数控机床基础结构

1、数控机床典型机械结构一、主轴准停装置机械式主轴准停二、自动换刀装置自动换刀装置刀库机械手(ATC)作用交换主轴与刀库中的刀（工）具对自动换刀装置的 基本要求v换刀时间短v刀具重复定位精度高v有足够的刀具贮存量v刀库占地面积小及安全可靠自动换刀装置的形式回转刀架换刀更换主轴头换刀更换主轴箱换刀带刀库的自动换刀系统二、自动换刀装置1、回转刀架换刀1）回转刀架结构要求：良好的强度和刚性2）回转刀架的换刀动作刀架抬起刀架转位刀架压紧二、自动换刀装置2、更换主轴换刀优点：换刀时间短，换刀的可靠性强。缺点：主轴系统的刚度较差。适用场合：适应于工序较少、精度要求不太高的机床 回转刀架换刀3、更换主轴箱换刀适

2、用场合：适用于箱体类零件的加工二、自动换刀装置4、带刀库的自动换刀系统组成刀库选刀系统刀具交换机构刀具自动装卸机构特点：结构较复杂，换刀过程动作多，换刀时间长。适用场合：多用于钻床、镗铣床和数控组合机床。二、自动换刀装置三、刀库2、刀库的种类1、刀库的功能功能：储存加工工序所需的各种刀具及辅助工具。直线式特点：结构简单，刀库容量小，一般可容纳 8-12把刀具，故少用。三、刀库鼓轮式（圆盘式）1）单鼓轮式刀具、鼓轮轴线平行刀具、鼓轮轴线垂直盘式刀库三、刀库刀具、鼓轮轴线成锐角特点：结构简单紧凑，应用较多，但刀具单 环排列，空间利用率低，适用于刀库 容量较小的场合，一般不多于50-60把刀。三、刀

3、库鼓轮端面上双环排列特点：刀库空间利用率较高，但装刀、取 刀机构复杂，仅适用于机床空间有 限制而刀库容量较大的场合。三、刀库鼓轮端面上多环排列鼓轮弹仓式2）多鼓轮式双鼓轮式主轴三、刀库三鼓轮式 行星鼓轮式特点：不同类型的刀具及轻重型刀具可分别放置， 空间利用率高，但传动机构和运动控制装置 复杂，适用于刀库容量大的场合。三、刀库链式单环链式特点：结构紧凑，刀库容量大，可充分利用空间，通常为轴向取刀，位置精度较低，适用于刀库容量大的场合。龙门加工中心三、刀库多环链式三、刀库加长链式格子箱式单面网格式特点：刀库结构紧凑，空间利用率高，但换刀时间 较长，小直径刀具为轴向取刀，大直径刀具 为径向取刀，布

4、局不灵活，通常刀库安置在 工作台上，应用较少。三、刀库三、刀库多面网格式特点：刀库容量大，辅助装置较复杂，用于需刀库 容量大的机床上。三、刀库三、刀库3 3、刀库的容量、刀库的容量铣削加工车削加工刀具数可加工件的比率102040305060708010090105015202530钻削加工四、刀具的选刀方式四、刀具的选刀方式1、自动选刀：在自动换刀装置换刀时，按数控装、自动选刀：在自动换刀装置换刀时，按数控装 置发出的换刀指令，刀具交换装置置发出的换刀指令，刀具交换装置 从刀库中挑选各工序所需刀具的操从刀库中挑选各工序所需刀具的操 作称为自动换刀。作称为自动换刀。2、刀具的选择方式、刀具的选择

5、方式顺序选择方式顺序选择方式任意选择方式任意选择方式刀座编码方式刀座编码方式刀具编码方式刀具编码方式四、刀具的选刀方式四、刀具的选刀方式顺序选择方式顺序选择方式 刀具的顺序选择方式是将刀具按加工工序刀具的顺序选择方式是将刀具按加工工序的顺序，依次放入刀库的每一个刀座中。的顺序，依次放入刀库的每一个刀座中。特点：不需要刀具识别装置，结构简单，特点：不需要刀具识别装置，结构简单， 工作可工作可 靠，但刀库中刀具在不同工序中不能重复靠，但刀库中刀具在不同工序中不能重复 使用，因此，刀具的数量的刀库的容量大。使用，因此，刀具的数量的刀库的容量大。四、刀具的选刀方式四、刀具的选刀方式刀具编码方式刀具编码

6、方式u接触式识别装置接触式识别装置四、刀具的选刀方式四、刀具的选刀方式刀柄刀柄刀具识别装置刀具识别装置触针触针编码环编码环特点：结构简单，寿命较短，可靠性较差，难于快速换刀特点：结构简单，寿命较短，可靠性较差，难于快速换刀四、刀具的选刀方式四、刀具的选刀方式u非接触式识别装置非接触式识别装置11010特点：无磨损，无噪音，寿命长，反应速度快，适用于高特点：无磨损，无噪音，寿命长，反应速度快，适用于高 速，换刀频繁的场合。速，换刀频繁的场合。四、刀具的选刀方式四、刀具的选刀方式u光电识别装置光电识别装置四、刀具的选刀方式四、刀具的选刀方式刀座编码方式刀座编码方式永久性编码永久性编码临时性编码临时

