数控机床机械部件相关知识

模块一数控机床本体模块二工作台模块三换刀装置与刀库模块一数控机床本体项目一认识数控机床本体结构项目二机床本体的装配与调整项目三床身关键尺寸检验一、数控机床对结构的要求1、数控机床自身特点（1）高自动化程度（2）高速大功率和高精度（3）多工序和多功能集成（4）高的可靠性和精度保持性（1）数控机床应具备更高的静动刚度（2）数控机床应有更小的热变形（3）数控机床运动件之间的摩擦要小，传动系统的间隙要消除（4）数控机床应有更好的宜人性2、数控机床对结构的要求二、数控机床的布局特点1、数控车床的布局结构特点数控车床的床身结构和导轨主要有平床身、斜床身以及立式床身三种等。倾斜床身数控车床2、加工中心的布局结构特点（1）卧式加工中心

卧式加工中心通常采用移动式立柱，工作台不升降，T形床身。卧式加工中心的立柱普遍采用双立柱框架结构形式，主轴箱在两立柱之间，沿导轨上下移动。这种结构刚性大，热对称性好，稳定性高。小型卧式加工中心多数采用固定立柱式结构，其床身不大，且都是整体结构。卧式加工中心各个坐标的运动可由工作台移动或由主轴移动来完成，也就是说某一方向的运动可以由刀具固定，工件移动来完成，或者是由工件固定，刀具移动来完成。

（2）立式加工中心立式加工中心与卧式加工中心相比，结构简单，占地面积小，价格也便宜。中小型立式加工中心一般都采用固定立柱式，因为主轴箱吊在立柱一侧，通常采用方形截面框架结构、米字形或井字形筋板，以增强抗扭刚度，而且立柱是中空的，以放置主轴箱的平衡重。立式加工中心通常也有三个直线运动坐标，由溜板和工作台来实现平面上X、Y两个坐标轴的移动。

龙门式式数控控铣床床现代数数控机机床的的主运运动广广泛采采用无无级变变速传传动，，用交交流调调速电电机或或直流流调速速电机机驱动动，它它们能能方便便地实实现无无级变变速，，且传传动链链短，，传动动件少少，提提高了了变速速的可可靠性性，其其制造造精度度则要要求很很高。。三、数数控机机床的的主传传动系系统1、主主传动动变速速●减减少少运动动件的的磨擦擦阻力力：丝丝杠和和导轨轨结构构的滚滚动化化是减减少摩摩擦的的重要要措施施之一一；●●提提高高传动动精度度和刚刚度；；（油油的压压缩刚刚度很很低，，必须须限制制油缸缸的最最大行行程））●●减减少运运动惯惯量；；●●稳稳定定性好好、寿寿命长长：低低速下下不产产生爬爬行，，适应应外加加载荷荷的变变化而而不发发生共共振。。●●使使用维维修方方便。。2、数数控机机床对对进给给运动动的要要求：：常用工工量具具的使使用一、塞尺的的使用用、维维护和和保养养塞尺的的规格格A型B型塞尺片长度/mm塞尺片数塞尺的厚度及组装顺序75A1375B1375130.02;0.02;0.03;0.03;0.04;-0.1075A1475B1475141.00;0.05;0.06;0.07;0.0875A1775B1775170.50;0.02;0.03;0.04;0.05;水平仪仪气泡水水平仪仪检验机机器安安装面面或平平板是是否水水平，，及测测知倾倾斜方方向与与角度度大小小的测测量仪仪器，，其外外形系系用高高级钢钢料制制造架架座，，经精精密加加工后后，其其架座座底座座必须须平整整，座座面中中央装装有纵纵长圆圆曲形形状的的玻璃璃管，，也有有在左左端附附加横横向小小型水水平玻玻璃管管，管管内充充满醚醚或酒酒精，，并留留有一一小气气泡，，它在在管中中永远远位于于最高高点。。玻璃璃筒上上在气气泡两两端均均有刻刻度分分划。。