不能自动动补偿的的调整方方法。这这种方法法传动刚刚度高，，结构简简单。(1)偏偏心心轴轴套套式式：电电机机1通通过过偏偏心心轴轴套套2装装到到壳壳体体上上，，通通过过转转动动偏偏心心轴轴套套就就能能够够调调整整两两齿齿轮轮的的中中心心距距，，从从而而消消除除齿齿侧侧间间隙隙。。(2)垫垫片片式式：2022/12/12第三三节节数数控控机机床床进进给给系系统统三、、进进给给系系统统传传动动间间隙隙的的消消除除1.刚刚性性调调整整法法(2)垫垫片片式式：2022/12/12第三节数数控机机床进给给系统三、进给给系统传传动间隙隙的消除除2.柔柔性调整整法：是指调整整之后齿齿侧间隙隙可以自自动补偿偿的调整整方法。。这种方方法结构构复杂、、传动刚刚度低。。(1)双双齿轮错错齿式消消除间隙隙结构2022/12/12第三节节数数控机机床进进给系系统三、进进给系系统传传动间间隙的的消除除2.柔柔性性调整整法(2)碟形形弹簧簧消除除斜齿齿轮齿齿侧间间隙的的结构构2022/12/12第三节数数控机机床进给给系统三、进给给系统传传动间隙隙的消除除3.电机机直接驱驱动滚珠珠丝杠的的套筒连连接结构构：可靠、无无间隙。。图2-25a为双键套筒筒连接。图图2-25b、图2-25c为锥销套筒筒连接，它它们都是是通过锥锥销和螺螺母锁紧紧，有效效地消除除了因伺伺服电动动机频繁繁正反向向引起的的传动间间隙。2022/12/12第三节数数控机机床进给给系统四、滚动动导轨1.导轨轨的基本本要求：：（1）良良好的导导向精度度：包括运动动部件的的移动直直线性和和圆运动动的真圆圆性。（2）良良好的精精度保持持性：能够长期期保持原原始精度度。使精精度丧失失的主要要原因是是磨损，，因而要要从根本本上解决决导轨的的摩擦问问题。（3）足足够的刚刚度：导轨承受受着很大大负载，，如果要要求在受受负载的的情况下下仍能保保持精度度，则必必须使摩摩擦副具具有良好好的摩擦擦特性，，在导轨轨的结构构和材料料的选择择上也必必须认真真考虑。。2022/12/12第三节数数控机机床进给给系统四、滚动动导轨1.导导轨的种种类（1）滑滑动导轨轨：摩擦系数数大（2）贴贴塑导轨轨：聚四氟乙乙烯导轨轨带、环环氧型耐耐磨涂料料，摩擦擦系数较较小，承承载能力力较低。。（3）滚滚动导轨轨：摩擦系数数更小（（0.0025～0.005），承承载能力力大，结结构复杂杂，制造造困难、、成本高高。（4）静静压导轨轨：摩擦系数数最小，，承载能能力大，，低速无无爬行、、精度保保持性好好，但结结构复杂杂，制造造困难、、成本高高。2022/12/12第三三节节数数控控机机床床进进给给系系统统四、、滚滚动动导导轨轨3.滚滚动动导导轨轨的的结结构构：：（1））滚滚动动导导轨轨组组件件外外形形：：图a能承承受受倾倾覆覆力力矩矩的的中中等等负负载载的的结结构构，，图图b为不不能能承承受受倾倾覆覆力力矩矩的的重重负负载载的的结结构构。。2022/12/12第三三节节数数控控机机床床进进给给系系统统四、、滚滚动动导导轨轨3.滚滚动动导导轨轨的的结结构构：：（2））导导轨轨内内部部结结构构和和滚滚珠珠循循环环原原理理：：导轨轨条条7有有各各种种结结构构。。导导轨轨条条安安装装在在床床身身或或立立柱柱上上。。数数量量不不等等的的滑滑块块5安安装装在在工工作作台台或或滑滑座座等等移移动动件件上上，，沿沿导导轨轨条条作作直直线线运运动动。。