数控机床结构原理与应用-第7章常用数控机床简介

7.1数控车床概述7.1.1数控车床的基本组成数控车床是将编制好的加工程序输入到数控系统中，由数控系统通过车床x,z坐标轴的伺服电机去控制进给运动部件的动作顺序、移动量和进给速度，再配以主轴的转速和转向，自动加工出形状不同的轴类或盘类回转体零件。如图7-1所示，数控车床是由床身、主传动系统、进给传动系统、自动回转刀架等部分组成。下一页返回7.1数控车床概述1.床身数控车床的主轴、尾座等部件相对床身的布局形式与普通车床基本一致，而床身结构和导轨的布局形式则发生了根本变化，这是因为其直接影响数控车床的使用性能及机床的结构和外观所致。数控车床的床身结构和导轨有多种形式，主要有平床身、斜床身、平床身斜滑板与立床身，其布局形式如图7-2所示。

2.主传动系统数控车床的主传动系统一般采用直流或交流无级调速电机，通过带传动带动主轴旋转，实现自动无级调速及恒切削速度控制，如图7-3(a)所示上一页下一页返回7.1数控车床概述3.进给传动系统进给传动系统分为横向进给传动系统和纵向进给传动系统。横向进给传动系统是带动刀架作横向(X轴)移动的装置，它控制工件的径向尺寸，如图7一4(a)所示;纵向进给传动系统是带动刀架作纵向(Z轴)移动的装置，它控制工件的轴向尺寸，如图7-4(b)所示

4.自动回转刀架刀架是数控车床的重要部件，它安装各种切削加工刀具，其结构直接影响机床的切削性能和工作效率上一页下一页返回7.1数控车床概述7.1.2数控车床的特点1.全封闭防护2.排屑方便3.主轴转速较高，工件夹紧可靠4.自动换刀5.传动链短，主传动与进给传动分离，并由数控系统协调工作上一页下一页返回7.1数控车床概述7.1.3数控车床的类型

1.按数控系统的功能分类

(1)经济型数控车床。

(2)全功能型数控车床。

(3)车削中心。2.按主轴的配置形式分类

(1)卧式数控车床

(2)立式数控车床上一页下一页返回7.1数控车床概述7.1.4数控车床的主要技术参数如图7一13所示的CK6140数控车床，它采用主轴变频调速，三挡无级变速，使用HNC-21T车床数控系统实现机床的两轴联动。机床配有四工位刀架，可满足不同需要的加工;可开闭的半防护门，确保操作人员的安全。机床适用于多品种、中小批量产品的加工。由图7一13知，该数控车床主要由底座、床身、主轴箱、大拖板(纵向拖板)、中拖板(横向拖板)、电动刀架、防护罩、数控系统等部分组成。如表7一1所示为CK6140数控车床的主要技术参数。上一页返回7.2数控铣床概述7.2.1数控铣床的基本组成数控铣床是一种用途广泛的机床，它多为三坐标两轴联动的机床，也称两轴半控制般情况下，在数控铣床上多用来加工平面曲线的轮廓。如图7一14所示，数控铣床一般由数控系统、主传动系统、伺服进给传动系统、辅助装置、机床基础件等几大部分组成。下一页返回7.2数控铣床概述1.主传动系统由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零件组成。主轴的启、停和变速等动作均由数控系统控制，并且通过装在主轴上的刀具参与切削运动，是切削加工的功率输出部件，如图7一15所示为主轴组件主轴转速范围和输出扭矩对加工有直接的影响。

2.伺服进给传动系统由进给电机和进给执行机构组成，按照程序设定的进给速度实现刀具和工件之间的相对运动，包括直线进给运动和旋转运动，如图7一16所示

上一页下一页返回7.2数控铣床概述3.控制系统数控铣床的控制系统是由数控装置、可编程控制器、伺服驱动装置以及操作面板等组成。它是执行顺序控制动作和完成加工过程的控制中心

4.辅助装置辅助装置包括润滑、冷却、排屑、防护、液压、气动和检测系统等部分。这些装置虽然不直接参与切削运动，但对数控铣床的加工效率、加工精度和可靠性起着保障作用，因此也是数控铣床中不可缺少的部分。如图7一17所示为各种辅助装置和附件。

上一页下一页返回7.2数控铣床概述5.机床基础件机床基础件通常是指底座、立柱、横梁等，它是整个机床的基础和框架，如图7一18所示。它们主要承受机床的静载荷以及在加工时产生的切削负载，因此必须有足够的刚度。这些大件可以是铸铁件，也可以是焊接而成的钢结构件，它们是机床中体积和重量最大的部件。上一页下一页返回7.2数控铣床概述7.2.2数控铣床的特点(1)半封闭或全封闭防护(2)主轴无级调速，转速范围宽(3)手动换刀，刀具装夹方便(4)一般是三坐标两轴联动7.2.3数控铣床的类型