通常常，工工厂安安装机机器时时，常常用气气泡水水平仪仪的灵灵敏度度为0.01mm/m、、0.02mm/m、0.04mm/m、、0.05mm/m、0.1mm/m、0.3mm/m和0.4mm/m等规规格，，即是是将水水平仪仪置于于1m长长的直直规或或平板板之上上，当当其中中一端端点有有灵敏敏度指指示大大小的的差异异时，，如灵灵敏度度为0.01mm/m，即即是表表示直直规或或平板板的两两端点点有0.01mm的高高低差差异(相相当当于两两端点点相差差2秒秒)，当当1m长长的有有hmm高度度差时时，气气泡会会一个个刻度度的差差异。。气泡水水平仪仪(Spritlevels)激光水水平仪仪精密水水平仪仪框式水水平仪仪电子水水平仪仪(Electroniclevels)红外激激光水水平仪仪用来测测量高高精度度的工工具机机，如如NC车床床、铣铣床、、切削削加工工机、、三次元元量床等等床面面，其其灵敏敏度非非常高高，若若以测测量时时可左左右偏偏移25刻刻度计计算，，测量量工件件只在在一定定的倾倾斜范范围内内均可可测量量。电子水水平仪仪的主主要原原理有有电感感式和和电容容式等等两种种。根根据测测量方方向不不同还还可分分为一一维和和二维维电子子水平平仪.电感式式原理理：当当水平平仪的的基座座因待待测工工件倾倾斜而而倾斜斜时，，其内内部摆摆锤因因移动动所造造成感感应线线圈的的电压压变化化。电电容式式水平平仪其其测量量原理理为一一圆形形摆锤锤自由由悬挂挂在细细在线线，摆摆锤受受地心心重力力所影影响，，且悬悬浮于于无摩摩擦状状况。。摆锤锤的两两边均均设有有电极极且间间隙相相同时时电容容量是是相等等，若若水平平仪受受待测测工件件所影影响而而造成成，两两间隙隙不同同距离离改变变即产产生电电容不不同，，形成成角度度的差差异。。激光干干涉仪仪以激激光光波波长长为为已已知知长长度度利利用用迈迈克克耳耳逊逊干干涉涉系系统统测测量量位位移移的的通通用用长长度度测测量量.工工具具激激光光干干涉涉仪仪有有单单频频的的和和双双频频的的两两种种。。激光光具具有有高高强强度度、、高高度度方方向向性性、、空空间间同同调调性性、、窄窄带带宽宽和和高高度度单单色色性性等等优优点点。。目目前前常常用用来来测测量量长长度度的的干干涉涉仪仪，，主主要要是是以以迈迈克克尔尔逊逊干干涉涉仪仪为为主主，，并并以以稳稳频频氦氦氖氖激激光光为为光光源源，，构构成成一一个个具具有有干干涉涉作作用用的的测测量量系系统统。。激激光光干干涉涉仪仪可可配配合合各各种种折折射射镜镜、、反反射射镜镜等等来来作作线线性性位位置置、、速速度度、、角角度度、、真真平平度度、、真真直直度度、、平平行行度度和和垂垂直直度度等等测测量量工工作作，，并并可可作作为为精精密密工工具具机机或或测测量量仪仪器器的的校校正正工工作作。。从激激光光器器发发出出的的光光束束，，经经扩扩束束准准直直后后由由分分光光镜镜分分为为两两路路，，并并分分别别从从固固定定反反射射镜镜和和可可动动反反射射镜镜反反射射回回来来会会合合在在分分光光镜镜上上而而产产生生干干涉涉条条纹纹。。当当可可动动反反射射镜镜移移动动时时，，干干涉涉条条纹纹的的光光强强变变化化由由接接受受器器中中的的光光电电转转换换元元件件和和电电子子线线路路等等转转换换为为电电脉脉冲冲信信号号，，经经整整形形、、放放大大后后输输入入可可逆逆计计数数器器计计算算出出总总脉脉冲冲数数，，再再由由电电子子计计算算机机计计算算出出可可动动反反射射镜镜的的位位移移量量L。。使使用用单单频频激激光光干干涉涉仪仪时时，，要要求求周周围围大大气气处处于于稳稳定定状状态态，，各各种种空空气气湍湍流流都都会会引引起起直直流流电电平平变变化化而而影影响响测测量量结结果果。。单频频激激光光干干涉涉仪仪在氦氦氖氖激激光光器器上上，，加加上上一一个个约约0.03特特斯斯拉拉的的轴轴向向磁磁场场。。由由于于塞塞曼曼分分裂裂效效应应和和频频率率牵牵引引效效应应,激激光光器器产产生生1和和2两两个个不不同同频频率率的的左左旋旋和和右右旋旋圆圆偏偏振振光光。。