2022/12/12第三节节数数控机机床进进给系系统四、滚滚动导导轨3.滚滚动导导轨的的结构构：（3））滚动动导轨轨组件件的固固定：滚动动导轨轨组件件安装装和预预紧方方便。。要保保证安安装面面的直直线度度和平平面度度。2022/12/12第三节节数数控机机床进进给系系统四、滚滚动导导轨3.滚滚动导导轨的的结构构：（4））滚动动导轨轨组件件的侧侧向预预紧：2022/12/12第四节数控控机床回转工工作台一、数控回转转工作台二、分度工作作台2022/12/12第四节数控控机床回转工工作台一、数控回转转工作台主要用于数控控镗床和铣床床。下图为卧卧式镗床的回回转工作台。。运动由蜗杆1传给大蜗轮轮2。回转位位移量由光栅栅10读取，，八对夹紧瓦瓦4、3和底底座9上的小小油缸5用于于锁紧工作台台。当油缸上上腔通压力油油时，活塞6压向钢球8，撑开夹紧紧瓦夹紧蜗轮轮2。回转时时，使小油缸缸的上腔接通通回油路，弹弹簧7将钢球球8抬起，夹夹紧瓦松开。。工作台导轨面面由大型圆柱柱滚子轴承13支承。圆圆锥滚柱轴承承12及双列列向心圆柱滚滚子轴承11保正回转准准确。回转精度主要要取决于蜗轮轮副的精度。。也可以通过过实际测量工工作台的静态态定位误差后后，确定需要要补偿的脉冲冲数和方向，，记忆在补偿偿回路中，由由数控装置进进行误差补偿偿。数控回转工作作台设有零点点。工作台能能完成进给驱驱动，还可以以作任意角度度的分度和定定位。2022/12/12第四节数控控机床回转工工作台一、数控回转转工作台运动由蜗杆1传给大蜗轮轮2。光栅10用于读数数，夹紧瓦4、3和小油油缸5用于锁锁紧工作台。。工作台导轨面面由大型圆柱柱滚子轴承13支承。圆圆锥滚柱轴承承12及双列列向心圆柱滚滚子轴承11保正回转准准确。2022/12/12第四节数数控机机床回转转工作台台二、分度度工作台台1.定位位销式分分度工作作台：由定位位销和定定位孔来来分度定定位。分分度台2的底部部均布八八个削边边圆柱销销8，45度角角分布，，底座12上有有一个定定位孔衬衬套7以以及供定定位销移移动的环环形槽。。1）松开开锁紧机机构并拔拔出定位位销：底座20上六六个锁紧紧油缸9卸荷。。活塞拉拉杆22在弹簧簧21作作用下上上升15mm，使工作台台2松开开。同时时间隙消消除油缸缸6也卸卸荷，中中央油缸缸16从从管道15进压压力油，，使活塞塞17上上升，通通过螺柱柱18，，支座5把止推推轴承13上抬抬，顶在在底座12上，，通过螺螺钉4、、锥套3使工作作台2抬抬起15mm，圆柱销从从衬套7中拔出出2）工作作台回转转分度：伺服电电机驱动动减速齿齿轮，带带动与工工作台2底部连连接的大大齿轮10回转转分度。。在大齿齿轮10上面以以45的的间隔均均布八个个挡块1。先快快速回转转，当定定位销快快进入位位置时，，挡块碰碰第一个个限位开开关，使使工作台台降速。。挡块碰碰第二个个限位开开关时，，工作台台2停止止回转。。此时，，相应的的定位销销8正好好对准定定位孔衬衬套73）工作作台下降降并锁紧紧：中央油油缸16卸荷，，工作台台2靠自自重下降降，定位位销8插插入定位位衬套7中。锁锁紧前，，油缸6通压力力油，活活塞顶向向工作台台2，消消除径向向间隙，，然后使使锁紧油油缸9的的上腔通通压力油油，活塞塞拉杆22下降降，通过过拉杆将将工作台台锁紧。。2022/12/12第四节数数控机机床回转转工作台台二、分度度工作台台1.