数控机床的机械结构概述

第3章数控机床的机械结构本章概述本章首先简单介绍了数控机床的机械结构特点，第二节重点讲解了数控机床主传动系统，第三节对数控机床进给系统进行了简单介绍，最后两节分别对自动换刀装置和回转工作台两部件详细介绍。教学目标1.掌握数控机床的主要结构特点。2.掌握机床主传动系统的功能，理解主轴的调速方法。3.掌握数控机床进给系统的特点，理解滚珠丝杠螺母副工作原理并明确其分类，了解齿轮传动副实现消隙的方法，知道数控机床常用导轨分类。4.了解数控车床刀架，熟悉回转刀架换刀过程，掌握刀具的交换方式及应用场合。5.了解数控回转工作台的工作原理。下一页第3章数控机床的机械结构3.1数控机床的机械结构特点3.2数控机床主传动系统3.3数控机床进给系统简介3.4自动换刀装置3.5回转工作台3.6小锦囊3.1数控机床的机械结构特点数控机床是高精度和高生产率的自动化机床，其加工过程中的动作顺序、运动部件的坐标位置及辅助功能，都是通过数字信息自动控制的，操作者在加工过程中无法干预，不能像在普通机床上加工零件那样，对机床本身的结构和装配的薄弱环节进行人为补偿，所以数控机床几乎在任何方面均要求比普通机床设计得更为完善，制造得更为精密。为满足高精度、高效率、高自动化程度的要求，数控机床的结构设计已形成自己的独立体系，在这一结构的完善过程中，数控机床出现了不少完全新颖的结构及元件。数控机床的主要结构特点如下:返回下一页3.1数控机床的机械结构特点1.高灵敏度数控机床通过数字信息来控制刀具与工件的相对运动，它要求在相当大的进给速度范围内都能达到较高的精度，因而运动部件应具有较高的灵敏度。导轨部件通常用滚动导轨、塑料导轨、静压导轨等，以减少摩擦力，使其在低速运动时无爬行现象。工作台、刀架等部件的移动，由交流或直流伺服电机驭动，经滚珠丝杠传动，减少了进给系统所需要的驭动扭矩，提高了定位精度和运动平稳性。2.高抗振性数控机床的一些运动部件，除应具有高刚度、高灵敏度外，还应具有高抗振性，即在高速重切削情况下应无振动，以保证加工工件的高精度和高的表面质量。特别要注意的是避免切削时的谐振，因此对数控机床的动态特性提出更高的要求。改善动态特性的方法是:提高系统的静刚度，增加阻尼(例如，采用三支承主轴，后支承就有利于消振)以及调整构件的质量和自振频率，通过高速回转部分的动平衡降低扰动作用程度，等等。上一页返回下一页3.1数控机床的机械结构特点3.高精度保持性为了加快数控机床投资的回收，务必经常使机床保持很高的开动比(比普通机床高2-3倍)，因此必须提高机床的寿命和精度保持性，在保证尽可能地减少电气和机械故障的同时，要求数控机床在长期使用过程中不丧失精度。除各有关零件应正确选择材料，以防使用中的变形和快速磨损外，还要求采取一些工艺措施，如淬火和磨削导轨、粘贴抗磨塑料导轨等，以提高运动部件的耐磨性。4.刀具先进一般的数控机床，其主轴转速要比普通机床主轴转速高1一2倍，某些特殊用途的数控机床，其主轴转速高达数万转。因此，数控机床使用的刀具较普通机床用的刀具严格得多，刀具应有高强度和高耐用度，其结构也要合理。这就需要采用新型高速钢和超细粒度硬质合金、立方氮化硼等优质材料制造数控加工刀具，刀具表面进行涂镀处理，以提高刀具寿命，下一页上一页返回3.1数控机床的机械结构特点并且优选刀具参数。就目前我国数控加工刀具的使用来看，还应通过提高刀具材质、加强刀具几何参数和切削用量的研究，开展表面处理技术、刃磨技术以及刀具在线检测技术的研究，来提高刀具质量并为刀具选择及使用提供依据。5.高刚度数控机床要在高速和重负荷条件下工作，因此，机床的床身、立柱、主轴、工作台、刀架等主要部件，均需具有很高的刚度，工作中应无变形或振动。例如:有的床身采用双壁结构，并配置有斜肋板及加强肋，使其具有较高的抗弯刚度和抗扭刚度;为提高主轴部件的刚度，除主轴部件在结构上采取必要的措施以外，还要采用高刚度的轴承，并适当预紧;增加刀架底座尺寸，减少刀具的悬伸，以适应稳定的重切削，等等。上一页下一页返回3.1数控机床的机械结构特点6.热变形小机床的主轴、工作台、刀架等运动部件，在运动中常易产生热量，而工艺过程的自动化和精密加工的发展，对机床的加工精度和精度稳定性提出了越来越高的要求。为保证部件的运动精度，要求各运动部件的发热量最少，以防产生热变形。为此，机床结构根据热对称的原则设计，并改善主轴轴承、丝杠螺母副、高速运动导轨副的摩擦特性。如MJ-SOCNC数控车床主轴箱壳体即按热对称原则设计，并在壳体外缘上铸有密集的散热片结构，主轴轴承采用高性能油脂润滑，并严格控制注入量，使主轴温升很低。对于产生大量切屑的数控机床，一般都带有良好的自动排屑装置，等等。7.高可靠性数控机床在自动或半自动条件下工作，尤其在柔性制造系统中的数控机床，可在24h运转中实现无人管理，这就要求机床具有高的可靠性。为此，要提高数控装置及机床结构的可靠性，像在工作中动作频繁的刀库、换刀机构、托盘、工件交换装置等部件，必须保证在长期工作中十分可靠。上一页返回3.2数控机床主传动系统机床的主传动系统将电动机的转矩和功率传递给主轴部件，使安装在主轴内的工件或刀具实现主运动。3.2.1主传动系统的特点数控机床与普通机床相比具有以下特点:主轴转速范围宽，且能实现自动无级变速，可适应各种加工的需要;传动链短，以保证机床主传动的精度;为了实现刀具的快换或自动装却，主轴上还必须装有刀具自动夹紧、主轴准停和主轴孔内切屑清除装置。下一页返回3.2数控机床主传动系统二、数控机床主轴的调速方法数控机床的调速是按照控制指令自动执行的，因此变速机构必须适应自动操作的要求。在主传动系统中，目前多采用变频交流电动机和交流调速电动机无级调速系统。在实际生产中，一般要求数控机床在中、高速段为恒功率输出，在低速段为恒转矩输出。