第7章 数控机床辅助机构

1、数控机床结构及维修数控机床结构及维修2021-12-11第七章 数控机床的辅助机构 数控机床结构及维修数控机床结构及维修2021-12-127.1 数控机床用回转工作台7.2 高速动力卡盘、尾座与分度头7.3 万能铣头7.4 自动排屑装置7.5 典型数控机床的安全防护系统第七章 数控机床的辅助机构 3 回转工作台作用回转工作台作用 数控机床的圆周进给由回转工作台完成，称之为数控数控机床的圆周进给由回转工作台完成，称之为数控机床的旋转轴，绕、三个坐标轴旋转的工作机床的旋转轴，绕、三个坐标轴旋转的工作台分别称为台分别称为A、B、C轴，也称为第轴，也称为第4、5、6轴。轴。 回转工作台可以与、三个坐

2、标轴联动，从而回转工作台可以与、三个坐标轴联动，从而加工出各种曲面和曲线等复杂的形状。回转工作台对加工出各种曲面和曲线等复杂的形状。回转工作台对于自动换刀多工序的加工中心是必备的部件。于自动换刀多工序的加工中心是必备的部件。7.1 数控机床用回转工作台数控机床用回转工作台47.1 数控机床用回转工作台数控机床用回转工作台 数控机床中常用的回转工作台有分度工作台和数控数控机床中常用的回转工作台有分度工作台和数控回转工作台。回转工作台。 数控回转工作台和分度工作台是数控铣、镗床常用数控回转工作台和分度工作台是数控铣、镗床常用附件，可使数控铣床增加一个数控轴，扩大数控铣附件，可使数控铣床增加一个数控

3、轴，扩大数控铣床功能。床功能。 数控回转工作台适用于板类和箱体类工件的连续回数控回转工作台适用于板类和箱体类工件的连续回转表面和多面加工；分度工作台用于轴类、套类工转表面和多面加工；分度工作台用于轴类、套类工件的圆柱面上和端面上的加工。件的圆柱面上和端面上的加工。 数控回转工作台和分度工作台可通过接口由机床的数控回转工作台和分度工作台可通过接口由机床的数控装置控制，也可由独立的数控装置控制。数控装置控制，也可由独立的数控装置控制。57.1 数控机床用回转工作台数控机床用回转工作台 一、分度工作台一、分度工作台 分度工作台是按照数控系统的指令，在需要分度时工作分度工作台是按照数控系统的指令，在需

4、要分度时工作台连同工件回转规定的角度，有时也可采用手动分度。台连同工件回转规定的角度，有时也可采用手动分度。 分度工作台只能够完成分度运动，分度工作台只能够完成分度运动，不能实现圆周进给运不能实现圆周进给运动动，并且它的分度运动只能完成一定的回转度数如，并且它的分度运动只能完成一定的回转度数如90、60或或45等。等。需要专门的定位元件。需要专门的定位元件。 分度工作台主要有两种形式：分度工作台主要有两种形式：定位销式分度工作台和鼠定位销式分度工作台和鼠牙盘式分度工作台牙盘式分度工作台。 前者的定位分度主要靠工作台的定位销和定位孔实现，前者的定位分度主要靠工作台的定位销和定位孔实现，分度的角度

5、取决于定位孔在圆周上的分布数量。分度的角度取决于定位孔在圆周上的分布数量。 鼠牙盘式分度工作台鼠牙盘式分度工作台定位分度主要靠工作台的上下定位分度主要靠工作台的上下鼠牙鼠牙盘端齿的啮合盘端齿的啮合，分度的角度取决于，分度的角度取决于鼠牙盘的齿数。鼠牙盘的齿数。67.1 数控机床用回转工作台数控机床用回转工作台 1鼠牙盘式分度工作台鼠牙盘式分度工作台 鼠牙盘式分度工作台主要由工作台面底座、夹紧液压鼠牙盘式分度工作台主要由工作台面底座、夹紧液压缸、分度液压缸和鼠牙盘等零件组成，其结构如缸、分度液压缸和鼠牙盘等零件组成，其结构如图图7-1所示。所示。 2定位销式分度工作台定位销式分度工作台 图图7-