定位位销式分分度工作作台（1）松松开锁紧紧机构并并拔出定定位销：2022/12/12第四节数数控机床回回转工作台台二、分度工工作台1.鼠齿盘盘式分度工工作台：分度机构构采用向心心多齿啮合合，有误差差平均作用用，精度高高（±5＂＂~±3＂＂）。结构构简单，零零件数较少少。1)分度工工作台上升升、鼠齿盘盘脱离啮合合：工作台1中央的压压紧油缸下下腔11通通过油孔4进压力油油，活塞3向上移动动，通过止止推轴承5和14将将分度工作作台抬起，，鼠齿盘6与7脱离离啮合。同同时，与工工作台心轴轴连接成一一体的内齿齿轮13向向上套入齿齿轮12。。2)工作台台回转分度度：当工作台台1上升时时，推杆8和9在弹弹簧的作用用下分别向向上和向右右移动，使使微动开关关复位，控控制电磁阀阀使压力油油经油孔19进入分分度油缸左左腔23。。推动活塞塞齿条22向右移动动，并带动动齿轮12作逆时针针方向回转转。由于齿齿轮12已已经与内齿齿轮13连连接，分度度工作台也也随着一起起回转相应应的角度。。开始回转转时，挡块块16就离离开推杆17，使微微动开关复复位，通过过互锁电路路，始终保保持工作台台处于上升升位置。按按设计要求求，当活塞塞移动113mm时，工作台台回转90°，回转转角度的近近似值将由由微动开关关和挡块15控制。。2022/12/12第四节数数控机床回回转工作台台二、分度工工作台1.鼠齿盘盘式分度工工作台1)分度工工作台上升升、鼠齿盘盘脱离啮合合2)工作台台回转分度度3)分度工工作台下降降，并定位位夹紧4)分度活活塞退回2022/12/12第四节数数控机床回回转工作台台二、分度工工作台1.鼠齿盘盘式分度工工作台：3)分度工工作台下降降，并定位位夹紧：当工作台台转到90°位置附附近，挡块块15通过过推杆18使微动开开关动作，，控制电磁磁阀使压紧紧油缸上腔腔10通过过2进压力力油。活塞塞3带动工工作台1下下降，鼠齿齿盘6及7在新的位位置重新啮啮合，并定定位压紧。。油缸下腔腔11的回回油经过节节流阀，以以限制工作作台的下降降速度，保保护齿面不不受冲击。。4)分分度活活塞退退回：当分分度工工作台台1下下降时时，通通过推推杆8及9的作作用，，使微微动开开关动动作。。分度度油缸缸右腔腔20通过过油孔孔21进压压力油油，活活塞齿齿条22退退回原原处。。因为为内齿齿轮13已已与齿齿轮12脱脱开，，工作作台保保持静静止状状态。。齿轮轮12顺时时针方方向回回转时时，带带着挡挡块15及及16回到到原处处，准准备下下一次次分度度。当当挡块块15离开开推杆杆18，而而使微微动开开关复复位时时，必必须通通过维维持电电路保保证工工作台台始终终处于于压紧紧状态态。2022/12/12第四节数控控机床回转工工作台二、分度工作作台1.鼠齿盘式式分度工作台台1)分度工作作台上升、鼠鼠齿盘脱离啮啮合2)工作台回回转分度3)分度工作作台下降，并并定位夹紧4)分度活塞塞退回2022/12/12第五节数控控加工使用的的刀具及自动动换刀系统一、数控加工工使用的刀具具二、自动换刀刀系统2022/12/12第五五节节数数控控加加工工使使用用的的刀刀具具及及自自动动换换刀刀系系统统一、、数数控控加加工工使使用用的的刀刀具具图示示为为某某数数控控车车床床的的刀刀具具配配置置，，其其构构成成有有旋旋转转刀刀架架体体、、装装夹夹刀刀具具底底座座、、刀刀具具套套筒筒、、和和刀刀具具四四部部分分组组成成。。