经经1/4波波片片后后成成为为两两个个互互相相垂垂直直的的线线偏偏振振光光,再再经经分分光光镜镜分分为为两两路路。。一一路路经经偏偏振振片片1后后成成为为含含有有频频率率为为f1-f2的的参参考考光光束束。。另另一一路路经经偏偏振振分分光光镜镜后后又又分分为为两两路路：：一一路路成成为为仅仅含含有有f1的的光光束束,另另一一路路成成为为仅仅含含有有f2的的光光束束。。当当可可动动反反射射镜镜移移动动时时,含含有有f2的的光光束束经经可可动动反反射射镜镜反反射射后后成成为为含含有有f2±±ΔΔf的的光光束束，，ΔΔf是是可可动动反反射射镜镜移移动动时时因因多多普普勒勒效效应应产产生生的的附附加加频频率率,正正负负号号表表示示移移动动方方向向(多多普普勒勒效效应应是是奥奥地地利利人人C.J.多多普普勒勒提提出出的的，，即即波波的的频频率率在在波波源源或或接接受受器器运运动动时时会会产产生生变变化化)。。这这路路光光束束和和由由固固定定反反射射镜镜反反射射回回来来仅仅含含有有f1的的光光的的光光束束经经偏偏振振片片2后后会会合合成成为为f1-(f2±±ΔΔf））的的测测量量光光束束。。测测量量光光束束和和上上述述参参考考光光束束经经各各自自的的光光电电转转换换元元件件、、放放大大器器、、整整形形器器后后进进入入减减法法器器相相减减,输输出出成成为为仅仅含含有有±±ΔΔf的的电电脉脉冲冲信信号号。。经经可可逆逆计计数数器器计计数数后后，，由由电电子子计计算算机机进进行行当当量量换换算算（（乘乘1/2激激光光波波长长））后后即即可可得得出出可可动动反反射射镜镜的的位位移移量量。。双频激光干涉涉仪双频激光干涉涉仪是应用频频率变化来测测量位移的，，这种位移信信息载于f1和f2的频频差上，对由由光强变化引引起的直流电电平变化不敏敏感，所以抗抗干扰能力强强。它常用于于检定测长机机、三坐标测测量机、光刻刻机和加工中中心等的坐标标精度，也可可用作测长机机、高精度三三坐标测量机机等的测量系系统。利用相相应附件，还还可进行高精精度直线度测测量、平面度度测量和小角角度测量。双频激光干涉涉仪数控车床的种种类和检验要要点数控车床检验验标准GB5268-85《车车床刀架装刀刀槽高度》JB4138-85《精精整车床精度度》JB3754-84《单单轴纵切自动动车床参数》》JB1464-94《单单轴纵切自动动车床精度》》JB/T54012-93《单轴纵纵切自动车床床技术条件》》ZBJ53010—89《单轴自动动车床技术条条件》JB3644-84、4321-84《卧式多多轴自动车床床精度、技术术条件》GB4683-93、ZBJ53011-89《转塔车床床精度、技术术条件》ZBJ53009-89、ZB/Z123-76《立式车车床参数与系系列型谱》JB4116-96《单单柱双柱立式式车床精度》》JB/T2322-93《卧式车床床精度、技术术条件》JB/GQ1125-88、JB/GQ1126-88《《简式数控卧卧式车床精度度、技术条件件》JB4369-86、JBn4368-86《《数控卧式车车床精度、技技术条件》JB2670-82《金金属切削机床床检验通则》》数控车床检验验项目(1)几何精精度，即机床床基础件的精精度，它是决决定加工性能能的基本条件件。主要包括括：床身导轨轨的直线度、、主轴回转精精度、溜板、、尾座等移动动部件的移动动方向与导轨轨、主轴回转转轴线的平行行度或垂直度度等。(2)传动精精度，是指内内联系统传动动链两端件运运动相互关系系的准确度，，车床主要是是指主轴和丝丝杠间传动链链精度。(3)定位精精度，是指机机床某运动部部件从某一位位置到达预定定的另一理论论位置和运动动所达实际位位置的差值。。