为了保证数控机床低速时的扭矩和主轴的变速范围尽可能大，大中型数控机床多采用无级变速与分级变速串联，即在交流电动机无级变速的基础上配以齿轮变速，使之成为分段无级调速。数控机床主传动系统主要有四种配置方式，如图3-1所示。上一页下一页返回3.2数控机床主传动系统1.通过带传动的主传动如图3-1(a)所示，这种传动主要应用在转速较高、变速范围不大的机床上。电动机本身的调速就能够满足要求，不用齿轮变速，可以避免齿轮传动引起的振动与噪声。它适用于高速、低扭矩特性要求的主轴。常用的带传动有V带传动和同步齿形带传动。2.带有变速齿轮的主传动这是大、中型数控机床采用的一种配置方式。如图3-1(b)所示，通过少数几对齿轮降速，扩大输出扭矩，以满足主轴低速时对输出扭矩特性的要求。一部分小型数控机床也采用此种传动方式，以获得强力切削时所需要的扭矩。滑移齿轮的移位大都采用液压拨叉或直接由液压缸带动齿轮来实现。上一页下一页返回3.2数数控机机床主主传动动系统统3.内内装电电动机机主轴轴传动动结构构如图3-1(c)所示示，这这种主主传动动方式式大大大简化化了主主轴箱箱体与与主轴轴的结结构，，有效效地提提高了了主轴轴部件件的刚刚度，，但主主轴输输出扭扭矩小小，电电动机机发热热对主主轴精精度影影响较较大。。4.用用两个个电动动机分分别驱驱动主主轴如图3-1(d)所示示，这这是上上述两两种方方式的的混合合传动动，具具有上上述两两种性性能。。高速速时电电动机机通过过带轮轮直接接驭动动主轴轴旋转转;低低速时时，另另一个个电动动机通通过两两级齿齿轮传传动驭驭动主主轴旋旋转，，齿轮轮起到到降速速和扩扩大变变速范范围的的作用用。这这样就就使恒恒功率率区增增大，，扩大大了变变速范范围，，克服服了低低速时时转矩矩不够够且电电动机机功率率不能能充分分利用用的缺缺陷。。上一页页下一页页返回3.2数数控机机床主主传动动系统统3.2.3数控控机床床的主主轴部部件数控机机床的的主轴轴部件件，既既要满满足精精加工工时精精度较较高的的要求求，又又要具具备粗粗加工工时高高效切切削的的能力力。因因此，，在旋旋转精精度、、刚度度、抗抗振性性和热热变形形等方方面，，都有有很高高的要要求。。在局局部结结构上上，一一般数数控机机床的的主轴轴部件件与其其他高高效、、精密密自动动化机机床没没有多多大区区别。。但对对于具具有自自动换换刀功功能的的数控控机床床，其其主轴轴部件件除主主轴、、主轴轴轴承承和传传动件件等一一般组组成部部分外外，还还有刀刀具自自动装装卸及及吹屑屑装置置、主主轴准准停装装置等等。1.主轴的支支承与润滑数控机床主轴轴的支承可以以有多种配置置形式。图3-2所示为TND360型数数控车床主轴轴部件结构。。因为主轴在在切削时承受受较大的切削削力，所以轴轴径设计得比比较大。前轴轴承为三个角角接触球轴承承，前面两个个轴承开口朝朝向主轴前端端，接触角为为250，用用以承受轴向向切削力;第第三个轴承开开口朝里，接接触角为140。三个轴轴承的内外圈圈轴向由轴肩肩和箱体孔的的台阶固定，，以承受轴上一页下一页返回3.2数控控机床主传动动系统向负荷。后支支承由一对背背对背的角接接触球轴承组组成，只承受受径向载荷，，并由后压套套进行预紧。。轴承预紧量量预先配好，，直接装配即即可，无须修修磨。主轴为为空心，通过过棒料的直径径可达60mm。数控车床主轴轴有的采用油油脂润滑，迷迷宫式密封;有的采用集集中强制润滑滑。为了保证证润滑的可靠靠性，常以压压力继电器作作为失压报警警装置。2.卡盘为了减少辅助助时间、降低低劳动强度，，并适应自动动化和半自动动化加工的需需要，数控车车床多采用动动力卡盘装夹夹工件。目前前使用较多的的是自动定心心液压动力卡卡盘，该卡盘盘主要由引油油导套、液压压缸和卡盘三三部分组成。。上一页下一页返回3.2数控控机床主传动动系统图3-3所示为数控车车床上采用的的一种液压动动力自定心卡卡盘，卡盘3用螺钉固定定在主轴(短短锥定位)上上，液压缸5固定在主轴轴后端。改变变液压缸左、、右腔的通油油状态，活塞塞杆4带动卡卡盘内的驱动动爪1和卡爪爪2，夹紧或或放松工件，，并通过行程程开关6和7发出相应信信号。3.刀具自动动装卸及切屑屑清除装置在某某些些带带有有刀刀库库的的数数控控机机床床中中，，主主轴轴部部件件除除具具有有较较高高的的精精度度和和刚刚度度外外，，还还带带有有刀刀具具自自动动装装卸卸装装置置和和主主轴轴孔孔内内切切屑屑清清除除装装置置。。如如图3-4所示示，，主主轴轴前前端端有有7:24的的锥锥孔孔，，用用于于装装夹夹锥锥柄柄刀刀具具。。端端面面键键13既既作作刀刀具具定定位位用用又又可可传传递递转转矩矩。。为为了了实实现现刀刀具具的的自自动动装装卸卸，，主主轴轴内内设设有有刀刀具具自自动动夹夹紧紧装装置置。。从从图图3-4中中可可以以看看出出，，该该机机床床是是由由拉拉紧紧机机构构拉拉紧紧锥锥柄柄刀刀夹夹尾尾端端的的轴轴颈颈来来实实现现刀刀夹夹的的定定位位及及夹夹紧紧的的。。夹夹紧紧刀刀夹夹时时，，液液压压缸缸上上腔腔接接通通回回油油，，弹弹簧簧11推推动动活活塞塞6上上移，，处处于于图图示示位位置置，，拉拉杆杆4在在碟碟形形弹弹簧簧5的的作作用用下下向向上上移移动动。。由由于于此此时时装装在在拉拉杆杆前前端端径径向向孔孔中中的的四四个个钢钢球球12进进入入主主轴轴孔孔中中直直径径较较小小的的d2处，如图3-4(b)所示，，被迫径向向收拢而卡卡进拉钉2的环形凹凹槽内，因因而刀杆上一页下一页返回3.2数数控机床主主传动系统统拉紧，依靠靠摩擦力紧紧固在主轴轴上。