2022/12/12第五节数数控加工使使用的刀具具及自动换换刀系统一、数控加加工使用的的刀具回转型刀具具通常由连连接主轴的的刀柄，中中间接杆和和适用刀具具三部分组组成。主轴刀柄与与主轴孔大大多锥度为为7：24。刀柄的的规格有40、45、50号号。图2-33为最常用用的标准锥锥形刀柄结结构图2-34为圆柱结结合面的主主轴刀柄2022/12/12第五节数数控加工使使用的刀具具及自动换换刀系统一、数控加加工使用的的刀具图2-35为连接主主轴刀柄，，中间接杆杆和适用刀刀具组合的的示意图。。2022/12/12第五节数数控加工使使用的刀具具及自动换换刀系统一、数控加加工使用的的刀具中间接杆在在机床上的的轴向位置置是通过调调整螺母的的端面定位位的。调整整螺母的轴轴向位置并并给予锁紧紧就能较精精确地确定定刀具的伸伸出长度。。其结构如如图2-36所示2022/12/12第五节数数控加工使使用的刀具具及自动换换刀系统一、数控加加工使用的的刀具镗杆刀尖的的径向位置置应能精确确调整。图图2-37是一种刀刀尖径向能能调整的镗镗杆结构。。图2-38是镗刀头头结构，通通过带刻度度的调整螺螺母调整刀刀尖位置，，调整后用用锁紧螺钉钉固定。2022/12/12第五节数数控加工使使用的刀具具及自动换换刀系统二、自动换换刀系统1、自动换换刀装置的的形式（1）回转转刀架换刀刀：一种最简单单的自动换刀刀装置。图2-39为为数控车床的的六角回转刀刀架。动作分分为四个步骤骤：1）刀架抬起起压力油由A孔进入压紧油油缸的下腔，，活塞1上升升，刀架体2抬起使定位位用活动插销销10与固定定插销9脱开开。同时，活活塞杆下端的的端齿离合器器与空套齿轮轮5结合。2）刀架转位位刀架抬起后，，压力油从C孔进入转位油油缸左腔，活活塞6向右移移动，通过连连接板带动齿齿条8移动，，使空套齿轮轮5作逆时针针方向转动，，通过端齿离离合器使刀架架转过60度度。活塞的行行程应等于齿齿轮5节圆周周长的1/6，并由限位位开关控制。。2022/12/12第五节数控控加工使用的的刀具及自动动换刀系统二、自动换刀刀系统1、自动换刀刀装置的形式式（1）回转刀刀架换刀：一种最简单单的自动换刀刀装置。3）刀架压紧紧转位后，压力力油从B孔进入压紧油油缸的上腔，，活塞1带动动刀架体2下下降。件3的的底盘上精确确地安装着六六个带斜楔的的圆柱固定插插销9，利用用活动插销10消除定位位销与孔之间间的间隙，实实现反靠定位位。刀架体2下降时，定定位活动插销销10与另一一个固定插销销9卡紧，同同时件3与件件4的锥面接接触，刀架在在新的位置定定位并压紧。。这时，端齿齿离合器与空空套齿轮5脱脱开。4）转位油缸缸复位刀架压紧之后后，压力油从从D孔进入转位油油缸右腔，活活塞6带动齿齿条复位，由由于此时端齿齿离合器已脱脱开，齿条带带动齿轮7在在轴上空转。。如果定位和压压紧动作正常常，推杆11与相应的触触头12接触触，发出信号号表示换刀过过程已经完成成，可以继续续进行切削加加工。2022/12/12第五节数控控加工使用的的刀具及自动动换刀系统二、自动换刀刀系统1、自动换刀刀装置的形式式（1）回转刀刀架换刀：一种最简单单的自动换刀刀装置。图2-39为为数控车床的的六角回转刀刀架。动作分分为四个步骤骤：2022/12/12第五五节节数数控控加加工工使使用用的的刀刀具具及及自自动动换换刀刀系系统统二、、自自动动换换刀刀系系统统1、、自自动动换换刀刀装装置置的的形形式式（2））主主轴轴头头转转位位换换刀刀（（动动力力刀刀架架））：换刀刀后后，，相相应应的的主主轴轴带带动动刀刀具具旋旋转转，，非非加加工工位位置置上上的的主主轴轴与与主主运运动动脱脱开开。。