数控机床 课件 模块1-3 数控机床的认知-数控车床结构及应用

数控机床模块一数控机床的认知

数控机床1.1数控机床的产生与发展1.2数控机床的应用1.3数控机床的构成与特点1.4数控机床的分类1.5

与机床加工性能相关的精度指标和运动性能指标1.6数控机床的发展趋势模块一数控机床的认知

一、数控机床的产生

数控机床的产生，是机械制造业发展的必然。1952年世界上第一台由专用电子计算机控制的三坐标立式数控铣床研制成功。

之后，经过改进和完善，这款数控铣床于1955年进入实用阶段，他标志着制造业和控制领域一个崭新时代的到来。

1.1数控机床的产生与发展

一、数控机床的产生

数控机床取代普通机床可以完成许多在普通机床上无法完成的工艺内容，使得产品质量大幅度提高，新产品开发周期明显缩短。如今，数控机床已经广泛应用于宇航、汽车、船舶、机床、轻工、纺织、医疗器械、电子、通用机械工程机械等几乎所有的制造行业。

1.1数控机床的产生与发展

二、数控机床的发展历程

数控机床问世以来，伴随电子技术、计算机技术和信息技术的不断发展，数控系统在不断更新,其发展历程经历两大阶段和六代产品。

第一阶段是采用数字逻辑电路制成的专用计算机作为数控系统，构成硬件连接数控；

第二阶段是将计算机作为数控系统的核心部件,也称为计算机数控。

数控机床发展历程可以用图1-1来描述

1.1数控机床的产生与发展

1.1数控机床的产生与发展图1-1数控机床的发展历程备注：图1-1若在屏幕上看不清楚，请看下一页文字描述

第一代（1952年）电子管元件分离原件

第一阶段第二代（1959年）晶体管元件

第三代（1965年）小规模集成电路

第四代（1970年）

小型通用计算机第二阶段第五代（1974年）

微型计算机

第六代（1990年）PC+CNC

1.1数控机床的产生与发展

一、数控机床加工的典型案例

1.加工回转体零件图1-2所示适合采用数控车床加工.

2.加工模具类零件模具加工一般是单件小批量生产，而且加工面多为形状复杂的曲面，适合采用数控铣床或加工中心加工。

图1-3模具

1.2数控机床的应用图1-2回转体零件辊轮

一、数控机床加工的典型案例

3.加工箱体类零件

箱体类零件的加工特点是有平面和孔系加工、加工精度要求高，需要经铣削、镗削、钻削等多工序加工。箱体类零件从毛坯到合格的工件要经过多次安装、调整和加工。

图1-4蜗轮减速器箱体零件适合采用带有回转工作台的卧式加工中心进行加工。图1-4蜗轮减速器箱体1.2数控机床的应用

一、数控机床加工的典型案例

4.加工整体结构叶轮

为满足整体叶轮在高温、高压、高转速条件下正常工作，选用的材料多为不锈钢、合金钢、耐高温钛合金等难切削材料。

采用五轴联动数控机床能准确的将整体叶轮的加工出来。图1-5整体叶轮

1.2数控机床的应用

二、数控机床加工的应用

自世界上第一台三坐标立式数控铣床诞生，至今已有70余年的历史，其间随着微电子和计算机技术的发展，数控系统的性能日臻完善，数控技术的应用领域日益扩大，世界先进制造技术日趋成熟。

目前，数控机床已经广泛应用于宇航、船舶、机床、汽车、轨道交通、能源（火电、水电、核电、风力发电等）、冶金、轻工、纺织、电子、医疗器件、通用机械、工程机械等几乎所有的制造行业。

1.2数控机床的应用

二、数控机床加工的应用

1958年原北京第一机床厂与清华大学合作，研制成功中国第一台数控铣床，由此开始了我国数控的发展历程。

目前我们国家已经成为全球最大的机床消费国和生产国。2012到2020年，我国新增金属切削机床的数控化率从25.8%提升到43.2%，但是相对于国际上制造强国机床数控化率60%以上的水平，我国机床数控化仍有很大的提升空间。