换刀刀前需将刀刀夹松开，，压力油进进入液压缸缸上腔，活活塞6推动动拉杆4向向下移动，，碟形弹簧簧被压缩;当钢球12随拉杆杆一起下移移至主轴孔孔中直径较较大的d，，处时，它它就不再能能约束拉钉钉的头部，，紧接着拉拉杆前端内内孔的抬肩肩端面碰到到拉钉，把把刀夹顶松松。此时行行程开关10发出信信号，换刀刀机械手随随即将刀夹夹取下。与与此同时，，压缩空气气由管接头头9经活塞塞和拉杆的的中心通孔孔吹入主轴轴装刀孔内内，把切屑屑或脏物清清除干净，，以保证刀刀具的装夹夹精度。机机械手把新新刀装上主主轴后，液液压缸7接接通回油，，碟形弹簧簧5又拉紧紧刀夹。刀刀夹拉紧后后，行程开开关8发出出信号。上一页下一页返回3.2数数控机床主主传动系统统自动清除主主轴孔中的的切屑和尘尘埃是换刀刀操作中一一个不容忽忽视的问题题。如果在在主轴锥孔孔中掉进了了切屑或其其他污物，，在拉紧刀刀杆时，主主轴锥孔表表面和刀杆杆的锥柄就就会被划伤伤，使刀杆杆发生偏斜斜，破坏刀刀具的正确确定位，影影响加工零零件的精度度，甚至使使零件报废废。为了保保证主轴锥锥孔的清洁洁，常用压压缩空气吹吹屑。图3-4(a)中中活塞6的的心部钻有有压缩空气气通道，当当活塞向左左移动时，，压缩空气气经拉杆4吹出，将将锥孔清理理干净。喷喷气小孔设设计有合理理的喷射角角度，并均均匀分布，，以提高吹吹屑效果。。上一页下一页返回3.2数数控机床主主传动系统统4.主轴准停停装置自动换刀数控控机床主轴部部件设有准停停装置，其作作用是使主轴轴每次都能准准确地停止在在固定的周向向位置上，以以保证换刀时时主轴上的端端面能对准刀刀夹上的键槽槽，同时使每每次装刀时刀刀夹与主轴的的相对位置保保持不变，提提高刀具的重重复安装精度度，从而提高高孔加工时孔孔径的一致性性。图3-4所示主轴轴部件采用的的是电气准停停装置，其工工作原理如图3-5所示。带动主主轴旋转的多多楔带轮1的的端面上装有有一个厚垫片片4，垫片上上装有一个体体积很小的永永久磁铁3，，在主轴箱箱箱体主轴准停停的位置上装装有磁传感器器2。当机床床需要停车换换刀时，数控控系统发出主主轴停转指令令，主轴电动动机立即降速速，当主轴以以最低转速慢慢转很少几转转、永久磁铁铁3对准磁传传感器2时，，后者发出准准停信号。此此信号经放大大后，由定向向电路控制主主轴电动机准准确地停止在在规定的周向向位置上。这这种装置可以以保证主轴准准停的重复精精度在士1°°范围内。上一页下一页返回3.2数控控机床主传动动系统5.高速精密密主轴结构高速切削是20世纪70年代后期发发展起来的新新工艺。这种种工艺采用的的切削速度比比常规的要高高几倍至十几几倍，如高速速铣削铝件的的最佳切削速速度可达2500-4SOOm/min，加工钢钢件为400-1600m/min，加工铸铸件为800-2000m/mnin，进给给速度也相应应提高很多倍倍。这种加工工工艺不仅切切削效率高，，而且具有加加工表面质量量好、切削温温度低和刀具具寿命长等优优点。高速切削机床床是实现高速速切削的前提提，而高速主主轴部件又是是高速切削机机床最重要的的部件。因此此，高速主轴轴部件要有精精密机床那样样高的精度和和刚度。为此此，应精确制制造主轴零件件并进行动平平衡。另外，，还应重视主主轴驭动、冷冷却、支承、、润滑、刀具具夹紧和安全全等设计。高速主轴的驭驭动多采用内内装电动机式式，这种主轴轴结构紧凑、、重量轻、惯惯性小，有利利于提高主轴轴启动或停止止时的响应特特性。上一页下一页返回3.2数控控机床主传动动系统高速主轴选用用的轴承主要要是高速球轴轴承和磁力轴轴承。磁力轴轴承是利用电电磁力使主轴轴悬浮在磁场场中，具有无无摩擦、没有有磨损、无须须润滑、发热热少、刚度高高、工作时无无噪声等优点点。主轴的位位置由非接触触传感器测量量，信号处理理器则根据测测量值以10000次次/s的速度度计算出校正正主轴位置的的电流值。图3-6所示是瑞士IBAG公司司开发的内装装高频电动机机的主轴部件件，其采用的的是激磁式磁磁力轴承。上一页返回3.3数控机机床进给系统统简介数控机床床的进给给运动是是数字控控制的直直接对象象，无论论是点位位控制还还是轮廓廓控制，，被加工工工件的的最后尺尺寸精度度和位置置精度都都受进给给系统传传动精度度、灵敏敏度和稳稳定性的的影响。。为此，，进给传传动系统统中的传传动装置置和元件件要具有有高传动动刚度、、高抗振振性、低低摩擦、、低惯量量、无传传动间隙隙等特点点。(1)高高传动刚刚度进给给传动系系统的传传动刚度度，从机机械结构构方面考考虑主要要取决于于丝杠螺螺母副或或蜗杆副副及其支支承结构构的刚度度。刚度度不足将将导致工工作台产产生爬行行、振动动以至造造成反向向死区，，影响传传动精度度。为了了提高传传动刚度度，可以以缩短传传动链，，合理选选择丝杠杠尺寸，，以及对对丝杠螺螺母副、、支承部部件等进进行预紧紧。(2)高高抗振性性为提高高进给系系统的抗抗振性，，应使机机械部件件具有高高的固有有频率和和合适的的阻尼比比。一般般要求机机械传动动系统的的固有频频率高于于伺服驭驭动系统统的固有有频率2-3倍。下一页返回3.3数数控机床床进给系系统简介介(3)低低摩擦为为满足数数控机床床进给系系统响应应快、运运动精度度高的要要求，必必须减少少运动件件的摩擦擦阻力。。在数控控机床进进给系统统中，普普遍采用用滚珠丝丝杠螺母母副、滚滚动导轨轨、塑料料导轨和和静压导导轨，以以降低传传动摩擦擦。(4)低低运动惯惯量进给给系统由由于经常常进行启启动、停停止、变变速和反反向，加加上数控控机床切切削速度度高，高高速运转转的零部部件对其其惯性影影响更大大。大的的惯量会会使系统统动态性性能变差差。因此此，在满满足部件件强度和和刚度的的前提下下，应尽尽可能减减少运动动部件的的质量以以及各传传动元件件的直径径。(5)无无传动间间隙传动动间隙是是造成进进给系统统反向死死区的另另一个主主要原因因，因此此对传动动链的各各个环节节，包括括连轴器器、齿轮轮副、丝丝杠螺母母副及其其支承等等均应采采用消除除间隙的的结构措措施。