2022/12/12第五五节节数数控控加加工工使使用用的的刀刀具具及及自自动动换换刀刀系系统统二、、自自动动换换刀刀系系统统1、、自自动动换换刀刀装装置置的的形形式式（2））主主轴轴头头转转位位换换刀刀（（动动力力刀刀架架））：图2-40为为卧卧式式八八轴轴转转塔塔头头。。转转塔塔头头上上径径向向分分布布着着八八根根结结构构完完全全相相同同的的主主轴轴1，，主主轴轴的的回回转转运运动动由由齿齿轮轮15输输入入。。当当数数控控机机床床发发出出换换刀刀指指令令时时，，先先通通过过液液压压拨拨叉叉（（图图中中未未示示出出））将将移移动动齿齿轮轮6和和齿齿轮轮15脱脱离离啮啮合合，，同同时时在在中中心心油油缸缸13的的上上腔腔通通压压力力油油。。由由于于活活塞塞杆杆和和活活塞塞12固固定定在在底底座座上上，，因因此此中中心心油油缸缸13带带着着两两个个止止推推轴轴承承9和和11支支撑撑的的转转塔塔刀刀架架10抬抬起起，，鼠鼠齿齿盘盘7和和8脱脱离离啮啮合合。。然然后后压压力力油油进进入入转转位位油油缸缸，，推推动动活活塞塞齿齿条条，，再再经经过过中中间间齿齿轮轮（（图图中中均均未未示示出出））使使大大齿齿轮轮5与与转转塔塔刀刀架架10一一起起回回转转45度度，，将将下下一一工工序序的的主主轴轴转转到到工工作作位位置置。。转转位位结结束束后后，，压压力力油油进进入入中中心心油油缸缸13的的下下腔腔使使转转塔塔头头下下降降，，鼠鼠齿齿盘盘7和和8重重新新啮啮合合，，实实现现精精确确的的定定位位。。在在压压力力油油的的作作用用下下，，转转塔塔头头被被压压紧紧，，转转位位油油缸缸退退回回原原位位。。最最后后通通过过液液压压拨拨叉叉拨拨动动齿齿轮轮6，，使使它它与与新新换换上上的的主主轴轴齿齿轮轮15啮啮合合。。2022/12/12第五节数控控加工使用的的刀具及自动动换刀系统二、自动换刀刀系统1、自动换刀刀装置的形式式（2）主轴头转转位换刀（动动力刀架）：图2-40为为卧式八轴转转塔头。转塔塔头上径向分分布着八根结结构完全相同同的主轴1，，主轴的回转转运动由齿轮轮15输入。。当数控机床床发出换刀指指令时，先通通过液压拨叉叉（图中未示示出）将移动动齿轮6和齿齿轮15脱离离啮合，同时时在中心油缸缸13的上腔腔通压力油。。由于活塞杆杆和活塞12固定在底座座上，因此中中心油缸13带着两个止止推轴承9和和11支撑的的转塔刀架10抬起，鼠鼠齿盘7和8脱离啮合。。然后压力油油进入转位油油缸，推动活活塞齿条，再再经过中间齿齿轮（图中均均未示出）使使大齿轮5与与转塔刀架10一起回转转45度，将将下一工序的的主轴转到工工作位置。转转位结束后，，压力油进入入中心油缸13的下腔使使转塔头下降降，鼠齿盘7和8重新啮啮合，实现精精确的定位。。在压力油的的作用下，转转塔头被压紧紧，转位油缸缸退回原位。。最后通过液液压拨叉拨动动齿轮6，使使它与新换上上的主轴齿轮轮15啮合。。2022/12/12第五节数数控加工使使用的刀具具及自动换换刀系统二、自动换换刀系统1、自动换换刀装置的的形式（2）主轴头头转位换刀刀（动力刀刀架）：图2-41所示示为十工工位转塔塔头的外外貌图。。这种形形式的转转塔头可可以任意意配置，，使工艺艺范围进进一步扩扩大，为为提高生生产效率率和加工工精度发发挥了很很好的作作用。