1.2数控机床的应用

一、数控机床的组成

数控机床是典型的机电一体化产品，主要由人机交互置、数控装置、伺服系统和机床本体四部分组成。图1-6数控机床的组成框图

1.3数控机床的构成与特点

一、数控机床的组成1．人机交互装置

数控机床的操作人员要通过人机交互装置对数控系统进行操作和控制。

2．数控装置

数控装置是数控机床最重要的组成部分。

3．伺服系统

伺服系统是由伺服控制电路、功率放大电路和伺服电动机组成的数控机床执行机构。

4．机床本体

机床本体是数控机床的主体，从布局到结构都充分考虑适应数控加工的特点，它是用于完成各种切削加工的执行部件。

1.3数控机床的构成与特点

二、数控机床的特点

1.适应范围广

2.生产准备周期短

3.工序高度集中

4.生产效率和加工精度高

5.能完成复杂型面的加工

6.有利于生产管理的现代化

数控机床相对普通金属切削机床价格高，如果使用和管理不善，容易造成浪费并直接影响经济效益。要求设备操作人员和管理者有较高的素质，严格遵守操作规程并履行管理制度

1.3数控机床的构成与特点

一、按加工工艺方法分类

（一）金属切削类数控机床

（二）特种加工类数控机床

（三）成形类数控机床

（四）3D打印

（五）其他类数控设备二、按运动方式分类

三、按伺服驱动的控制方式分类

1.4数控机床的分类

一、按加工工艺方法分类（一）金属切削类数控机床

1.车削类数控机床

数控车床上除了能够完成普通车床上的工艺内容外，还能完成各种复杂的内外回转表面的加工。

例如，加工如图1-7的手把零件。

图1-7数控车床

图1-8手把零件

1.4数控机床的分类

2.镗铣类数控机床

（1）数控铣床

普通铣床所能完成的工艺内容，数控铣床都能完成。且数控系统通过伺服进给机构可以同时控制两个或三个坐标轴的运动，即二轴联动或三轴联动。

1.4数控机床的分类

图1-9数控铣床

2.镗铣类数控机床

（1）数控铣床

数控铣床可以加工如图所示的具有曲线轮廓的平面凸轮、复杂的三维曲面凸模和连接板等零件。

图1-10平面凸轮

图1-12连接板零件

图1-11三维曲面凸模

1.4数控机床的分类

2.镗铣类数控机床

（2）加工中心

在普通数控机床上，加装刀库和自动换刀装置，构成一种带自动换刀系统的数控机床，称为加工中心。

发动机罩模具零件适合在立式加工中心上加工。

图1-13立式加工中心

图1-14发动机罩模具零件

1.4数控机床的分类刀库主轴

图1-15卧式加工中心

图1-16发动机机体

1.4数控机床的分类

（2）加工中心

卧式加工中心有四个坐标轴，X、Y、Z轴，工作台可以做回转运动B轴。图1-16的工件一次安装，可以加工四个面.主轴刀库

（3）钻削中心

带有转塔主轴头的钻削中心，转塔上安装有多个主轴头。钻削中心主要完成钻孔、扩孔、铰孔、锪孔和攻螺纹等工艺内容，还可以完成简单的铣削功能。

图1-17钻削中心

1.4数控机床的分类刀具转塔主轴头

3.复合类数控机床

复合类数控机床包括主流的车铣复合或铣车复合机型，还有镗铣珩磨复合、车磨复合、激光切割冲切复合机床等。

图1-18DMU80FD五轴加工中心1.4

数控机床的分类

4.磨削类数控机床

包括外圆磨、内圆磨、万能磨、平面磨、成形磨、珩磨复合磨、专用磨床等。数控平面磨床有三个坐标轴:工作台2纵向移动进给、磨头1沿垂直拖板上下移动进给，磨头随立柱的横向移动进给。

图1-19数控平面磨床1.4

数控机床的分类砂轮角度修整器5.齿轮加工类数控机床

主要有数控滚齿机、数控插齿机、数控铣齿机和数控磨齿机等。图示的数控滚齿机有6个坐标轴：滚刀进刀为X轴、滚刀沿工件轴向走刀为Z轴、刀架窜刀为Y轴、刀架旋转为A轴、主轴的旋转为B轴、工件旋转为C轴。

图1-20a)YK3132数控滚齿机

1.4数控机床的分类

5.齿轮加工类数控机床

在YK3132数控滚齿机上可以加工直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、锥齿轮和双联齿轮。图示为数控滚齿机加工斜齿圆柱齿轮的加工区域。

图1-20b)加工斜齿轮

1.4数控机床的分类斜齿轮工件滚刀

关于滚切齿轮的窜刀：

★滚齿加工是展成法原理来加工齿轮，齿轮与滚刀之间可看作无啮合间隙的齿轮与齿条传动。当滚齿旋转一周时，相当于齿条在法向移动一个刀齿，滚刀的连续传动，犹如一根限长的齿条在连续移动。

窜刀：滚刀参与切削的刀齿负荷不等，磨损不均，当负重的刀齿磨损到一定程度时，应将滚刀沿其轴向移动一段距（即轴向窜刀）后，继续切削，以提高刀具的使用寿命。

1.4数控机床的分类如图所示，加工右旋齿轮时，刀架角度是里高外低，窜刀起点为滚刀芯轴右侧（里侧），窜刀方向：向里侧，齿轮旋转方向：逆时针。

1.4数控机床的分类窜刀起点窜刀终点如图所示，加工左旋齿轮时，刀架角度是里低外高，窜刀起点滚刀为芯轴左侧（即外侧），窜刀方向：向外侧，齿轮旋转方向：顺时针

1.4数控机床的分类窜刀起点窜刀终点

（二）特种加工类数控机床

特种加工类数控机床包括数控电火花加工机床、数控等离子切割机、数控激光加工机床、数控超声波加工机床等。

常见的数控电火花加工机床有数控电火花成型机床、数控电火花线切割机床。

1.4数控机床的分类

（二）特种加工类数控机床

1.数控电火花成型机床

图1-21数控电火花成型机床外观图

1.4数控机床的分类

（二）特种加工类数控机床

2.数控电火线切割机床

图1-22数控电火花线切割

1.4数控机床的分类

（三）成形类数控机床

1.数控压力机数控冲模回转头压力机适合在板材上打中心孔；冲圆孔、多边孔和曲线孔；进行起伏成形加工(如：冲百叶窗、压筋、浅拉深、翻边成形等）。

还可以进行压标和半切断加工。

图1-23数控冲模回转头压力机

1.4数控机床的分类

2.数控折弯机数控折弯机的加工方式是利用通用或专业模具，在冷态下将板材折弯成各种几何截面形状的工件。

图1-17发动机机体

图1-24数控折弯机

图1-25数控折弯机工作部位简图1.4数控机床的分类

（四）3D打印

3D打印技术是快速成形技术的一种，也被称为增材制造技术。

增材制造解决了许多结构复杂的零件成型问题，减少加工工序，有效的缩短了加工周期。在我国，钛合金和M100钢的3D打印技术已应用于战斗机新机试制过程。借助金属直接烧结快速成型技术实现了3D打印，已经完成316L不锈钢、钛合金等金属粉末零件的烧结测试工作。

未来3D打印将广泛应用于我国的制造业。

1.4数控机床的分类

（四）3D打印

如图所示为DMGMORI公司LASERTEC653D机床的激光头主轴，在进行激光粉末堆焊叶轮叶片的增料加工，粉末材料为钛。

1.4数控机床的分类激光头主轴激光粉末堆焊叶轮图1-26

（五）其他类数控设备

1.三坐标测量机

三坐标测量机工作时将被测零件放入测量机允许的测量空间范围内，通过测头测量工件上某一点的空间坐标位置，并通过传感器记录传输回测量软件，经测量软件进行运算得出所需数据。

1.4数控机床的分类图1-27三坐标测量机

（五）其他类数控设备

1.三坐标测量机

三坐标测量机主要用于机械、汽车、航空、军工、模具等行业中的箱体、机架、齿轮、凸轮、蜗轮、蜗杆、叶片及其他零件上的曲线或曲面的测量。

1.4数控机床的分类

（五）其他类数控设备

2.工业机器人

随着我国装备制造业转型升级，近几年来工业机器人与数控机床集成应用发展很快，例如由数控机床组成的基于网络控制的自动化生产线，应用PLC控制平台，通过工业以太网总线方式，将一台或多台机器人、多台数控机床进行联网组线，由机器人实现工件自动上、下料，按节拍进行有序自动生产。