数控机床对对定位精度要要求很高。(4)工作精精度，即机床床加工精度，，包括：精车车外圆的圆度度，即在纵截截面内直径的的一致性、精精车端面的平平面度和精车车螺纹的螺距距累积误差等等。对三坐标以上上的数控机床床，除X、Y、Z三个坐坐标轴直线进进给运动外，，还有绕X、、Y、Z轴旋旋转圆周进给给运动或分度度运动。数控机床的圆圆周运动包括括分度运动和和连续圆周进进给运动两种种。通常数控机床床的连续圆周周进给运动由由数控回转工工作台来实现现，分度运动动由分度工作作台来实现。。（1）数控回回转工作台数控转台，是是在数控系统统的控制下，，完成工作台台的圆周进给给运动，并能能同其他坐标标轴实行联动动，以完成复复杂零件的加加工，还可以以作任意角度度转位和分度度。数控机床的工工作台工作台的运动动大都由伺服服电机驱动，，经减速齿轮轮和蜗轮蜗杆杆传人，其定定位精度完全全由控制系统统和伺服传动动系统的间隙隙大小决定。。因此，用于于数控机床回回转工作台的的蜗轮蜗杆必必须有较高的的制造精度和和装配精度，，而且还要采采取措施来消消除蜗轮蜗杆杆副的传动间间隙。通常消除间隙隙有两种方法法：一是采用用双蜗杆传动动这种方法可可以保证正确确的啮合关系系和完全的齿齿面接触，但但制造成本高高，传动效率率低。二是采采用双螺距变变齿厚蜗杆，，它能够始终终保持正确的的啮合关系，，且结构简单单，调整方便便。（2）分度工工作台数控机床的分分度工作台与与数控回转工工作台不同，，它只能完成成分度运动。。它不能实现现圆周进给，，也就是说在在切削过程中中不能转动，，只是非切削削状态下将工工件进行转位位换面，以实实现在一次装装卡下完成多多个面的多工工序加工。为了充分发挥挥数控机床的的作用，加工工中心要完成成对工件的多多工序加工，，必须具备自自动更换刀具具的功能。为为此而设置的的更换刀具和和刀具储备的的系统称为自自动换刀系统统。自动换刀刀系统应当具具备换刀时间间短、刀具重重复定位精度度高、刀具储储备足够和换换刀安全可靠靠等功能。换刀装置与刀刀库自动换刀系统统的结构形式式随加工中心的的类型不同而而不同。（1）回转刀架式：回转刀架是一一种最简单的的自动换刀系系统，用于数数控车床。（2）更换主轴头式式在带有旋转刀刀具的数控机机床中，如数数控钻床，更更换主轴头是是一种比较简简单的换刀方方式，常用转转塔的转位来来更换主轴头头，以实现自自动换刀。（3）刀库一机械手手式目前大量使用用的是带有刀刀库一机械手手的自动换刀刀系统。这种结构形式式主轴的刚度度高，有利于于提高加工精精度和效率。。刀具的存储储量大，有利利于加工复杂杂零件。刀库形式常用于数控车车床：四方、六方刀刀架或圆盘式式轴向装刀刀刀架。数控车床六方方刀架工作原原理：1）刀架抬起起2）刀架转位位3）刀架压紧紧4）转位油缸缸复位1、回转刀架架换刀1升降活塞2刀架3固定件4配合件5端齿离合合器6转位位活塞7空空套齿轮8齿条9固固定插销10活动插销销1）刀架抬起起3）刀架压紧紧1升降活塞2刀架3固定件4配合件5端齿离合合器6转位位活塞7空空套齿轮8齿条9固固定插销10活动插销销刀架转位1升降活塞2刀架3固定件4配合件5端齿离合合器6转位位活塞7空空套齿轮8齿条9固固定插销10活动插销销11推杆杆12触头头转位油缸复位位10与9反反靠周向定位位，3与4锥锥面轴向定位位二、更换主轴轴换刀机床的主轴头头就是一个转转塔刀库。工作原理：将所需刀具的的主轴转到工工作位置（由由行程开关组组实现主轴号号的选定），，同时接通主主传动。转位位动作：脱开开主传动；转转塔头抬起；；转塔头转位位；转塔头定定位夹紧；主主轴传动重新新接通。TK-5525型数控转转塔式镗铣床床二、更换主轴轴换刀特点:缩短换刀时间间；提高了换换刀可靠性；；主轴