6、2所示是自动换刀数控卧式镗铣床的分度工作台。所示是自动换刀数控卧式镗铣床的分度工作台。 78 9数控回转工作台简称数控转台。数控回转工作台简称数控转台。数控转台能实现自动进给。数控转台能实现自动进给。在结构上和数控机床的进给驱动机构有许多共同之点。在结构上和数控机床的进给驱动机构有许多共同之点。不同之点在于数控机床的进给驱动机构实现的是直线不同之点在于数控机床的进给驱动机构实现的是直线进给运动，而数控转台实现的是圆周进给运动。进给运动，而数控转台实现的是圆周进给运动。数控转台分为开环和闭环两种。数控转台分为开环和闭环两种。二、回转运动工作台二、回转运动工作台10 1开环数控回转运动工作台开环数

7、控回转运动工作台 开环数控回转工作台和开环直线进给机构一样，都可开环数控回转工作台和开环直线进给机构一样，都可以用功率步进电动机来驱动。以用功率步进电动机来驱动。图图7-3为自动换刀数控为自动换刀数控立式镗铣床数控回转工作台的结构图。立式镗铣床数控回转工作台的结构图。 2闭环数控回转运动工作台闭环数控回转运动工作台 闭环数控工作台的结构与开环的大致相同，其区别在闭环数控工作台的结构与开环的大致相同，其区别在于闭环数控旋转工作台有转动角度的测量元件于闭环数控旋转工作台有转动角度的测量元件(圆光栅圆光栅或圆感应同步器或圆感应同步器)。如。如图图7-4所示为闭环数控旋转工作所示为闭环数控旋转工作台结

8、构图。台结构图。图图7-5为双蜗杆传动结构为双蜗杆传动结构 。 111213 14157.2 高速动力卡盘、尾座与分度头高速动力卡盘、尾座与分度头 一、高速动力卡盘一、高速动力卡盘 在数控机床领域，高速动力卡盘一般只用于数控车床。在数控机床领域，高速动力卡盘一般只用于数控车床。为了提高数控车床的生产效率，对其主轴提出越来越高为了提高数控车床的生产效率，对其主轴提出越来越高的要求，以实现高速甚至超高速切削。现在有的数控车的要求，以实现高速甚至超高速切削。现在有的数控车床可达到床可达到10000r/min。对于这样高的转速，一般的卡。对于这样高的转速，一般的卡盘已不适用，而必须采用高速动力卡盘才能

9、保证安全可盘已不适用，而必须采用高速动力卡盘才能保证安全可靠地进行加工。靠地进行加工。 1产品介绍产品介绍 K93系列斜齿条式高速通孔动力卡盘用于各种高速数控系列斜齿条式高速通孔动力卡盘用于各种高速数控车床；车床；KEF250型中空式高速动力卡盘适用于转速型中空式高速动力卡盘适用于转速4500r/min的数控车床。的数控车床。 图图7-6为中空式动力卡盘结构图，图中右端为为中空式动力卡盘结构图，图中右端为KEF250型卡盘，左端为型卡盘，左端为P24160A型液压缸。型液压缸。 16二、尾座二、尾座 数控车床尾座一般是在加工时对工件起辅助支承作数控车床尾座一般是在加工时对工件起辅助支承作用，它

10、是由用，它是由尾座体和尾座套筒尾座体和尾座套筒两部分组成。尾座体两部分组成。尾座体可在床身上移动和固定。尾座套筒前端安装可在床身上移动和固定。尾座套筒前端安装顶针顶针，套筒可以自动伸出和缩回套筒可以自动伸出和缩回，利用顶尖对工件进行支，利用顶尖对工件进行支撑。撑。17图图7-7 尾座尾座返回18 如如图图7-77-7所示为所示为TND360TND360数控车床的尾座结构图。数控车床的尾座结构图。 尾座装在床身导轨上，它可以根据工件的长短调整位置，尾座装在床身导轨上，它可以根据工件的长短调整位置，用用拉杆拉杆加以夹紧定位。加以夹紧定位。 顶尖装在顶尖装在套筒的锥孔套筒的锥孔中。中。 尾座套筒安装

11、在尾座体的圆孔中尾座套筒安装在尾座体的圆孔中，并用平键导向，所以，并用平键导向，所以套筒只能轴向移动。套筒只能轴向移动。 在尾座套筒尾部的孔中装有一活塞杆，与尾座套筒一起在尾座套筒尾部的孔中装有一活塞杆，与尾座套筒一起构成一个液压缸。当套筒液压缸左腔进压力油时，右腔构成一个液压缸。当套筒液压缸左腔进压力油时，右腔内的油回油，套筒向前伸出；当液压缸右腔中进压力油内的油回油，套筒向前伸出；当液压缸右腔中进压力油时，左腔中的油回油，套筒向后回缩。时，左腔中的油回油，套筒向后回缩。 19 数控分度头数控铣床和加工中心等常用的附件。数控数控分度头数控铣床和加工中心等常用的附件。数控分度头一般与数控铣床、