上一一页页下一一页页返回回3.3数数控控机机床床进进给给系系统统简简介介3.3.1滚滚珠珠丝丝杠杠螺螺母母副副1.工工作作原原理理及及特特点点滚珠珠丝丝杠杠螺螺母母副副是是将将回回转转运运动动转转换换为为直直线线运运动动的的传传动动装装置置，，其其结结构构如如图3-7所示示。。在在丝丝杠杠和和螺螺母母上上加加工工有有弧弧形形螺螺旋旋槽槽，，当当它它们们套套装装在在一一起起时时形形成成螺螺旋旋滚滚道道，，滚滚道道内内装装满满滚滚珠珠。。当当丝丝杠杠相相对对于于螺螺母母旋旋转转时时，，两两者者发发生生轴轴向向位位移移。。滚滚珠珠既既自自转转又又沿沿滚滚道道循循环环流流动动。。由由于于滚滚珠珠丝丝杠杠螺螺母母副副把把传传统统丝丝杠杠与与螺螺母母之之间间的的滑滑动动摩摩擦擦转转变变为为了了滚滚动动摩摩擦擦，，所所以以具具有有很很多多优优点点。。·传动动效率率高，，滚珠珠丝杠杠螺母母副的的传动动效率率可达达到92%~98%，是是普通通丝杠杠螺母母副的的3-4倍倍·运动动平稳稳无爬爬行，，由于于摩擦擦阻力力小，，动静静摩擦擦系数数相近近，因因而传传动灵灵活，，运动动平稳稳，有有效消消除了了爬行行现象象;·使用寿寿命长长，因因为滚滚动摩摩擦小小，故故磨损损很小小,精精度保保持性性好，，寿命命长;·滚珠丝丝杠螺螺母副副经预预紧后后可以以消除除轴向向间隙隙，因因而无无反向向死区区，同同时也也提高高了传传动刚刚度。。上一页页下一页页返回3.3数控控机床床进给给系统统简介介由于滚滚珠丝丝杠螺螺母副副具有有上述述优点点，所所以在在各类类数控控机床床的直直线进进给系系统中中得到到了普普遍应应用。。但是是滚珠珠丝杠杠螺母母副也也有缺缺点:.结构构复杂杂，制制造成成本高高;.不能能自锁锁，由由于摩摩擦系系数小小不能能自锁锁，因因而不不仅可可以将将旋转转运动动转换换为直直线运运动，，也可可将直直线运运动转转换为为旋转转运动动，当当垂直直布置置时，，自重重和惯惯性会会造成成部件件下滑滑，必必须增增加制制动装装置。。2.结结构类类型(1)滚珠珠循环环方式式滚珠珠丝杠杠螺母母副按按滚珠珠循环环方式式不同同可分分为外外循环环和内内循环环。①外循环滚珠珠在循环过程程结束后通过过螺母外表面面上的螺旋槽槽或插管返回回丝杠螺母间间重新进入循循环)如图3-8(a)所所示，在螺母母外圆上装有有螺旋形的插插管，其两端端分别插入螺螺母上一页下一页返回3.3数控机机床进给系统统简介的始末端，以以引导滚珠进进入插管回流流，形成如图图3-8(b)所示的多多圈循环链。。外循环结构构简单，工艺艺性好，承载载能力高，但但由于插管的的存在其径向向尺寸较大。。②内循环如图3-9所示，靠螺母母上安装的反反向器接通相相邻的滚道，，使滚珠形成成单圈循环链链。这种形式式结构紧凑、、刚性好、摩摩擦损失小，，但制造较困困难，适用于于高灵敏、高高精度的进给给系统。(2)轴向间间隙的消除轴轴向间隙通常常是指丝杠和和螺母无相对对转动时，丝丝杠和螺母之之间的最大轴轴向窜动。除除了结构本身身的游隙外，，在施加轴向向载荷之后，，还包括弹性性变形造成的的窜动。滚珠丝杠螺母母副通过预紧紧方法消除间间隙时应注意意:预加载荷荷能够有效地地减小弹性变变形所带来的的轴向位移，，但过大的预预加载荷将增增大摩擦阻力力，降低传动动效率，并使使寿命大为缩缩短。所以一一般要经过多多次调整才能能保证机床在在最大轴向载载荷下，既消消除了间隙，，又能灵活运运转。下一页上一页返回3.3数控机机床进给系统统简介除了少数采用用微量过盈滚滚珠的单螺母母消除间隙外外，常用的消消隙结构有以以下三种:①双螺母垫片片式消隙。如如图3-10所示，调整垫垫片的厚度使使左右螺母间间产生轴向位位移，就可以以达到消除间间隙和产生预预紧力的作用用。这种结构构简单可靠、、刚性好，但但调整费时，，调整精度不不高，且不能能在使用中随随时调整。②双螺母螺纹纹式消隙。如如图3-11所示，两个螺螺母以平键与与螺母座相连连，其中右边边的一个螺母母外伸部分有有螺纹。两个个圆螺母能使使螺母相对L}杠做轴向向移动，其中中1为调整螺螺母，2为锁锁紧螺母。这这种结构调整整方便，且可可在使用过程程中随时调整整，但预紧力力大小不易准准确控制。上一页下一页返回3.3数控机机床进给系统统简介③双螺母齿差差式消隙。如如图3-12所示，在两个个螺母的凸缘缘上分别制有有齿数为z1、z2的圆柱齿轮，，且齿数差z1-z2=1。两个内内齿圈1和4与外齿轮齿齿数分别相同同，并用螺钉钉和销钉固定定在螺母座的的两端。调整整时先将内齿齿圈取下，根根据间隙的大大小将两个螺螺母分别向相相同的方向转转过一个或多多个齿，使螺螺母在轴向移移近相应的距距离达到消除除间隙的日的的。间隙消除除量△可用下下式简便地计计算△=zt/z1z2或者z=△z1z2/zt式中，z为两螺螺母在同同一方向向转过的的齿数;t为滚滚珠丝杠杠的导程程;z1、z2为齿轮的的齿数。。齿差式式消隙结结构较复复杂，尺尺寸较大大，但调调整方便便可靠，，可获得得精确的的调整量量。④变螺距距螺母式式消隙如如图3-13所示，在在螺母体体内的两两列循环环滚珠链链之间使使内螺纹纹滚道在在轴向产产生一个个DL0的导程突突变量，，从而使使两列滚滚珠在轴轴向错位位实现预预紧。这这种消隙隙方法结结构简单单，但调调整量须须预先设设定且不不能改变变。上一页下一页返回3.3数数控机床床进给系系统简介介3.滚珠珠丝杠的的安装滚珠丝杠杠的正确确安装及及其支承承结构的的刚度是是影响数数控机床床进给系系统传动动刚度不不可忽视视的因素素。滚珠珠丝杠安安装不正正确、支支承结构构刚度不不足还会会引起丝丝杠寿命命下降。。