1.4数控机床的分类

（五）其他类数控设备

2.工业机器人

如图1-28所示的工业机器人在数控车床上装卸工件。

1.4数控机床的分类图1-28工业机器人装卸工件

2.工业机器人

如图所示，工业机器人应用于通用技术集团大连机床曲柄加工自动线，机器人通过3D与2D视觉，具有自动识别被加工零件姿态并自动抓取功能。

机器人可以完成工件的自动装卸与输送任务。

1.4数控机床的分类图1-29

二、按运动方式分类

1.点位控制数控机床

点位控制数控机床的特点是数控系统只控制运动部件目标点的精确位置，而不控制运动部件的运动路径。

因此，点位控制数控机床在运动过程中刀具不进行切削，当刀具或工件到达目标点位置再开始加工。

1.4数控机床的分类

二、按运动方式分类

1.点位控制数控机床

数控钻床，数控坐标镗床、数控冲床、数控点焊机及数控弯管机等均采用点位控制方式。

使用数控钻床或数控坐标镗床加工零件不仅可以节省钻模板、镗模等工装的费用，而且能达到较高的孔距精度。图1-30点位控制加工示意图

1.4数控机床的分类

二、按运动方式分类

2.直线控制数控机床

直线控制数控机床的特点是除了控制机床的运动部件目标点的精确位置外，还能实现在起点和目标点之间沿直线或斜线的切削进给运动。

典型的直线控制数控机床有早期的数控车床、数控铣床和数控镗床。

1.4数控机床的分类

2.直线控制数控机床

（a）图所示为数控车床加工阶梯轴的示意图；

（b）图所示为数控铣床加工示意图。

1.4数控机床的分类

图1-31（b）图1-31直线控制加工示意图（a）

二、按运动方式分类3.轮廓控制数控机床

轮廓控制又称为连续轨迹控制。

轮廓控制数控机床的特点是同时对两个或两个以上坐标轴的位移和速度进行连续相关的控制，以实现任意轮廓轨迹加工，从而取代各种类型的仿形加工。

1.4数控机床的分类

二、按运动方式分类

3.轮廓控制数控机床数控车床、数控铣床、加工中心、数控磨床、数控齿轮加工机床和各类数控切割机床均采用轮廓控制方式。图示为轮廓控制数控机床的加工示意图。

1.4数控机床的分类

图1-32轮廓控制加工示意图

三、按伺服驱动的控制方式分类1.

开环控制数控机床

开环控制是指不带检测反馈装置的控制系。

图1-33所示为开环控制系统框图

1.4数控机床的分类

图1-33开环控制系统框图1.

开环控制数控机床

开环控制数控机床具有结构简单、可靠性高、调试和维修方便、成本低等特点，但机床加工精度低。1.4数控机床的分类

图1-33开环控制系统框图

三、按伺服驱动的控制方式分类2.全闭环控制数控机床

全闭环控制是在机床移动部件上安装有直线位移检测反馈装置。如图所示为闭环控制系统框图。

1.4数控机床的分类

图1-34全闭环控制系统框图三、按伺服驱动的控制方式分类2.全闭环控制数控机床

全闭环控制数控机床具有位移精度高，调试和维修较复杂、制造成本高的特点。

1.4数控机床的分类

图1-34全闭环控制系统框图

三、按伺服驱动的控制方式分类

3.半闭环控制数控机床

半闭环控制的位置检测反馈装置采用角位移检测元件。如图所示为半开环控制系统框图。

1.4数控机床的分类

图1-35半闭环控制系统框图

三、按伺服驱动的控制方式分类3.半闭环控制数控机床

半闭环控制方式只对伺服电动机或滚珠丝杠的角位移进行反馈控制，而直线移动部件在控制环节之外。

采用半闭环控制的数控机床结构简单，调试和维修方便，控制系统具有良好的稳定性，相对全闭环控制系统而言制造成本低，应用较为广泛。

1.4数控机床的分类

一、数控机床的精度指标

数控机床的精度主要是指定位精度、重复定位精度和加工精度。精度是数控机床的重要技术指标之一。

1.定位精度和重复定位精度

★定位精度是指数控机床各移动轴在确定的终点所能达到的实际位置精度，其误差称为定位误差。

定位误差包括伺服系统、进给系统和检测系统的误差以及移动部件导轨的几何误差等。1.5与机床加工性能相关的精度指标和运动性能指标

一、数控机床的精度指标

1.定位精度和重复定位精度

★重复定位精度是指在数控机床上，反复运行同一程序代码，所得到的位置精度的一致程度。重复定位精度受伺服系统特性、进给系统的间隙、刚度以及摩擦特性等因素的影响。一般般情况下，重复定位误差是呈正态分布的偶然性误差，它影响一批零件加工的一致性，是一项非常重要的性能指标。

1.5与机床加工性能相关的精度指标和运动性能指标1.5与机床加工性能相关的精度指标和运动性能指标

一、数控机床的精度指标

1.定位精度和重复定位精度

表1-1为GB/T16462.4-2007《数控车床和车削中心检验条件

第4部分：线性和回转轴线的定位精度及重复精度检验》中给出的数控车床和车削中心线性轴的位置精度允差。

1.5与机床加工性能相关的精度指标和运动性能指标

1.定位精度和重复定位精度

表1-2为GB/T16462.4—2007《数控车床和车削中心检验条件

第4部分：线性和回转轴线的定位精度及重复精度检验》中给出的回转轴行程至360°的数控车床和车削中心的位置精度允差。

1.5与机床加工性能相关的精度指标和运动性能指标表1-3常用加工中心的精度指标

一、数控机床的精度指标

2.分度精度

分度精度是指分度工作台在分度时，指令要求回转的角值和实际回转的角度值之差。分度精度既影响零件加工部位在空间的角度位置，也影响孔系加工的同轴度等。表1-3列出了常用卧式加工中心的精度指标。

1.5与机床加工性能相关

精度指标和运动性能指标

二、数控机床的精度指标

3.分辨率与脉冲当量

分辨率是指两个相邻的分散细节之间可以分辨的最小间隔。

对检测系统而言，分辨率是可以测量的最小增量；

对控制系统而言，分辨率是可以控制的最小位移增量或角位移增量，即数控装置每发出一个脉冲信号，反映到数控机床各运动部件的位移量或位移量，一般又称为脉冲当量。

4.加工精度

数控机床的加工精度是靠机床本身的精度来保证的。

数控机床精度包括几何精度、定位精度、重复定位精度和切削精度。

影响数控机床加工精度的主要因素:

机械方面：主轴、丝杠、夹具的精度及机床的刚性等；

控制系统方面：半闭环或全闭环控制系统、反馈和补偿方式、加工时的插补精度等。

每个坐标轴的重复定位精度是反映该坐标轴最基本的精度指标，同时还反映了该坐标轴运动精度的稳定性。1.5与机床加工性能相关的精度指标和运动性能指标

4.加工精度表1-4国产数控机床的定位精度和重复定位精度指标

1.5与机床加工性能相关的精度指标和运动性能指标机床型号及名称定位精度/mmX轴/Y轴/Z轴重复定位精度/mmX轴/Y轴/Z轴生产厂家TCK52数控卧式车床0.010X轴/0.01Z轴

±0.003（X轴/Z轴）北京一机机床有限公司VDL1000Ⅱ双主轴立式加工中心0.018/0.015/0.0150.007/0.06/0.006通用技术集团大连机床J1VMC1062立式加工中心0.012/0.012/0.0120.006/0.006/0.006济南第一机床有限公司HMC630卧式加工中心0.012（0.008光栅尺）0.008（0.005光栅尺）宝鸡机床集团有限公司HMC63H卧式加工中心0.010/0.010/0.0100.006/0.006/0.006纽威数控装备股份有限公司M8.4五轴立式加工中心0.008（光栅尺）0.005（光栅尺）通用技术集团沈阳机床