1.立式数控铣床如图7一19所示为立式数控铣床，其主轴垂直于水平面。它是数控铣床中数量最多的一种，应用范围最广

2.卧式数控铣床如图7一20所示为卧式数控铣床，其主轴平行于水平曲上一页下一页返回7.2数控铣床概述3.龙门式数控铣床如图7-21所示为龙门式数控铣床，龙门架则沿床身作纵向运动。4.立卧两用数控铣床如图7-22所示为立卧两用数控铣床，用范围更大，功能更强，若采用万能主轴其主轴可以在龙门架的横向与垂直溜板上运动，而它可以同时完成立式和卧式数控铣床的加工功能，使主轴头可以任意转换方向)，就可以加工出与水平面成各种角度的工件表面，若采用数控回转工作台，还能对工件实现除定位面外的五面加工。上一页下一页返回7.2数控铣床概述7.2.4数控铣床的主要技术参数如图7-23所示为XK714A数控铣床，它采用变频主轴，X,Y,Z三个方向进给均由伺服电机驱动滚珠丝杠。机床采用HNC-21M铣床数控系统，实现三坐标联动。系统具有汉字显示、三维图形动态仿真、双向式螺距补偿、小线段高速插补功能和软盘、硬盘、RS232、网络等多种程序输入功能。该机床适合于工具、模具、航大航空、电子、汽车和机械制造等行业对复杂形状的表面和型腔零件的大、中、小批量加工。由图7-23知，该数控铣床主要由底座、立柱、工作台、主轴箱、数控系统等部分组成。如表7一2所示为XK714A数控铣床的主要技术参数。上一页返回7.3数控加工中心概述7.3.1数控加工中心的基本组成如图7-24所示，数控加工中心一般由基础部件、主传动系统、进给传动系统、控制系统、自动换刀系统和辅助装置等几大部分组成。

1.基础部件包括床身、滑座等

2.主传动系统如图7一25所示为主传动系统部分结构。

3.进给传动系统由进给电机和进给执行机构组成，按照程序设定的进给速度实现刀具和工件之间的相对运动，包括直线进给运动和旋转运动，如图7一26所示下一页返回7.3数控加工中心概述4.控制系统加工中心的控制系统与数控铣床一样，也是由数控装置、可编程控制器、伺服驱动装置以及操作面板等组成。

5.自动换刀系统自动换刀系统由刀库和机械手等部件组成。当需要换刀时，数控系统发出指令，由机械手(或通过其他方式)将刀具从刀库内取出装入主轴孔中。6.辅助装置辅助装置和附件如图7一27所示上一页下一页返回7.3数控加工中心概述7.3.2数控加工中心的特点1.全封闭防护，加工精度高2.使用多把刀具，自动进行刀具交换，加工生产率高3.工序集中，加工连续进行4.功能强大，趋向复合加工，对加工对象的适应性强5.减轻了操作者的劳动强度6.经济效益高7.有利于生产管理的现代化上一页下一页返回7.3数控加工中心概述7.3.3数控加工中心的类型

1.按照机床形态分类

(1)立式加工中心。如图7一29所示，立式加工中心指主轴轴线为垂直状态设置的加工中心。其结构形式多为固定立柱式，工作台为长方形无分度回转功能。立式加工中心主要适合加工盘、套、板类零件。

(2)卧式加工中心。如图7-30所示，卧式加工中心指主轴轴线为水平状态设置的加工中、自。通常带有可进行分度回转运动的正方形分度工作台，最适合箱体类工件的加工。上一页下一页返回7.3数控加工中心概述(3)龙门式加工中心。如图7-31所示，龙门式加工中心形状与龙门式数控铣床相似，主轴多为垂直设置，带有自动换刀装置，带有可更换的主轴头附件，尤其适用于大型或形状复杂的工件。

(4)五面加工中心。工件一次装夹后能完成除安装面外的所有侧面和顶面的加工，这种同时具有立式和卧式加工中心功能的机床称为五面加工中心。

(5)虚轴加工中心。虚轴加工中心是一个空间并联连杆机构。它有六根长度可变的连杆带动刀具或工作台运动，从而加工出复杂的曲面，因此又称为并联机床或“六条腿”机床。上一页下一页返回7.3数控加工中心概述2.按换刀形式分类

(1)无机械手的加工中心

(2)带刀库与机械手的加工中心

(3)转塔刀库式加工中心

3.按照运动坐标轴数和联动轴数分类按照运动坐标轴数和联动轴数，加工中心可分为三轴两联动(如图7一37(a)所示)、三轴三联动(如图7-37(b)所示)、四轴三联动、五轴四联动和六轴五联动(如图7一37(c)所示)等上一页下一页返回7.3数控加工中心概述4.按工作台数量和功能分类按工作台数量和功能，加工中心可分为单工作台加工中心、双工作台加工中心和多工作台加工中心。7.3.4立式加工中心的主要技术参数如图7一38所示为VMC750E立式加工中心，它具有自动换刀装置及三轴联动控制系统，机床采用HNC-21M铣床数控系统。可一次装夹自动连续完成对零件的钻孔、扩孔、铰孔、锁孔、铣削及攻丝等多种工序加工，适用于中等批量生产的各种零件平面、孔、复杂形状表面的加工。由图7一38知，该加工中心主要由底座、立柱、刀库与自动换刀装置、工作台、主轴箱、数控系统等部分组成。如表7-3所示为VMC750E立式加工中心的主要技术参数。上一页返回表7一1CK6140数控车床的主要技术参数下一页返回表7一1CK6140数控车床的主要技术参数上一页返回表7一2XK714A数控铣床的主要技术参数返回表7-3VMC750E立式加工中心的主要技术参数下一页返回表7-3VMC750E立式加工中心的主要技术参数上一页返回图7一1数控车床的外观图返回图7一2数控车床布局返回图7一3主传动系统与主轴部件返回图7-4进给传动系统返回图7一13CK6140数控车床返回图7一14数控铣床外观图返回图7一15主传动系统返回图7一16伺服进给传动系统返回图7一17各种辅助装置和附件返回图7一18机床基础件部分返回图7一19几种类型立式数控铣床返回图7一20几种类型卧式数控铣床返回图7一