12、立式加工中心配套，用于加分度头一般与数控铣床、立式加工中心配套，用于加工轴、套类零件。工轴、套类零件。 它的作用是按照控制装置的信号或指令作它的作用是按照控制装置的信号或指令作回转分度或回转分度或连续回转进给运动连续回转进给运动，以使数控机床能完成指定的加工，以使数控机床能完成指定的加工工序。数控分度头可以有独立的控制装置控制，也可工序。数控分度头可以有独立的控制装置控制，也可以通过相应的接口由主机的数控装置控制。以通过相应的接口由主机的数控装置控制。 1. 概述概述 等分式等分式的的FKNQ系列数控分度头的最终分度定位采用齿系列数控分度头的最终分度定位采用齿数为数为72牙的端齿盘来完成。牙的

13、端齿盘来完成。 万能式万能式的的FK14系列数控分度头用精密蜗杆副作为分度系列数控分度头用精密蜗杆副作为分度定位元件，用于完成任意角度的分度工作，采用双导定位元件，用于完成任意角度的分度工作，采用双导程式蜗杆消除传动间隙。程式蜗杆消除传动间隙。下一页 返回上一页三、分度头三、分度头20 2. 工作原理工作原理 如如图图5-14所示的所示的FKNQ160型数控气动等分分度头的工作原型数控气动等分分度头的工作原理如下：理如下： 滑动端齿盘滑动端齿盘4的的左腔左腔通入压缩空气后，借助弹簧通入压缩空气后，借助弹簧6和滑动销和滑动销轴轴3在镶套内平稳地沿轴向右移。在镶套内平稳地沿轴向右移。 齿盘完全松开

14、后，无触点传感器齿盘完全松开后，无触点传感器7发信号给控制装置，这时发信号给控制装置，这时分度活塞分度活塞17开始运动，使棘爪开始运动，使棘爪15带动棘轮带动棘轮16进行分度，每进行分度，每次分度角度为次分度角度为50。 在分度活塞在分度活塞17下方有二个传感器下方有二个传感器14，用于检测活塞，用于检测活塞17的到的到位、返回位置并发出分度信号。位、返回位置并发出分度信号。 当分度信号与控制装置预置信号重合时，分度台刹紧，这时当分度信号与控制装置预置信号重合时，分度台刹紧，这时滑动端齿盘滑动端齿盘4的的右腔右腔通入压缩空气，端齿盘啮合，分度过程通入压缩空气，端齿盘啮合，分度过程结束。结束。

15、为了防止棘爪返回时主轴反转，在分度活塞为了防止棘爪返回时主轴反转，在分度活塞17上安装凸块上安装凸块11，使驱动销，使驱动销10在返回过程中插入定位轮在返回过程中插入定位轮9的槽中，以防的槽中，以防转过位。转过位。下一页 返回上一页2122 如如图图5-15所示为所示为FK14160B型数控分度头，其工型数控分度头，其工作原理如下：作原理如下： 刹紧液压缸活塞刹紧液压缸活塞4的后腔通入压缩空气后，主轴松的后腔通入压缩空气后，主轴松开。松开信号由传感器开。松开信号由传感器6发出。伺服电动机旋转至发出。伺服电动机旋转至选定的角度后，刹紧液压缸的活塞选定的角度后，刹紧液压缸的活塞4的前腔通入压的前腔

16、通入压缩空气，刹紧信号由传感器缩空气，刹紧信号由传感器5发出，刹紧完毕后，发出，刹紧完毕后，主机发信号，开始切削加工。当工作台完成一个工主机发信号，开始切削加工。当工作台完成一个工作循环后，工作台返回零位，零们信号传感器作循环后，工作台返回零位，零们信号传感器8发发出零位到位信号。出零位到位信号。下一页 返回上一页23图图5-15 FK14160B数控分度头数控分度头返回24三、分度头三、分度头1.概述概述等分式的等分式的FKNQ系列数控分度头的最终分度定位系列数控分度头的最终分度定位采用齿数为采用齿数为72牙的端齿盘来完成。万能式的牙的端齿盘来完成。万能式的FKl4系列数控分度头用精密蜗杆副