因此，，螺母座座的孔和和螺母之之间必须须保持良良好的配配合，并并应保证证孔与端端面的垂垂直度。。螺母座座应增加加适当的的肋板，，并加大大螺母座座与机床床结合部部的接触触面积，，以提高高螺母座座的局部部刚度和和接触刚刚度。为了提高高支承的的轴向刚刚度，选选择适当当的滚动动轴承也也是十分分重要的的。通常常采用两两种组合合方式。。一种是是把角接接球轴承承和圆锥锥滚子轴轴承组合合使用，，其结构构简单，，但轴向向刚度不不足。另另一种是是把推力力球轴承承或角接接触球轴轴承和向向心球轴轴承组合合使用，，其轴向向刚度提提高了，，但增加加了轴承承的摩擦擦阻力和和发热，，而且增增大了轴轴承支架架的结构构尺寸。。上一页下一页返回3.3数控控机床进给给系统简介介近年来出现现一种滚珠珠丝杠专用用轴承，其其结构如图3-14所示。这是是一种能够够承受很大大轴向力的的特殊角接接触球轴承承。与普通通的角接触触球轴承相相比，接触触角增大到到600,增加了滚滚珠数目并并相应减小小滚珠的直直径。这种种新结构的的轴承比一一般轴承的的轴向刚度度高两倍以以上。产品品成对出售售，而且在在出了时已已经选配好好内外环的的厚度，装装配时只要要用螺母和和端盖将内内环和外环环压紧，就就能获得出出了时已经经调整好的的预紧力，，使用非常常方便。支支承的安装装和配置形形式与丝杠杠的长短以以及要达到到的位移精精度有关。。一端固定定，一端自自由的形式式适用于丝丝杠较短以以及滚珠丝丝杠垂直安安装的场合合。一端固固定，一端端简支的形形式可以防防止热变形形对丝杠伸伸长的影响响。两端固固定的结构构，轴向刚刚度大，丝丝杠的热变变形可转化化为轴承的的预紧力，，适用于精精度要求高高的场合，，滚珠丝杠杠的支承方方式见图3-15.上一页下一页返回3.3数控控机床进给给系统简介介3.3.2传动齿轮轮间隙的消消除数控机床的的进给系统统中常采用用齿轮传动动以达到一一定降速比比的要求。。由于存在在齿面误差差，因此一一对啮合着着的齿轮总总应有一定定的齿侧间间隙才能正正常工作。。但是齿侧侧间隙会造造成进给系系统的反向向失动量，，影响加工工精度，所所以数控机机床的进给给系统必须须采用各种种方法减少少或消除齿齿轮传动间间隙。常用的消隙隙方法有刚刚性调整法法和柔性调调整法两种种。刚性调调整法调整整后的齿侧侧间隙不能能自动补偿偿。‘已要要求严格控控制齿轮的的周节公差差及齿厚，，否则影响响转动的灵灵活性。这这种调整法法具有较好好的传动刚刚度，结构构较简单，，但调整较较费时。柔柔性调整法法调整后的的齿侧间隙隙可以自动动补偿。它它一般采用用弹簧弹力力的方法消消除齿侧间间隙，在齿齿轮齿厚和和周节发生生变化的情情况下，仍仍能保持无无间隙啮合合。但这种种调整方法法结构复杂杂，传动刚刚度低，传传动平稳性性差。上一一页页下一一页页返回3.3数控机机床进给系统统简介1.对直齿圆圆柱齿轮传动动(1)偏心套套调整法如图3-16所示，齿轮1装在电动机机轴上，旋转转偏心套2可可以改变齿轮轮1和3之间间的中心距，，从而消除间间隙。(2)轴向垫垫片调整法如如图3-17所示，一对啮啮合的圆柱齿齿轮沿齿轮轴轴向制成一个个较小的锥面面，改变垫片片3的厚度，，就能改变齿齿轮1和2的的轴向相对位位置，从而消消除齿侧间隙隙。(3)双片薄薄齿轮错齿调调整法图3-18所示为两个齿齿数相同的薄薄片齿轮7和和8与另一个个宽齿轮相啮啮合，齿轮7空套在齿轮轮8上，两者者可以相对回回转。在两个个薄片齿轮端端面上分别装装有四个螺纹纹凸耳1和6,齿轮7端端面有四个通通孔，凸耳1可以从中穿穿过，弹簧2一端钩在凸凸耳1上，另另一端钩在调调节螺钉5上上。旋转螺母母3和4可以以调整弹簧2的拉力，弹弹簧的拉力可可以使两薄片片齿轮的左右右齿面分别与与宽齿轮的齿齿槽左右侧面面贴紧，消除除了间隙。下一页上一页返回3.3数控机机床进给系统统简介2.斜齿圆柱柱齿轮传动(1)轴向垫垫片调整法如如图3-19所示，两个薄薄片斜齿轮1和2之间加加一垫片3，，改变垫片的的厚度，薄片片斜齿轮1和和2的螺旋线线就会错位，，分别与宽斜斜齿轮4的齿齿槽左右侧面面贴紧,消除除了间隙。这这种调整法无无论正转、反反转，均只有有一个薄片齿齿轮承受载荷荷，故齿轮承承载能力较小小。(2)轴向压压簧调整法图3-20所示为两个斜斜齿轮1和2用键4滑套套在轴6上，，用螺母5来来调节弹簧3的轴向压力力，使斜齿轮轮1和2的左左右齿面分别别与宽斜齿轮轮7齿槽的左左右齿面贴紧紧。弹簧力调调整应适当，，使其能承受受转矩，否则则消除不了间间隙，弹簧力力过大则会加加剧齿轮磨损损。下一页上一页返回3.3数控机机床进给系统统简介3.3.3数数控机床常用用导轨机床导轨的功功用就是支承承和导向，也也就是支承运运动部件并保保证运动部件件在外力的作作用下，能准准确地沿着一一定的方向运运动。导轨性性能的好坏，，直接影响机机床的加工精精度、承载能能力和使用性性能。数控机机床对导轨有有更高的要求求:导向精度度高、精度保保持性好、低低速运动平稳稳、不爬行。。1.塑料导轨轨在与床身导轨轨相配的滑座座导轨上钻结结上静动摩擦擦系数相差不不大、耐磨、、吸振的塑料料软带构成贴贴塑导轨，或或者在定动导导轨之间采用用注塑或涂塑塑的方法制成成塑料导轨。。塑料导轨具具有良好的摩摩擦特性、耐耐磨性和吸振振性，因此得得到了广泛使使用。塑料软带是以以聚四氟乙烯烯为基体，加加人青铜粉、、二硫化钥和和石墨等填充充剂混合烧结结而成的。其其缺点是承载载能力低、尺尺寸稳定性较较差。上一页下一页返回3.3数控机机床进给系统统简介导轨注塑材料料是以环氧树树脂为基体，，加人二硫化化钥和胶体石石墨以及铁粉粉等混合而成成的。导轨注注塑工艺简单单，将注塑材材料配以固化化剂调匀后涂涂刮或注入导导轨面，固化化后将定动导导轨分离即成成塑料导轨副副，一般称之之为“涂塑导导轨”或“注注塑导轨”。。