目目前，较较先进的的转塔头头的转位位时间可可以小于于1s，重复定位位精度为为0.002mm.。。2022/12/12第五节数数控加加工使用用的刀具具及自动动换刀系系统二、自动动换刀系系统1、自动动换刀装装置的形形式（3）带刀刀库的自自动换刀刀系统：：用于钻镗镗铣加工工中心。图2-42带刀刀库的多多主轴换换刀系统统。缩短短换刀停停顿时间间。2022/12/12第五节数数控加工使使用的刀具具及自动换换刀系统二、自动换换刀系统2、刀库及及刀具的选选择方式（1）刀库：图2-43a-d是单盘式刀库库，结构简单，，容量较小，，15-30把刀。2022/12/12第五节数数控加工使使用的刀具具及自动换换刀系统二、自动换换刀系统2、刀库及及刀具的选选择方式（1）刀库：图e是鼓轮弹仓式；图f是链式；图g多盘式；图h格子式。2022/12/12第五节数数控加工使使用的刀具具及自动换换刀系统二、自动换换刀系统2、刀库及及刀具的选选择方式（1）刀库：链式刀库结结构灵活，，存放刀具具的数量较较多，选刀刀和取刀动动作十分简简单。2022/12/12第五节数数控加工使使用的刀具具及自动换换刀系统二、自动换换刀系统2、刀库及及刀具的选选择方式（2）刀具的的选择方式式：1）顺序选选择方式：是将刀具按按加工工序序的顺序，，依次放入入刀库的每每一个刀座座内。每次次换刀时，，刀库按顺顺序转动一一个刀座的的位置，并并取出所需需要的刀具具。已经使使用过的刀刀具可以放放回到原来来的刀座内内，也可以以按顺序放放入下一个个刀座内。。顺序选择方方式结构简简单，工作作可靠等优优点。但刀库中的刀刀具不能重重复使用，零件不同，刀库顺序就不不同。装刀操作必必须十分谨谨慎，一旦旦刀具顺序序发生差错错，将会造造成严重事事故。2022/12/12第五节数数控加工使使用的刀具具及自动换换刀系统二、自动换换刀系统2、刀库及及刀具的选选择方式（2）刀具的的选择方式式：2）刀具编编码方式：采用一种种特殊的刀刀柄结构，，并对每把把刀具进行行编码，换换刀时通过过编码识别别装置，根根据换刀指指令代码，，在刀库中中寻找出所所需要的刀刀具。由于每一把把刀具都有有自己的代代码，因而而刀具可以以放入刀库库中的任何何一个刀座座内，这样样不仅刀库库中的刀具具可以在不不同的工序序中多次重重复使用，，而且换下下来的刀具具刀不必放放回原来的的刀座，这这对装刀和和选刀都十十分有利。。2022/12/12第五节节数数控加加工使使用的的刀具具及自自动换换刀系系统二、自自动换换刀系系统2）刀刀具编编码方方式：图2-45为编编码刀刀柄结结构图图。在在刀柄柄的尾尾部的的拉紧紧螺杆杆3上上套装装着一一组等等间隔隔的编编码环环1，，并由由锁紧紧螺母母2将将它们们固定定。编编码环环的外外径有有大小小两种种不同同的规规格，，每个个编码码环的的高低低分别别表示示二进进制数数的““1””和““0””。2022/12/12第五节节数数控加加工使使用的的刀具具及自自动换换刀系系统二、自自动换换刀系系统2、刀刀库及及刀具具的选选择方方式（2）刀刀具的的选择择方式式：3）刀刀座编编码方方式：将相相对应应的刀刀具放放入指指定的的刀座座中，，根据据刀座座的编编码选选取刀刀具。。若刀刀具与与刀座座编码码不符符会导导致出出错。。与顺序序式不同，，刀具具可重重复使使用。。刀座编编码方方式可可分为为永久久性编