7、性编码刀座编码刀座编码四、刀具的选刀方式四、刀具的选刀方式刀座编码刀座编码四、刀具的选刀方式四、刀具的选刀方式识别码块识别码块识别传感器识别传感器刀柄编码刀柄编码四、刀具的选刀方式四、刀具的选刀方式临时性编码临时性编码五、刀具交换装置五、刀具交换装置1、无机械手换刀、无机械手换刀五、刀具交换装置五、刀具交换装置1、无机械手换刀、无机械手换刀2、机械手换刀、机械手换刀五、刀具交换装置五、刀具交换装置机械手形式五、刀具交换装置五、刀具交换装置机机械械手手换换刀刀五、刀具交换装置五、刀具交换装置机机械械手手传传动动结结构构六、滚珠丝杠螺母副六、滚珠丝杠螺母副1 1、滚珠丝杠螺母副的结构、滚珠丝杠螺母

8、副的结构滚珠丝杠螺母副六、滚珠丝杠螺母副六、滚珠丝杠螺母副1 1、滚珠丝杠螺母副的结构、滚珠丝杠螺母副的结构丝杠丝杠滚珠滚珠螺母螺母作用：将回转运动转换成直线运动作用：将回转运动转换成直线运动六、滚珠丝杠螺母副六、滚珠丝杠螺母副2 2、滚珠丝杠螺母副的特点、滚珠丝杠螺母副的特点优点：优点：传动效率高传动效率高 摩擦阻力小摩擦阻力小 传动精度高传动精度高 有可逆性有可逆性 使用寿命长使用寿命长缺点：缺点：制造工艺复杂制造工艺复杂 不能实现自锁不能实现自锁 六、滚珠丝杠螺母副六、滚珠丝杠螺母副3 3、滚珠丝杠螺母副的循环方式、滚珠丝杠螺母副的循环方式外循环：滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的称为

9、外循环外循环：滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的称为外循环内循环：滚珠在循环过程中始终与丝杠保持接触的成为内循环内循环：滚珠在循环过程中始终与丝杠保持接触的成为内循环六、滚珠丝杠螺母副六、滚珠丝杠螺母副4 4、滚珠丝杠螺母副的预紧、滚珠丝杠螺母副的预紧 预紧的目的：减小轴向间隙预紧的目的：减小轴向间隙轴向间隙：指丝杠和螺母间无相对转动时，二者之间的最大轴向间隙：指丝杠和螺母间无相对转动时，二者之间的最大 轴向窜动量轴向窜动量 预紧的方法预紧的方法双螺母垫片式双螺母垫片式双螺母螺纹式双螺母螺纹式双螺母齿差式双螺母齿差式u双螺母垫片式双螺母垫片式六、滚珠丝杠螺母副六、滚珠丝杠螺母副u双螺母螺纹式

10、双螺母螺纹式六、滚珠丝杠螺母副六、滚珠丝杠螺母副u双螺母齿差式双螺母齿差式六、滚珠丝杠螺母副六、滚珠丝杠螺母副5 5、滚珠丝杠螺母副的安装、滚珠丝杠螺母副的安装六、滚珠丝杠螺母副六、滚珠丝杠螺母副特点：其承载能力小，轴向刚度低，仅适用于短丝杠特点：其承载能力小，轴向刚度低，仅适用于短丝杠 一端装止推轴承（固定一端装止推轴承（固定自由式）自由式）5 5、滚珠丝杠螺母副的安装、滚珠丝杠螺母副的安装六、滚珠丝杠螺母副六、滚珠丝杠螺母副 一端装止推轴承，另一端装深沟球轴承（固定一端装止推轴承，另一端装深沟球轴承（固定支承式）支承式）特点：轴向刚度较小，丝杠有伸缩余地，结构复杂，仅特点：轴向刚度较小，丝

11、杠有伸缩余地，结构复杂，仅 适用于长丝杠适用于长丝杠5 5、滚珠丝杠螺母副的安装、滚珠丝杠螺母副的安装六、滚珠丝杠螺母副六、滚珠丝杠螺母副 两端装止推轴承两端装止推轴承特点：将装止推轴承装在滚珠丝杠两端，并施加预紧拉特点：将装止推轴承装在滚珠丝杠两端，并施加预紧拉 力，有助于提高传动刚度，但对热伸长较敏感力，有助于提高传动刚度，但对热伸长较敏感5 5、滚珠丝杠螺母副的安装、滚珠丝杠螺母副的安装六、滚珠丝杠螺母副六、滚珠丝杠螺母副 两端装双重止推轴承及深沟球轴承（固定两端装双重止推轴承及深沟球轴承（固定固定式）固定式）特点：传动刚度高，结构和安装工艺复杂，适用于长丝特点：传动刚度高，结构和安装工