这种导轨具具有良好的摩摩擦特性和耐耐磨性，它比比铸铁导轨副副的摩擦系数数低，在无润润滑油的情况况下仍有较好好的防止爬行行效果。其抗抗压强度比导导轨软带高，，尺寸稳定，，因而可使用用在大型、重重型数控机床床上。2.滚动导轨轨滚动导轨就是是在导轨工作作面间放入滚滚柱、滚珠或或滚针等滚动动体，使导轨轨面间为滚动动摩擦，可大大大降低摩擦擦系数，提高高运动的灵敏敏度。滚动导轨由于于摩擦系数小小(一般为0.0025-0.005，动、、静摩擦系数数很接近，且且几乎不受运运动速度变化化的影响，因因而运动轻便便灵活，所需需驭动功率小小;摩擦发热热小，磨损小小，精度保持持性好;低速速运动时不易易产生爬行现现象，定位精精度高，在数数控机床上得得到了广泛的的应用。上一页下一页返回3.3数控机机床进给系统统简介滚动导轨的缺缺点是结构较较复杂，抗振振性差，制造造较困难，因因而成本较高高。此外，滚滚动导轨对脏脏物较敏感，，必须有良好好的防护装置置。滚动导轨的结结构形式有滚滚珠导轨、滚滚柱导轨、滚滚针导轨和直直线滚动导轨轨块组件。滚滚珠导轨结构构紧凑，制造造容易，成本本较低，但由由于是点接触触，因而刚度度低、承载能能力较小。滚滚柱导轨为线线接触，承载载能力和刚度度比滚珠导轨轨大，但对导导轨面的平行行度要求较高高，否则会引引起滚柱的偏偏移和侧向滑滑动。由于滚滚针直径尺寸寸小，故滚针针导轨结构紧紧凑，与滚珠珠导轨相比，，可在同样长长度上排列更更多的滚针，，因而承载能能力比滚柱导导轨大，但摩摩擦系数也要要大一些，适适用于尺寸受受限制的场合合。直线滚动动导轨块组件件由专业生产产了制造，精精度很高，对对机床安装基基面要求不高高，安装、调调整都非常方方便，在数控控机床上的应应用越来越广广泛。上一页下一页返回3.3数控机机床进给系统统简介滚动导轨组件件的外形如图3-21所示。两种滚滚动导轨组件件结构上的区区别在于所能能承受负载的的大小和方向向。图321(a)所所示为能承受受倾覆力矩的的中等负载的的结构，图321(b)所示为不不能承受倾覆覆力矩的重负负载的结构。。图3-22所示为滚动动导轨组件件的内部结结构和滚珠珠循环原理理图。按照照导轨组件件所承受负负载的大小小和受倾覆覆力矩方向向的不同，，导轨条7可以设计计成许多不不同的结构构。导轨条条一般安装装在床的床床身和立柱柱等支承面面上。数量量不等的滑滑块5安装装在工作台台和滑座等等移动部件件上，并沿沿导轨条做做直线运动动。图3-23所示为滚动动导轨组件件的固定和和侧向预紧紧结构，该该滚动导轨轨组件在使使用中具有有便于安装装和预紧的的优点。与与导轨和滑滑块安装的的床身、立立柱和工作作台表面需需要进行精精确的加工工，以保证证安装面的的直线度和和平面度。。在使用两两个以上导导轨条时，，只能以其其中的一个个作为基准准，其他为为从动导轨轨，其安装装如图3-24所示。上一页返回3.4自动动换刀装置置3.4.1数控车床床刀架刀架是数控控车床的重重要功能部部件，其结结构形式很很多，主要要取决于机机床的形式式、工艺范范围以及刀刀具的种类类和数量等等。下面介介绍几种典典型刀架结结构，见图3-25.1.数控车车床刀架数控车床刀刀架动作的的要求是:刀架抬起起、刀架转转位、刀架架定位和夹夹紧刀架。。为完成上上述动作要要求，要有有相应的机机构来实现现，下面就就以WZD4型刀架架为例说明明其具体结结构。该刀架可以以安装四把把不同的刀刀具，转位位信号由加加工程序指指定。当换换刀指令发发出后，小小型电机1启动正转转，通过平平键套筒联联轴器2使使蜗杆轴3转动，从从而带动涡涡轮丝杠4转动。刀刀架，7内内孔加工有有螺纹，与与丝杠连接接，涡轮与与丝杠为整整体结构。。当涡轮开开始转动时时，由于加加工在刀架架底座5和和刀架体7上的端面面齿处下一页返回3.4自动动换刀装置置在啮合状态态，且涡轮轮丝杠轴向向固定，这这时刀架体体7抬起。。当刀架体体抬至一定定距离后，，端面齿脱脱开。转位位套9用销销钉与涡轮轮丝杠4连连接，随涡涡轮丝杠一一同转动，，当端面齿齿完全脱开开，转位套套正好转过过1600(如图3-25A-A剖面面所示)，，球头销8在弹簧力力的作用下下进入转位位套9的槽槽中，带动动刀架体转转位。刀架架体7转动动时带着电电刷座10转动，当当转到程序序指定的刀刀号时，粗粗定位销巧巧在弹簧的的作用下进进入粗定位位盘6的槽槽中进行粗粗定位，同同时螺母12接触导导体使电机机1反转，，由于粗定定位槽的限限制，刀架架体7不能能转动，使使其在该位位置垂直落落下，刀架架体7和刀刀架底座5上的端面面齿啮合实实现精确定定位。电机机继续反转转，此时涡涡轮停止转转动，蜗杆杆轴3自身身转动，当当两端面齿齿增加到一一定夹紧力力时，电机机1停止转转动。译码装装置由由发信信体11,电刷刷13,14组组成，，电刷刷13负责责发信信，电电刷14负负责位位置判判断。。当刀架架定位位出过过位或或不到到位时时，可可松开开螺母母12调好好发信信体11与与电刷刷14的相相对位位置。。这种刀刀架在在经济济型数数控车车床及及卧式式车床床的数数控化化改造造中得得到广广泛的的应用用。上一页页下一页页返回3.4自动动换刀刀装置置2.盘盘形自自动回回转刀刀架图3-26为CK7815型数数控车车床采采用的的BA200L刀架架结构构图。。该刀刀架可可配置置12位(A型型或B型)、8位(C型型)刀刀盘。。A,B型回回转刀刀盘的的外切切刀可可使用用25mmx150mm标标准刀刀具和和刀杆杆截面面为25mmx25mm的可可调刀刀具，，C型型可用用尺寸寸为20mmx20mmx125mm的标标准刀刀具镜镜刀杆杆直径径最大大为32mm.刀架转转位为为机械械传动动，鼠鼠牙盘盘定位位。