二、机床数控系统的可控轴数与联动轴数

1.机床数控系统的可控轴数

数控机床的可控轴数（或称坐标数）是指机床数控装置能够控制的坐标数目。如图1-36所示为五轴控制数控机床。

图1-36五轴控制数控机床1.5与机床加工性能相关的精度指标和运动性能指标

二、机床数控系统的可控轴数与联动轴数

1.机床数控系统的可控轴数

五轴控制数控机床包含了三个移动坐标轴和两个转动坐标轴。

数控机床完成的运动越多，控制轴数越多，对应的功能越强，机床结构的复杂程度与技术含量越高。

图1-36五轴控制数控机床1.5与机床加工性能相关的精度指标和运动性能指标

二、机床数控系统的可控轴数与联动轴数

2.机床数控的联动轴数

机床数控装置控制各坐标轴协调动作的坐标轴数目称为联动轴数。

联动轴数越多，控制系统就越复杂，加工能力就越强。

如图所示两轴联动加工曲面。

图1-37两轴联动加工曲面1.5与机床加工性能相关的精度指标和运动性能指标2.机床数控的联动轴数如图所示为两轴半联动加工三维空间曲面。

X、Z两坐标轴联动，Y轴控制每次进给量ΔY。

图1-38两轴半联动加工三维空间曲面1.5与机床加工性能相关的精度指标和运动性能指标2.机床数控的联动轴数如图所示为三轴联动数控机床采用球头铣刀加工三维空间曲面。

图1-39三轴联动加工三维空间曲面1.5与机床加工性能相关的精度指标和运动性能指标

2.机床数控的联动轴数

四轴联动、五轴联动数控机床可以加工宇航叶轮、螺旋桨等零件。

如图所示的整体叶盘需要采用五轴联动加工中心进行加工。

图1-40五轴联动加工中心加工整体叶盘1.5与机床加工性能相关的精度指标和运动性能指标

三、数控机床的运动性能参数

1.主轴转速

数控车床主轴转速提高到5000~10000r/min；

加工中心从2000～3000r/min提高到现在的10000r/min以上

2.进给速度和加速度

进给加速度是反映进给速度提速能力的性能指标。

3.行程行程是指移动坐标轴可控制的运动区间。4.回转轴的转角范围

回转轴的转角范围是指回转坐标轴可控制的摆角区间。

5.刀库容量和换刀时间

刀库容量和换刀时间会影响数控机床的加工效率。

1.5与机床加工性能相关的精度指标和运动性能指标1.高性能

数控机床在其发展过程中，一直在努力追求更高的加工精度、切削速度、生产效率和可靠性。2.多功能

从不同切削加工工艺复合向不同成形方法的组合发展。例如：从目前的车铣复合、铣磨复合向增材制造、减材制造和等材制造等成形方法的组合或混合方向发展。3.定制化

根据用户的需求，在数控机床结构、系统配置、专业编程、切削刀具、在机测量等方面提供定制化设计，实现在加工工艺、切削参数、故障诊断、运行维护等方面提供定制化服务1.6数控机床的发展趋势4.智能化

智能化加工的数控机床，其“感知、互联、学习、决策、自适应”将成为智能化的主要功能特征。5.绿色化

绿色化是数控机床面向未来可持续发展的需求，具有生态友好的设计、轻量化的结构、节能环保的制造、最优化能效管理、清洁切削技术、宜人化人机接口和产品全生命周期绿色化服务等。

实施绿色化制造，是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废整个产品生命周期中不产生环境污染或使环境污染最小化；符合环境保护要求，对生态环境无害或危害极少；节约资源和能源，使资源利用率最高，能源消耗最低。1.6数控机床的发展趋势数控机床模块二

数控机床的功能部件数控机床模块一数控机床功能部件及专业化制造模块二数控机床的运动部件模块三数控机床导轨及基础件模块四中心的自动换刀系统模块五数控机床的辅助装置模块六数控机床常用的刀具及工具系统

2.1数控机床功能部件及专业化制造

一、数控机床的功能部件认知主轴单元（含电主轴）、五轴联动摆头、数控系统、伺服驱动装置、伺服电机、滚珠丝杠副、滚动导轨副、刀库与换刀机构、数控回转刀架、回转工作台、数控工具系统、冷却润滑系统、测量反馈以及安全防护装置等统称为数控机床的功能部件。功能部件是数控机床的重要组成部分，它的性能已成为整机性能主轴的决定性因素。

2.1数控机床功能部件及专业化制造

如图（a）所示组成卧式加工中心的主要功能部件包括：主轴单元、滚珠丝杠副、回转工作台、刀库、机械手及防护装置等。2.1数控机床功能部件及专业化制造

如图（b）所示组成数控车床的主要功能部件包括：主轴单元、回转刀架、滚珠丝杠副、滚动导轨副及防护装置等.

★了解和掌握各功能部件的组成、结构特点及工作性能，对操作或维护数控机床有直接的指导意义。

2.1数控机床功能部件及专业化制造

二、功能部件的专业化制造

★功能部件的成本在一台数控机床的总成本中占有很大的比重,根据机床功能配置的不同,一般都占到60%以上。

★功能部件生产的专业化已成为国内外数控机床制造行业的普遍做法。

★实施专业化生产，能不断提升功能部件发展水平，为机床制造厂提供功能完善、品质优良、运行可靠、结构标准化的选件。以缩短机床新品开发和制造周期，为数控机床的快速发展奠定坚实的基础。2.2数控机床的运动部件组成

一、主运动传动部件（一）主传动系统的特点1.主轴转速高，输出功率大，能实现高效率加工。

2.主轴转数的变换迅速可靠，且自动无级变速，使切削工作始终在最佳状态下进行。3.为实现刀具的快速或自动装卸，主轴上还必须设计有刀具自动装卸、夹紧、主轴定向停止和主轴孔内的切屑清除装置。2.2数控机床的运动部件组成

一、主运动传动部件

（二）主传动系统的变速方式

★数控机床的主传动系统要求有较大的调速范围,以保证在加工不同材料的工件时能选用合理的切削用量，从而获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。

★数控机床加工过程中的主轴变速是按照控制指令自动进行的，因此变速机构必须适应自动操作的要求，目前数控机床普遍采用无级变速系统或电主轴。2.2数控机床的运动部件组成