12、艺复杂，适用于长丝 杠或高转速、高刚度、高精度的丝杠杠或高转速、高刚度、高精度的丝杠6 6、滚珠丝杠螺母副的润滑与防护、滚珠丝杠螺母副的润滑与防护六、滚珠丝杠螺母副六、滚珠丝杠螺母副u润滑的作用：减少摩擦，降低温升，并与密封装置一起润滑的作用：减少摩擦，降低温升，并与密封装置一起 保护丝杠不受外物的保护丝杠不受外物的 损伤与腐蚀损伤与腐蚀润滑油：机油、润滑油：机油、90180号透平油、号透平油、140号主轴油号主轴油润滑脂：锂基油脂或高压润滑脂润滑脂：锂基油脂或高压润滑脂u防护：防止尘埃、切屑等硬质颗粒进入防护：防止尘埃、切屑等硬质颗粒进入密封圈：采用毛毡圈（耐油橡胶、尼龙）密封圈：采用毛毡圈

13、（耐油橡胶、尼龙）防护罩：采用螺旋钢带、伸缩套筒、锥形套筒或皮革、防护罩：采用螺旋钢带、伸缩套筒、锥形套筒或皮革、人造革制成的人造革制成的 不锈钢卷筒式防护罩不锈钢卷筒式防护罩工程塑料防护套工程塑料防护套 七、数控机床导轨七、数控机床导轨2 2、对导轨的基本要求、对导轨的基本要求1 1、导轨的功能：支承和导向、导轨的功能：支承和导向导向精度：是指机床的运动部件沿导轨移动时的直线性导向精度：是指机床的运动部件沿导轨移动时的直线性 和它与有关基面之间相互位置的准确性和它与有关基面之间相互位置的准确性精度保持性：是指导轨在长期使用中保持导向精度的能力精度保持性：是指导轨在长期使用中保持导向精度的能力

14、低速运动平稳性：低速运动平稳性：结构简单、工艺性好：结构简单、工艺性好： 七、数控机床导轨七、数控机床导轨3 3、导轨的分类和特点、导轨的分类和特点按运动轨迹按运动轨迹按工作性质按工作性质按接触面的摩擦性质按接触面的摩擦性质直线运动导轨：相对运动轨迹为直线直线运动导轨：相对运动轨迹为直线圆周运动导轨：相对运动轨迹为圆圆周运动导轨：相对运动轨迹为圆主运动导轨：动导轨作主运动，导轨副间相对运动速度高主运动导轨：动导轨作主运动，导轨副间相对运动速度高进给运动导轨：动导轨作进给运动，导轨副间相对运动速度低进给运动导轨：动导轨作进给运动，导轨副间相对运动速度低调整导轨：实现部件之间的相对位置调整，在机床

15、工作时无相调整导轨：实现部件之间的相对位置调整，在机床工作时无相对对 运动运动滑动导轨滑动导轨滚动导轨滚动导轨静压导轨静压导轨七、数控机床导轨七、数控机床导轨 滑动导轨具有结构简单、制造方便、刚度好、抗振性高等优滑动导轨具有结构简单、制造方便、刚度好、抗振性高等优点点, , 在数控机床上应用广泛，目前多数使用金属对塑料形式，称在数控机床上应用广泛，目前多数使用金属对塑料形式，称为为贴塑导轨贴塑导轨或或注塑导轨注塑导轨 u滑动导轨滑动导轨注塑导轨：环氧树脂为基体，加入二硫化钼和胶体石墨及铅粉注塑导轨：环氧树脂为基体，加入二硫化钼和胶体石墨及铅粉 等混合而成等混合而成贴塑导轨：聚四氟乙烯为基体，加

16、入青铜粉、二硫化钼、石墨贴塑导轨：聚四氟乙烯为基体，加入青铜粉、二硫化钼、石墨 及铅粉等混合而成及铅粉等混合而成七、数控机床导轨七、数控机床导轨u滚动导轨滚动导轨特点：摩擦系数小、运动轻便、位移精度和定位精 度高、耐磨性好、抗震性较差、结构复杂、 防护要求较高u静压导轨静压导轨七、数控机床导轨七、数控机床导轨优点：优点：1 1、液体静压导轨由于其导轨的工作面完全处于纯液体、液体静压导轨由于其导轨的工作面完全处于纯液体 摩擦下，因而工作时摩擦系数极低（摩擦下，因而工作时摩擦系数极低（f=0.0005f=0.0005）；）； 2 2、导轨的运动不受负载和速度的限制，且低速时移动、导轨的运动不受负载和速度的限制，且低速时移动 均匀，无爬行现象；均匀，无爬行现象； 3 3、由于液体具有吸振作用，因而导轨的抗振性好；、由于液体具有吸振作用，因而导轨的抗振性好； 4 4、承载能力大、刚性好；、承载能力大、刚性好； 5 5、摩擦发热小，导轨温升小。、摩擦发热小，导轨温升小。缺点：缺点：1 1、液体静压导轨的结构复杂，多了一套液压系统；、液体静压导轨的结构复杂，多了一套液压系统； 2 2、成本高；、成本高； 3 3、油膜厚度难以保持恒定不变。、油膜厚度难以保持恒定不变。使用范围：液体静压导轨