转转位开开始时时，电电磁制制动器器断电电，电电机11通通电转转动，，通过过齿轮轮10,9,8带动动蜗杆杆7旋旋转，，使涡涡轮5转动动。涡涡轮内内孔制制有螺螺纹与与轴6上的的螺纹纹配合合。这这时轴轴6不不能回回转，，当涡涡轮转转动时时，使使得轴轴6沿沿轴向向向左左移动动。因因刀架架1与与轴6、活活动鼠鼠牙盘盘2固固定在在一起起，故故也一一起向向左移移动，，使鼠鼠牙盘盘2与与3脱脱开。。轴6上有有两个个对称称槽，，内装滑块4，在鼠鼠牙盘脱脱开后，，涡轮转转到一定定角度时时，与涡涡轮固定定在一起起上一页下一页返回3.4自自动换刀刀装置L的圆盘盘14上上的凸块块便碰到到滑块4,涡轮轮便通过过14上上的凸块块带动滑滑块连同同轴6、、刀盘一一起进行行转位。。到达要要求位置置后，电电刷选择择器发出出信号，，使电机机11反反转，这这时圆盘盘14上上的凸块块与滑块块4脱离离，不再再带动轴轴6转动动。涡轮轮与轴6上的螺螺纹使轴轴6右移移，鼠牙牙盘2,3结结合定位位。当齿齿盘压紧紧，同时时轴6右右端的小小轴13压下微微动开关关12，，发出转转位结束束信号，，电机断断电，电电磁制动动器通电电，维持持电动机机轴上的的反转力力矩，以以保持鼠鼠齿盘之之间有一一定的压压紧力。。刀具在刀刀盘上由由压板15及调调节楔铁铁16来来夹紧如如图3-26(b)所示，，更换和和对刀十十分方便便。刀架选位位由刷形形选择器器进行，，松开、、夹紧位位置检测测由微动动开关12控制制。整个个刀架控控制是一一个纯电电气系统统，结构构简单。。上一页下一页返回3.4自自动换刀刀装置3.车削削中心用用动力刀刀架图3-27(a)为为意大利利Baruffaldi公司司生产的的适用于于全功能能数控车车及车削削中心的的动力转转塔刀架架。刀盘盘上既可可安装各各种非动动力辅助助刀夹(车刀夹夹、镜刀刀夹、弹弹簧夹头头、莫氏氏刀柄)，夹持持刀具进进行加工工，还可可安装动动力刀夹夹进行主主动切削削，配合合主机完完成车、、铣、钻钻、镜等等各种复复杂工序序，实现现加工程程序自动动化、高高效化。。图3-27(b)为为该该转转塔塔刀刀架架的的传传动动示示意意图图。。刀刀架架采采用用端端齿齿盘盘作作为为分分度度定定位位元元件件，，刀刀架架转转位位由由三三相相异异步步电电机机驭驭动动，，电电机机内内部部带带有有制制动动机机构构，，刀刀位位由由二二进进制制绝绝对对编编码码器器识识别别，，并并可可双双向向转转位位和和任任意意刀刀位位就就近近选选刀刀。。动动力力刀刀具具由由交交流流伺伺服服电电机机驭驭动动，，通通过过同同步步齿齿形形带带、、传传动动轴轴、、传传动动齿齿轮轮、、端端面面齿齿离离合合器器将将动动力力传传递递到到动动力力刀刀夹夹，，再再通通过过刀刀夹夹内内部部的的齿齿轮轮传传动动，，刀刀具具回回转转，，实实现现主主动动切切削削。。上一页页下一页页返回3.4自动动换刀刀装置置3.4.2加工工中心心自动动换刀刀装置置加工中心心是能够够完成两两个或更更多个加加工工序序的数控控机床，，其特点点是被加加工零件件只经过过一次安安装，就就可以连连续地对对工件各各个表面面自动进进行钻削削、扩孔孔、铰孔孔、镜孔孔、倒角角、攻螺螺纹铣削削等多工工步的加加工，工工序高度度集中。。这种机机床一般般具有分分度工作作台或双双工作台台、刀库库和自动动换刀装装置。加工中心心有立式式、卧式式、龙门门式等多多种，其其自动换换刀装置置的形式式是多种种多样的的，换刀刀的原理理及结构构的复杂杂程度也也不同，，除利用用刀库进进行换刀刀外，还还有自动动更换主主轴箱、、自动更更换刀库库等形式式。1.刀库库的形式式刀库的形形式很多多，结构构也各不不相同，，加工中中心最常常用的刀刀库有鼓鼓轮式刀刀库和链链式刀库库两种。。上一页下一页返回3.4自自动换刀刀装置鼓轮式刀刀库的结结构紧凑凑、简单单，在钻钻削中心心上应用用较多。。一般存存放刀具具不超过过犯把。。图3-28为刀具轴轴线与鼓鼓轮轴线线平行布布置的刀刀库，其其中图3-28(a)为径向向取刀形形式，图图3-28(b)为轴轴向取刀刀的形式式。图3-29为刀具径径向安装装在刀库库上和刀刀具轴线线与鼓轮轮轴线成成一定角角度布置置的结构构，它占占地面积积较大。。链式刀库库是在环环形链条条上装有有许多刀刀座，刀刀座的孔孔中装夹夹各种刀刀具，链链条由链链轮驭动动。链式式刀库适适用于刀刀库容量量较大的的场合，，且多为为轴向取取刀。链链式刀库库有单环环链式和和多环链链式等几几种，如如图3-30(a),(b)所所示。当当链条较较长时，，可以增增加支承承链轮的的数目，，使链条条折叠回回绕，提提高了空空间利用用率，如如图3-30(c)所所示。除此之外外，还有有格子箱箱式刀库库、直线线式刀库库、多盘盘式刀库库等。上一页下一页返回3.4自动动换刀装置置2.刀具的的选择按数控装置置的刀具选选择指令，，从刀库中中挑选各工工序所需要要的刀具的的操作称为为自动选刀刀。常用的选刀刀方式有顺顺序选刀和和任意选刀刀两种。刀具的顺序序选择方式式是将刀具具按加工工工序的顺序序，依次放放入刀库的的每一个刀刀座内，刀刀具顺序不不能搞错。。更换加工工工件时，，刀具在刀刀库上的排排列顺序也也要改变。。这种方式式的缺点是是同一工件件上的相同同的刀具不不能重复使使用，因此此刀具的数数量增加，，降低了刀刀具和刀库库的利用率率，但其控控制及刀库库运动等则则比较简单单。任意选刀方方式是预先先把刀库中中每把刀具具(或刀座座)都编上上代码，按按照编码选选刀，刀具具在刀库中中不必按工工件的加工工顺序排列列。任意选选刀有四种种方式:刀刀具编码方方式、刀座座编码方式式、编码附附件方式和和计算机记记忆方式。。上一页下一页返回3.4自动动换刀装置置刀具编码选选择方式采采用了一种种特殊的刀刀柄结构，，并对每把把刀具进行行编码。