（二）主传动系统的变速方式1.带有变速齿轮的主传动系统

该传动方式在大、中型数控机床中采用，右图所示为电机到主轴经变速齿轮传动。图2-2

a）图2-3

2.2数控机床的运动部件组成

（二）主传动系统的变速方式

2.带传动的主传动系统

如图所示，主轴电动机经带传动到主轴是数控机床上应用较多的传动结构，它可以避免齿轮传动时引起的振动和噪声。

带传动应用比较多的是同步带，也有用多楔带传动的。图2-2

b）2.2数控机床的运动部件组成

2.带传动的主传动系统

同步带的传动结构如下图所示。同步带的工作面及带轮外圆上均制成齿形。工作时，同步带的凸齿与带轮的齿槽相啮合。图2-4（b）同步带的结构图2-4（a）同步带的传动结构2.2数控机床的运动部件组成

2.带传动的主传动系统

图2-5所示为电机到主轴经同步带传动的结构图。

同步带传动具有如下特点：

1）带与带轮之间是一种

啮合传动，传动比准确。2）传动效率高，可达98％以上。图2-5电机到主轴经同步带传动2.2数控机床的运动部件组成

2.带传动的主传动系统

同步带传动具有如下特点：

3）传动平稳，噪声小。4）传递功率范围大，由几瓦至数千瓦。5）传动比可以达到1：10，线速度可达50m／s。6）传动结构紧凑，不需要润滑，维修保养方便。图2-5电机到主轴经同步带传动2.2数控机床的运动部件组成

2.带传动的主传动系统

多楔带又被称为复合三角带，如图所示为多楔带的结构。

多楔带的横截面是由多个楔形2组成，工作面是楔的侧面。Pb为多楔带的楔距，h为带高，不同型号的多楔带，对应楔距和带高是不同的，楔角a均为40°。图2-6多楔带结构2.2数控机床的运动部件组成

（二）主传动系统的变速方式

3.由调速电动机直接驱动的主传动系统

如图2-2（c）所示，主轴电动机经联轴器驱动主轴的传动结构，简化了主轴箱体与主轴的结构，但是主轴输出扭矩小，电动机发热对主轴的精度影响较大。图2-2（c）2.2数控机床的运动部件组成3.由调速电动机直接驱动的主传动系统

电机直接驱动主轴的结构如图2-7所示。

使用这种电动机可实现纯电气定向，而且主轴的控制功能可以很容易与数控系统相连接并可提高启动、停止的响应特性。

图2-72.2数控机床的运动部件组成

4.内置电动机主轴的主传动

如图2-2(d)所示的内置电动机主轴的传动方式，是将主轴电动机的定子、转子直接装入主轴单元内部，称之为电主轴。具有大功率、宽调速范围的特征，可以满足数控机床高速、高效、高精度的加工要求。图2-2（d）2.2数控机床的运动部件组成

（三）主轴单元

★数控机床的主轴单元是机床的重要部件之一，它带动工件或刀具按照系统指令，执行机床的切削运动.

★主轴单元在结构上要处理好卡盘或刀具的装夹、主轴轴承的定位和间隙调整、主轴的润滑和密封等一系列问题。

★

对于数控镗铣床的主轴，为实现刀具的快速或自动装卸，主轴上还必须设计有刀具的自动装卸、主轴定向停止和主轴孔内切屑清除等装置。2.2数控机床的运动部件组成

（三）主轴单元

1.主轴前端结构

主轴的前端用于安装刀具或夹具，机床工作时主轴直接承受切削力，因此要求主轴前端结构保证定位准确、安装可靠、能传递足够的扭矩。

如图所示数控车床的主轴前端采用短圆锥法兰盘结构，具有定心精度高、主轴的悬伸长度短、刚度好等优点。数控车床主轴前端结构

2.2数控机床的运动部件组成

（三）主轴单元

1.主轴前端结构

数控镗铣床和加工中心主轴前端结构

外圆、平面、无心磨床砂轮主轴前端结构内圆磨床砂轮主轴前端结构主轴前端为7∶24锥孔2.2数控机床的运动部件组成

2.主轴轴承

数控机床的主轴轴承的类型、结构、精度、配置、安装、润滑都直接影响主轴单元的工作性能。

中小型数控机床上普遍采用的是滚动轴承。一般重型数控机床上主轴支承采用静压轴承。

图2-8主轴常用滚动轴承类型2.2数控机床的运动部件组成

3.主轴轴承配置形式

高刚度主轴：主要适用于大中型卧式加工中心主轴和强力切削机床主轴。图2-9所示为高刚度主轴的轴承配置形式。

高速主轴：适用于高速、轻载和精密的数控机床主轴。图2-10所示为高速主轴的轴承配置形式.图2-9高刚度主轴的轴承配置形式图2-10高速主轴的轴承配置形式2.2数控机床的运动部件组成

4.数控车床的液压动力卡盘

如图2-11所示为数控车床用液压动力卡盘的液压缸结构图。图2-112.2数控机床的运动部件组成

4.数控车床的液压动力卡盘

如图2-12所示是液压动力卡盘前端的结构图。

液压动力卡盘的夹紧力可以通过液压系统进行调整，分为高压夹紧和低压夹紧。

液压动力卡盘具有结构紧凑、动作灵敏和工作性能稳定等特点。图2-122.2数控机床的运动部件组成5.加工中心主轴准停装置

加工中心切削时，扭矩是由主轴端面键传递的，机械手每次换刀时必须保证刀柄上的键槽与主轴上的端面键能对准，因此要求主轴部件设有准停装置。主轴准停装置的另一个作用是每次装刀时刀夹与主轴的相对位置不变，提高刀具的重复安装精度，提高孔加工时孔径的一致性。

主轴电气准停装置如图所示。

图2-132.2数控机床的运动部件组成

（四）电主轴1.电主轴的结构数控机床为了实现高速、高效、高精度的加工，要采用特定的主轴功能部件，并且要具有大功率、宽调速范围的特性。

最适于高速运转的主轴形式是将主轴电动机的定子、转子直接装入主轴单元内部，称为电主轴。结构如图所示。

图2-14电主轴的组成2.2数控机床的运动部件组成

（四）电主轴1.电主轴的结构

电主轴上冷却装置强制循环以控制电动机的温升，通常是对电主轴的外壁通以循环冷却剂，以尽快给高速运行的电主轴散热。

图2-14电主轴的组成2.2数控机床的运动部件组成

（四）电主轴2.电主轴的性能★在性能方面电主轴是一种智能型功能部件，保证主轴高速运转的可靠性与安全性。

★在结构方面电主轴取消了带传动和齿轮传动，提高了主轴动态响应速度和工作精度。

★实现了“零传动”，解决了主轴高速运转时传动件的振动和噪声问题。

★在控制方面电主轴通过交流变频控制系统，使主轴获得所需的工作速度和扭矩。2.2数控机床的运动部件组成

（四）电主轴

a）图为2sp120标准铣削电主轴外观图

b）图为D-车削电主轴外观图c）图为S-磨削电主轴a）b）c）图2-152.2数控机床的运动部件组成

3.电主轴的应用

★电主轴是将数控机床主轴与主轴电机融为一体的新技术，最初主要用于轴承行业的高速内圆磨削领域，随着数控技术和变频技术的发展，电主轴已广泛应用于数控车床、加工中心、数控磨床及各类数控雕刻机床。