17、作为分度定系列数控分度头用精密蜗杆副作为分度定位元件，用于完成任意角度的分度工作，采用双位元件，用于完成任意角度的分度工作，采用双导程蜗杆消除传动间隙。导程蜗杆消除传动间隙。如如图图7-8所示的所示的FKNQl60型数控气动等分分度头型数控气动等分分度头如如图图7-9所示为所示为FKl4160B型数控分度头型数控分度头 25四、四、APCAPC工作台自动交换系统工作台自动交换系统 为了减少工件安装、调整的辅助时间，提高自动化生产为了减少工件安装、调整的辅助时间，提高自动化生产水平，在数控车床、冲床等一类数控机床中，对工件的水平，在数控车床、冲床等一类数控机床中，对工件的上下料可采用机械手或工业

18、机器人进行工件自动装卸，上下料可采用机械手或工业机器人进行工件自动装卸，该方式目前主要用于该方式目前主要用于FMSFMS系统中。系统中。对于加工中心，目前已比较多地采用了多工位托盘工件对于加工中心，目前已比较多地采用了多工位托盘工件自动交换机构，即每台加工中心至少配有两个可自动交自动交换机构，即每台加工中心至少配有两个可自动交换的托盘工作台。当其中一个托盘工作台进入封闭式的换的托盘工作台。当其中一个托盘工作台进入封闭式的数控机床内进行自动循环加工时，对另一个在机床外侧数控机床内进行自动循环加工时，对另一个在机床外侧的托盘工作台，就可以进行工件的装卸调整。使工件的的托盘工作台，就可以进行工件的装

19、卸调整。使工件的安装调整时间与机床加工时间重合，从而节省了机床安安装调整时间与机床加工时间重合，从而节省了机床安装工件的辅助时间。装工件的辅助时间。 267.3 万能铣头万能铣头 万能铣头部件结构见万能铣头部件结构见图图7-10，主要由前、后壳体，主要由前、后壳体12、5，法兰，法兰3，传动轴，传动轴、，主轴，主轴及两对弧齿锥齿轮及两对弧齿锥齿轮组成。组成。 277.4 自动排屑装置自动排屑装置 一、排屑装置在数控机床上的作用一、排屑装置在数控机床上的作用 二典型排屑装置二典型排屑装置 1平板链式排屑装置如图平板链式排屑装置如图7-11a所示，该装置以滚动所示，该装置以滚动链轮牵引钢质平板链带

20、在封闭箱中运转，切屑用链带带链轮牵引钢质平板链带在封闭箱中运转，切屑用链带带出机床。出机床。 2刮板式排屑装置如图刮板式排屑装置如图7-11b所示，该装置的传动原所示，该装置的传动原理与平板链式基本相同，只是链板不同，它带有刮板链理与平板链式基本相同，只是链板不同，它带有刮板链板。板。 3螺旋式排屑装置如图螺旋式排屑装置如图7-11c所示，该装置是利用电所示，该装置是利用电动机经减速装置驱动安装在沟槽中的一根绞笼式螺旋杆动机经减速装置驱动安装在沟槽中的一根绞笼式螺旋杆进行工作的。进行工作的。 287.5 典型数控机床的安全防护系统典型数控机床的安全防护系统 一、弹性皮腔一、弹性皮腔 弹性皮腔是

21、一种可以任意组合的防护罩。弹性皮腔是一种可以任意组合的防护罩。 弹性皮腔主要有两大类：弹性缝制皮腔和弹性热粘接腔。弹性皮腔主要有两大类：弹性缝制皮腔和弹性热粘接腔。 297.5 典型数控机床的安全防护系统典型数控机床的安全防护系统 二、铠甲皮腔二、铠甲皮腔 铠甲皮腔就是在铠甲皮腔就是在皮腔上面安装了皮腔上面安装了一种性能好、重一种性能好、重量小，但运行灵量小，但运行灵活的钢片防护层活的钢片防护层的防护装置。的防护装置。 307.5 典型数控机床的安全防护系统典型数控机床的安全防护系统 三、钢制伸缩式导轨防护罩三、钢制伸缩式导轨防护罩 如图如图7-14所示，钢制伸缩式防护罩是机床传统防护所示，钢