换换刀时通过过编码识别别装置，根根据换刀指指令代码，，在刀库中中寻找出所所需要的刀刀具。由于于每一把刀刀具都有自自己的代码码，因而刀刀具可以放放入刀库的的任何一个个刀座内，，这样不仅仅刀库中的的刀具可以以在不同的的工序中多多次重复使使用，且换换下来的刀刀具也不必必放回原来来的刀座，，这对装刀刀和选刀都都十分有利利。刀具编码识识别有两种种方式，一一为接触式式识别，另另一种为非非接触式识识别。接触触式识别的的编码刀柄柄如图3-31所示。在刀刀柄尾部的的拉紧螺杆杆3上套装装着一组等等间隔的编编码环1，，并由锁紧紧螺母2将将它们固定定。编码环环的外径有有大小两种种不同的规规格，每个个编码环的的大小分别别表示二进进制数的““1”和““0"。通通过对两种种圆环的不不同排列，，可以得到到一系列的的代码。例例如图中所所示的7个个编码环，，就能够区区别出127种刀具具。当刀库库中带有编编码环的刀刀具依次通通过编码识识别装置时时，编码环环的大小就就能使相应应的触针读读出每一把把刀具的代代码。如果果读出的代代码与穿孔孔带上上一页下一页页返回3.4自动动换刀刀装置置选择刀刀具的的代码码一致致时，，发出出信号号使刀刀库停停止回回转，，这时时加工工所需需要的的刀具具就准准确地地停留留在取取刀位位置上上，然然后由由机械械手从从刀库库中将将刀具具取出出。接接触式式编码码识别别装置置的结结构简简单，，但可可靠性性较差差，寿寿命较较短，，而且且不能能快速速选刀刀。非非接触触式刀刀具识识别采采用磁磁性或或光电电识别别方法法。磁性识识别方方法是是利用用磁性性材料料和非非磁性性材料料磁感感应的的强弱弱不同同，通通过感感应线线圈读读取代代码。。编码码环分分别由由软钢钢和黄黄铜(或塑塑料)制成成，前前者代代表+1;，后后者代代表0000，，将它它们按按规定定的编编码排排列。。当编编码环环通过过线圈圈时，，只有有对应应于软软钢圆圆环的的那些些绕组组才能能感应应出高高电位位，而而其余余绕组组则输输出低低电位位，然然后通通过识识别电电路选选出所所需要要的刀刀具。。磁性性识别别装置置没有有机械械接触触和磨磨损，，因此此可以以快速速选刀刀，而而且具具有结结构简简单、、工作作可靠靠、寿寿命长长等优优点。。上一页页下一页页返回3.4自动动换刀刀装置置光电识识别方方法的的原理理如图3-32所示。。链式式刀库库带着着刀座座1和和刀具具2依依次经经过刀刀具识识别位位置1，在在此位位置上上安装装了投投光器器3，，通过过光学学系统统将刀刀具的的外形形及编编码环环投影影到由由无数数光敏敏元件件组成成的屏屏板5上形形成了了刀具具图样样。装装刀时时，屏屏板5将每每一把把刀具具的图图样转转换成成对应应的脉脉冲信信息，，经过过处理理将代代表每每一把把刀具具的““信息息图形形”记记人存存储器器。选选刀时时，当当某一一把刀刀具在在识别别位置置出现现的““信息息图形形”与与存储储器内内指定定刀具具的““信息息图形形”相相一致致时，，便发发出信信号，，使该该刀具具停在在换刀刀位置置且，，由机机械手手4将将刀具具取出出。这这种识识别系系统不不但能能识别别编码码，还还能识识别图图样，，因此此给刀刀具的的管理理带来来方便便。刀座编码是对对刀库各刀座座预先编码，，每把刀具放放入相应刀座座之后，就具具有了相应刀刀座的编码，，即刀具在刀刀库中的位置置是固定的。。在编程时，，要指出哪一一把刀具放在在哪个刀座上上。须注意的的是，在这种种编码方式中中必须将用过过的刀具放回回原来的刀座座内，不然会会造成事故。。由于这种编编码方式取消消了刀柄中的的编码环，使使刀柄结构大大大简化，刀刀具识别装置置的结构就不不受刀柄尺寸寸的限制，可可放置在较为为合理的位置置。刀具在加加工过程中可可重复多次使使用，缺点是是必须把用过过的刀具放回回原来的刀座座。上一页下一页返回3.4自动换换刀装置目前应用最多多的是计算机机记忆式选刀刀。这种方式式的特点是，，刀具号和存存刀位置或刀刀座号(地址址)对应地记记忆在计算机机的存储器或或可编程控制制器的存储器器内。不论刀刀具存放在哪哪个地址，都都始终记忆着着它的踪迹，，这样刀具可可以任意取出出，任意送回回。刀具本身身不必设置编编码元件，结结构大为简化化，控制也十十分简单。计计算机控制的的机床几乎全全部采用这种种方式选刀。。在刀库上设设有机械原点点，每次选刀刀运动正反向向都不会超过过180°的的范围。3.刀具交换换装置数控机床的自自动换刀装置置中，实现刀刀库与机床主主轴之间传递递和装卸刀具具的装置称为为刀具交换装装置。刀具的的换方式通常常分为无机械械手换刀和有有机械手换刀刀两大类。(1)无机械械手换刀无机机械手换刀的的方式是利用用刀库与机床床主轴的相对对运动实现刀刀具交换。XH754型型卧式加工中中心就是采用用这类刀具交交换装置的实实例。上一页下一页返回3.4自动换换刀装置该机床主轴在在立柱上可以以沿Y方向上上下移动，工工作台横向运运动为Z轴，，纵向移动为为X轴。鼓轮轮式刀库位于于机床顶部，，有30个装装刀位置，可可装29把刀刀具。换刀过过程见图3-33.图3-33(a)，当本工步步工作结束后后执行换刀指指令，主轴准准停，主轴箱箱沿Y轴上升升。这时刀库库上刀位的空空挡位置正好好处在交换位位置，装夹刀刀具的卡爪打打开。图3-33(b)，主轴轴箱上升到极极限位置，被被更换的刀具具刀杆进入刀刀库空刀位，，即被刀具定定位卡爪钳住住，与此同时时，主轴内刀刀杆自动夹紧紧装置放松刀刀具。图3-33(c)，刀库库伸出，从主主轴锥孔中将将刀拔出。图3-33(d)，刀库库转位，按照照程序指令要要求将选好的的刀具转到最最下面的位置置，同时，压压缩空气将主主轴锥孔吹净净。上一页下一页返回3.4自动换换刀装置图3-33(e)，刀库库退回，同时时将新刀插入入主轴锥孔。。主轴内刀具具夹