★

电主轴不仅在高速切削机床上得到了广泛应用，也应用于对工件加工有高效率、高表面质量要求的场合以及对小孔的加工。一般主轴转速越高，加工的表面质量越好，尤其是对于直径不足1mm的小孔，采用高转速的主轴有利于提高内孔加工质量。2.2数控机床的运动部件组成

二、进给运动传动部件

（一）对进给传动系统的要求如图所示，进给传动系统通常是由伺服电动机、同步带轮传动副和滚珠丝杠螺母副所组成，有的机床是直接将伺服电动机与滚珠丝杠连接。

滚珠丝杠螺母副的作用是将电动机的旋转运动转换为执行部件的直线运动。

图2-162.2数控机床的运动部件组成

（一）对进给传动系统的要求

数控机床对进给系统有以下几点要求：

1.传动件摩擦阻力小、无传动间隙；2.传动元件具有高的寿命和高的刚度；3.运动部件灵敏度高、响应速度快；4.高的传动精度和定位精度；5.使用维护方便。

为了提高进给运动的位移精度，减少传动误差，对传动副必须进行合理的预紧来消除轴向传动间隙.

在进给传动系统中对传动副采用了间隙调整机构。2.2数控机床的运动部件组成

（二）滚珠丝杠螺母副1.滚珠丝杠螺母副的结构

滚珠丝杠副是数控机床上重要的功能部件。结构特点：在具有螺旋槽的丝杠螺母间装有滚珠作为中间传动元件，以减少传动副的摩擦。

图2-172.2数控机床的运动部件组成

1.滚珠丝杠螺母副的结构

按滚珠循环方式的不同可以分为内循环式和外循环式两种。

图2-17a）内循环式

图2-17a）外循环式

2.2数控机床的运动部件组成

1.滚珠丝杠螺母副的结构

内循环式：滚珠在循环滚动过程中与丝杠始终接触。内循环式的滚珠丝杠带有反向器。

优点:径向尺寸紧凑，刚性好。因其返回滚道行程较短，摩擦损失小，效率高。

图2-17a）内循环式

2.2数控机床的运动部件组成

（二）滚珠丝杠螺母副1.滚珠丝杠螺母副的结构

外循环式：滚珠在返回过程中与丝杠脱离接触。按滚珠返回的方式不同，有插管式和螺旋槽式。

a）图为插管式，其特点是:结构简单、容易制造，但由于回珠管突出于螺母体外，径向尺寸较大。

图2-18外循环式滚珠丝杠副a）插管式

2.2数控机床的运动部件组成

（二）滚珠丝杠螺母副1.滚珠丝杠螺母副的结构b）图所示为螺旋槽式，特点是:相对插管式其径向尺寸小，但制造上较为复杂。

图2-18外循环式滚珠丝杠副b）螺旋槽式

2.2数控机床的运动部件组成

2.滚珠丝杠副的特点

1）传动效率高传动效率可达92%～98%，是普通丝杠传动的2～4倍。

2）定位精度和重复定位精度高

驱动力矩小，发热率大幅降低，温升减小。并采取预紧方法消除轴向间隙。

3）使用寿命长滚珠丝杠副采用优质合金钢，其滚道表面硬度高达60～62HRC，使用寿命远高于滑动丝杠。

4）刚度高

滚珠丝杠副预紧后消除轴向间隙，提高系统的刚度。

5）传动的可逆性

旋转运动直线运动，且消除爬行。

滚珠丝杠副由于其摩擦系数小、不能自锁，当作用于垂直位置时，必须加有制动装置。

2.2数控机床的运动部件组成

3.滚珠丝杠副间隙的调整

滚珠丝杠副的传动间隙是轴向间隙。除了结构本身固有的游隙之外，还包括施加轴向载荷后产生弹性变形所造成的轴向窜动量。

为了保证滚珠丝杠副的传动刚度和传动精度，可以通过预加载荷有效地减小滚珠丝杠副弹性变形所带来的轴向位移。

采用预紧方法消除轴向间隙时应注意，预紧力不宜过大，过大的预紧力将增大摩擦力，使传动效率降低，缩短丝杠的使用寿命。2.2数控机床的运动部件组成

3.滚珠丝杠副间隙的调整

（1）单螺母滚珠丝杆副间隙调整1）变位导程预紧

如图所示，在螺母内螺纹滚道中部的一圈上增加一个导程突变量Δ，使螺母内的螺旋槽与螺杆上的螺旋槽有反方向的一个位移差Δ，装配后左右端的滚珠产生轴向错位实现了预紧。图2-19a）单螺母变位导程预紧2.2数控机床的运动部件组成

3.滚珠丝杠副间隙的调整

（1）单螺母滚珠丝杆副间隙调整1）变位导程预紧

单螺母变位导程预紧方法通常用于外循环式滚珠丝杠副，且传动效率高，精度保持期长，适用于中、高精度，低负荷场合。但是因工作摩损出现间隙后，一般无法再进行预紧。图2-19a）单螺母变位导程预紧2.2数控机床的运动部件组成