22、制伸缩式防护罩是机床传统防护形式。对防止切屑及其他尖锐东西的进入起着有效防形式。对防止切屑及其他尖锐东西的进入起着有效防护作用。通过一定的结构措施以及合适的刮屑板也可护作用。通过一定的结构措施以及合适的刮屑板也可以有效地降低切屑液的渗入。以有效地降低切屑液的渗入。317.5 典型数控机床的安全防护系统典型数控机床的安全防护系统 在空间小且不需要严密防护的情况下，卷帘防护罩在空间小且不需要严密防护的情况下，卷帘防护罩（如图（如图7-15所示）可以代替弹性皮腔防护罩。可以所示）可以代替弹性皮腔防护罩。可以水平、垂直或任意混合方向上安装使用。水平、垂直或任意混合方向上安装使用。32图图7-1 7-1

23、 鼠齿盘式分度工作鼠齿盘式分度工作台台l l、2 2、1515、16-16-推杆推杆 3-3-下齿盘下齿盘 4-4-上齿盘上齿盘 5 5、13-13-推力轴承推力轴承 6-6-活塞活塞 7-7-工作台工作台8-8-齿条活塞齿条活塞 9-9-升降液压缸上腔升降液压缸上腔 10-10-升降液压缸下腔升降液压缸下腔 11-11-齿轮齿轮 12-12-齿圈齿圈 1414、17-17-挡块挡块 18-18-分度液压缸右腔分度液压缸右腔19-19-分度液压缸左腔分度液压缸左腔 2020、21-21-分度液压缸进回油分度液压缸进回油管道管道 2222、23-23-升降液压缸进回油升降液压缸进回油管道管道33

24、图图7-2 7-2 定位销式回转工作台定位销式回转工作台1-1-工作台工作台 2-2-转台轴转台轴 3-3-六角螺钉六角螺钉 4-4-轴套轴套 5-5-活塞活塞 6-6-定位套定位套 7-7-定位销定位销 8-8-液压缸液压缸 9-9-齿轮齿轮 10-10-活塞活塞 11-11-弹簧弹簧 12-12-轴承轴承13-13-止推螺钉止推螺钉 14-14-活塞活塞 15-15-液压缸液压缸 16-16-管道管道 1717、18-18-轴承轴承 19-19-转台座转台座34图图7-3 7-3 开环数控回开环数控回转工作台转工作台1-1-偏心环偏心环 2 2、6-6-齿轮齿轮 3-3-电动机电动机 4-

25、4-蜗杆蜗杆 5-5-垫圈垫圈 7-7-调整环调整环 8 8、10-10-微动开关微动开关9 9、11-11-档块档块 1212、13-13-轴承轴承 14-14-液压缸液压缸 15-15-蜗轮蜗轮 16-16-柱塞柱塞 17-17-钢球钢球 l8l8、19-19-夹紧瓦夹紧瓦 20-20-弹簧弹簧 21-21-底座底座 22-22-圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 23-23-调整套调整套 24-24-支座支座35图图7-4 7-4 闭环数控回闭环数控回转工作台转工作台1-1-电液脉冲马达电液脉冲马达 2-2-偏心环偏心环 3-3-主动齿轮主动齿轮 4-4-从动齿轮从动齿轮 5-5-销钉销钉 6-6

26、-锁紧瓦锁紧瓦 7-7-套筒套筒 8-8-螺钉螺钉 9-9-丝杠丝杠 10-10-蜗杆蜗杆 11-11-蜗轮蜗轮 1212、13-13-夹紧瓦夹紧瓦 14-14-液压缸液压缸15-15-活塞活塞 16-16-弹簧弹簧 17-17-钢球钢球 18-18-底座底座 19-19-光栅光栅 2020、21-21-轴承轴承36图图7-5 7-5 双蜗杆传动结构双蜗杆传动结构1-1-轴向固定蜗杆轴向固定蜗杆 2-2-轴向调整蜗杆轴向调整蜗杆 3 3、5-5-调整垫调整垫 4-4-锁紧螺母锁紧螺母37图图7-6 KEF2507-6 KEF250型中空式动力卡盘结构图型中空式动力卡盘结构图l-l-卡爪卡爪 2-T2-T形块形块 3-3-平衡块平衡块 4-4-杠杆杠杆 5-5-连接螺母连接螺母 6-6-滑体滑体 7-7-法兰盘法兰盘 8-8-盘体盘体9-9-扳手扳手 10-10-卡爪座卡爪座 11-11-防护盘防护盘 12-12-法兰盘法兰盘 13-13-前盖前盖 14-14-液压缸盖液压缸盖 15-15-紧定螺钉紧定螺钉16-16-压力管接头压力管接头 17-17-后盖后