3.滚珠丝杠副间隙的调整（1）单螺母滚珠丝杆副间隙调整

2）增大钢球直径预紧

如图所示，滚珠直径比螺旋滚道的珠槽大，滚珠与丝杆螺母的内螺旋滚道是四点接触，以此达到预紧。

单螺母增大钢球直径预紧方法可用于内循环式和外循环式的滚珠丝杠副，其承载力大，但磨损快，适用于低精度、高负荷场合。因摩损出现间隙后，一般无法再进行预紧。

图2-19b）

单螺母增大滚珠直径预紧2.2数控机床的运动部件组成

3.滚珠丝杠副间隙的调整

（2）双螺母滚珠丝杆副间隙调整1）双螺母垫片调隙式结构

如图所示的双螺母垫片调隙式结构，结构简单、刚性好、装卸方便、可靠。但调整精度不高，不能随时消除间隙和进行预紧。

该调整结构仅适用于一般精度的数控机床。

图2-202.2数控机床的运动部件组成

2）双螺母齿差调隙式结构结构较为复杂，尺寸较大，但是调整方便，可获得精确的调整量，预紧可靠不会松动，适用于高精度传动。

调整方法：螺母1和2凸缘上两个圆柱齿轮的齿数相差一个齿根据滚珠丝杠副间隙的大小，分别调整两个螺母1、2向相

同的方向转过一个或多个齿。两个螺母在轴向移近了相应的距离,达到调整间隙和预紧的目的。

图2-212.2数控机床的运动部件组成

2）双螺母齿差调隙式结构间隙消除量Δ可用下式简便地计算：

Δ=nt／（z1·z2）或n=Δz1·z2/t例如，z1=99、z2=100，t=10mm，如果两个螺母各转过一个齿时，其相对轴向位移量为：

s=t/（z1·z2）

=10mm/（100×99）

=0.001mm图2-212.2数控机床的运动部件组成

3）双螺母螺纹调隙式结构螺母5和螺母座之间用平键连接，以限制螺母在螺母座内的转。调整时，拧紧圆螺母1使螺母5沿轴向移动一定距，在消除间隙之后用圆螺母2将其锁紧。

此调整方法的结构简单紧凑，调整方便但调整精度较差。

7图2-222.2数控机床的运动部件组成

4.滚珠丝杠的安装滚珠丝杠所承受的主要是轴向载荷，因此对滚珠丝杠的轴向精度和刚度要求较高。

丝杠两端的支承布置结构形式有四种：

（1）一端固定一端自由的支承形式结构简单、承载能力小、轴向刚度和临界转速都较低，故在设计时应尽量使丝杠受拉伸。该支承形式适用于短丝杠，例如用于数控机床的调节环节或升降台式铣床的垂直坐标进给传动机构。图2-23a）2.2数控机床的运动部件组成

4.滚珠丝杠的安装

（2）一端固定一端浮动的支承形

丝杠轴向刚度与一端固定一端自由的支承形式相同.当丝杠受热后膨胀伸长时，一端固定，另一端能做微量的轴向浮动，可减少丝杠热变形的影响。这种形式的配置结构适用于较长丝杠或卧式丝杠。图2-23b）2.2数控机床的运动部件组成

4.滚珠丝杠的安装

（3）两端固定的支承形式

如图2-23(c)所示两端固定的支承形式，可以提高轴向刚度。但是支承形式的结构及装配工艺性都较复杂，对丝杠热变形较为敏感，适用于长丝杠。

如图2-23(d)所示两端固定的支承形式，使丝杠有较大的刚度，并且可以使丝杠的温度变形转化为推力轴承的预紧力。图2-23d）图2-23c）2.2数控机床的运动部件组成

（三）传动齿轮间隙的调整

数控机床进给系统中的减速齿轮除了本身要求很高的运动精度和工作平稳性以外，还需尽可能消除传动齿轮副间的传动间隙。

齿侧间隙会造成进给系统每次反向运动滞后于指令信号，丢失指定脉冲并产生反向死区，对加工精度影响很大。2.2数控机床的运动部件组成

（三）传动齿轮间隙的调整1.直齿圆柱齿轮传动间隙的调整

1）为偏心套调整如图所示通过转动偏心套，使相互啮合的两个齿轮的中心距减小，从而消除齿侧间隙。

特点：结构比较简单、传动刚度好、能传递较大动力，但齿轮磨损后齿侧间隙不能自动补偿。

图2-242.2数控机床的运动部件组成1.直齿圆柱齿轮传动间隙的调整

2）轴向垫片调如图所示采用轴向垫片来消除间隙。调整时只需改变垫片3的厚度，使齿轮2做轴向移动，则两齿轮沿轴向产生相对位移，即可达到消除齿侧间隙的目的。特点：同偏心套调整特点

图2-252.2数控机床的运动部件组成

1.直齿圆柱齿轮传动间隙的调整

3）双齿轮错齿调整

特点：结构较复杂，传动刚度低，不宜传递大扭矩,

对齿轮的齿厚和齿

距要求较低，可始终保持齿侧无间隙啮合，尤其适用于检测装置。

图2-262.2数控机床的运动部件组成

2.斜齿圆柱齿轮传动间隙的消除

1）垫片调整在两斜齿轮之间加厚度为t的垫片3。

调整方法：拧紧螺母4，使两斜齿轮螺旋线产生错位，其齿面分别与宽齿轮4的齿面贴紧，消除了齿侧间隙。

垫片的厚度和齿侧间隙的关系可由下式算出:t=Δcotβ图2-272.2数控机床的运动部件组成

2.斜齿圆柱齿轮传动间隙的消除

2）轴向压簧调整

调整方法：转动螺母3调节弹簧4，使薄片齿轮1和2的齿侧分别贴紧宽齿轮5的齿槽左、右两侧，消除了间隙。

特点：齿轮内孔有较长的导向长度，因而轴向尺寸较大，结构不紧凑，优点是可以自动补偿间隙。

图2-282.2数控机床的运动部件组成

3.锥齿轮传动间隙的消除

图2-24所示为周向压簧调整图2-25所示为轴向压簧调整

图2-30图2-292.2数控机床的运动部件组成

3.锥齿轮传动间隙的消除锥齿轮传动间隙的这两种调整方法，能保证齿轮磨损后自动补偿齿侧间隙。

周向压簧调整方法的结构较复杂，而轴向压簧调整方法的结构简单。具体选用那种调整方法，要根据两锥齿轮传动结构而定。

2.2数控机床的运动部件组成

三、数控回转刀架和回转工作台

（一）数控回转刀架1.用于数控车床的回转刀架

数控车床上使用的回转刀架是一种最简单的自动换刀装置，分别有安装四把、六把以及更多的刀具回转刀架。

回转刀架按数控装置发出的指令转位和换刀。数控车床的切削加工精度在很大程度上取决于刀尖位置，且在加工过程中刀尖位置不能进行人工调整，要求回转刀架在结构上必须有良好的强度和刚性、合理的定位结构，以保证回转刀架在每一次转位后，具有尽可能高的重复定位精度。2.2数控机床的运动部件组成（一）数控回转刀架1.用于数控车床的回转刀架

四方形回转刀架广泛应用于经济型数控车床。

其换刀过程：（1）刀架抬起（2）刀架转位（3）刀架定位（4）刀架夹紧

数控车床刀塔刀架将在卧式车床中介绍。

图2-312.2数控机床的运动部件组成

2.更换主轴头换刀

在带有旋转刀具的数控机床中，更换主轴头换刀是一种常见的换刀方式。按照主轴的位置，主轴头有立式和卧式两种，而且常用转塔的转位来更换主轴头以实现自动换刀。

在各个主轴头上预先装有各工步加工需要使用的旋转刀具，当接到换刀指令时，各主轴头依次转到工作位置，并通过主运动使相应的主轴带动刀具旋转，而其他不处于加工位置的主轴都与主运动脱开。

2.2数控机床的运动部件组成

2.更换主轴头换刀

每次换刀的动作顺序：（1）脱开主轴运动

（2）转塔头抬起

（3）转塔头转位

（4）转塔头复位

（5）接通主轴运动

图2-322.2数控机床的运动部件组成

2.更换主轴头换刀

更换主轴头换刀方式的主要优点是省略了自动松开、卸刀、装刀、夹紧以及刀具搬运等一系列复杂的操作，从而缩短了换刀时间，提高了换刀的可靠性。

由于结构上的原因和空间位置的限制，主轴的数目不可能很多。更换主轴头换刀通常应用于钻削中心等。

车削中心转塔刀架上带有自驱动刀具，也属于更换主轴头换刀的方式。

2.2数控机床的运动部件组成

（二）数控回转工作台

数控回转工作台是构成多坐标联动加工中心的回转、倾斜坐标的重要基础部件，同时也是数控机床扩大工艺范围和提高加工性能的关键部件。

一般的回转工作台可以实现分度运动；数控回转工作台可以实现圆周方向的进给运动。

1.分度工作台

分度工作台的功用是按照数控系统的指令，在需要分度时工作台连同工件回转规定的角度，以改变工件相对于主轴的位置，使工件一次安装可以加工多个表面。

2.2数控机床的运动部件组成

1.分度工作台

分度工作台的特点是只能够完成分度运动，而不能实现圆周进给运动，并且它的分度运动只能完成一定的回转角度，如90°、60°或45°等。分度工作也可采用手动分度。

分度工作台的典型结构是鼠牙盘式分度工作台，优点:定位刚度好，重复定位精度高，分度精度可达±（0.5～3）″

，结构简单。对鼠牙盘对制造精度要求很高，且不能任意角度分度，只能分被鼠牙盘齿数除尽的角度。

2.2数控机床的运动部件组成

（二）数控回转工作台1.分度工作台鼠牙盘可以与数控机床制成一体，也可以作为独立附件使用，已广泛应用于各种数控加工设备和测量装置。

图2-33所示为鼠牙盘分度工作台附件，可以安装在数控铣床、加工中心的工作台上使用。

图2-33鼠牙盘分度工作台附件2.2数控机床的运动部件组成

（二）数控回转工作台

2.数控回转工作台

图2-34为数控回转工作台的结构图。

★从外形上看数控回转工作台与分度工作台没有多大的差别，但在内部结构和功能上则有较大的区别。

★

数控回转工作台由传动系统、间隙消除装置及蜗轮夹紧装置等组成。

★数控回转工作台可由光栅18进行读数控制，进行意角度的回转和分度。光栅在圆周上有21600条刻线，通过6倍频电路，使刻度分辨能力达到10″，因此工作台的分度精度可以达到±10″

图2-34数控回转工作台2.2数控机床的运动部件组成（a）

一、数控机床的导轨

机床导轨主要用来支承和引导运动部件沿一定的轨道运动.导轨副中运动的部件称为动导轨，固定不动的部件称为支承导轨。动导轨相对于支承导轨的运动形式有直线运动和回转运动两种。

机床的加工精度和使用寿命在很大程度上取决于机床导轨的质量，数控机床对于导轨有着更高的要求，如导向精度高,灵敏度高，高速进给时不振动，低速进给时不爬行，耐磨性好,能在高速重载条件下长期、连续工作,精度保持性好。

数控机床使用较多的是摩擦因数较小的滚动导轨和贴塑导轨，也有采用静压导轨的。2.3数控机床导轨及基础件

（一）滚动导轨滚动导轨是在导轨工作面间放入滚动体，滚动体为滚珠、滚柱或滚针，使导轨面间形成滚动摩擦，摩擦系数在0.0025～0.005，动、静摩擦系数相差很小，几乎不受运动速度变化的影响，运动轻便灵活，可以使用油脂润滑。1.滚动直线导轨副

导轨1一般安装在数控机床的床身或立柱等支承面上，滑块2安装在工作台或滑座等移动部件上。

2.3数控机床导轨及基础件图2-35

（一）滚动导轨

1.滚动直线导轨副

图（b）所示，滚动体为滚珠的滚动导轨外观；图（c）所示，滚动体为滚柱的滚动导轨外观。2.3数控机床导轨及基础件图2-35

滚动直线导轨副通常是两根成对使用，组合安装形式如下:(1)水平正装

在同一平面内平行安装两根导轨副，滑块固定在机床的移动部件上，称为水平正装，这是最常用的组合安装形式。

(2)水平反装

把滑块作为基座，将导轨固定在机床的移动部件上，称为水平反装。2.3数控机床导轨及基础件图2-36

滚动直线导轨副通常是两根成对使用，组合安装形式如下:

（3）侧装

根据数控机床床身及移动部件结构的需要，导轨副还可以安装在床身的两侧。图（c）所示为滑块固定在移动部件上；图（d）所示为导轨固定在移动部件上。2.3数控机床导轨及基础件图2-36

1.滚动直线导轨副

为保证两条导轨平行，通常把一条导轨作为基准导轨，称作基准侧，另一侧为非基准侧如（a）图所示，该组合安装形式为单导轨定位。

特点：易于安装，容易保证平行度，非基准侧对床身没有向定位面平行的要求。图2-37（a）单导轨定位2.3数控机床导轨及基础件

1.滚动直线导轨副

如（b）图所示，当非基准侧导轨的侧面也需要定位，称该组合安装形式为双导轨定位。

双导轨定位适合于振动和冲击较大，精度要求较高的场合。图2-37（b）2.3数控机床导轨及基础件

2.滚动导轨块

滚动导轨导轨块一般安装在机床的运动部件上。为了使导轨块获得均衡的载荷，应选择具有相同分组选号的滚动导轨块安装。图2-38滚动导轨块结构示意图2.3数控机床导轨及基础件

（二）贴塑导轨数控机床上广泛使用的贴塑导轨，是一种金属对塑料的摩擦形式，属滑动摩擦导轨，具有摩擦系数小，动、静摩擦系数差很小，使用寿命长等特点。

1.贴塑导轨的结构和制作方法贴塑导轨是用粘贴的方法在金属导轨表面贴上一层塑料软带，聚四氟乙烯（PTFE）导轨软带是用于塑料导轨最成功的一种。

在运动导轨的滑动面上贴有一层软带，与之相配的铸铁或钢质导轨的滑动面为淬火磨削面。

2.3数控机床导轨及基础件

1.贴塑导轨的结构和制作方法塑料导轨软带2应通过粘结材料1粘贴在机床导轨副的短导轨面上，圆形导轨应粘贴在下导轨面上。

（1）清洁被粘贴导轨面粘贴前，需要清洁被粘贴导轨面和塑料软带；

（2