第7章 数控机床辅助机构

第七章数控机床的辅助机构2/1/202317.1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

2/1/20232回转工作台作用数控机床的圆周进给由回转工作台完成，称之为数控机床的旋转轴，绕Ｘ、Ｙ、Ｚ三个坐标轴旋转的工作台分别称为A、B、C轴，也称为第4、5、6轴。回转工作台可以与Ｘ、Ｙ、Ｚ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37.1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、镗床常用附件，可使数控铣床增加一个数控轴，扩大数控铣床功能。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。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。47.1数控机床用回转工作台一、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，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度数如90°、60°或45°等。需要专门的定位元件。分度工作台主要有两种形式：定位销式分度工作台和鼠牙盘式分度工作台。前者的定位分度主要靠工作台的定位销和定位孔实现，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定位分度主要靠工作台的上下鼠牙盘端齿的啮合，分度的角度取决于鼠牙盘的齿数。57.1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，其结构如图7-1所示。2．定位销式分度工作台图7-2所示是自动换刀数控卧式镗铣床的分度工作台。6数控分度头7

数控分度头8数控回转工作台简称数控转台。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。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。数控转台分为开环和闭环两种。二、回转运动工作台91．开环数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，都可以用功率步进电动机来驱动。图7-3为自动换刀数控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(圆光栅或圆感应同步器)。如图7-4所示为闭环数控旋转工作台结构图。图7-5为双蜗杆传动结构。101112

13147.2高速动力卡盘、尾座与分度头一、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。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。现在有的数控车床可达到10000r/min。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保证安全可靠地进行加工。1．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车床；KEF250型中空式高速动力卡盘适用于转速≤4500r/min的数控车床。图7-6为中空式动力卡盘结构图，图中右端为KEF250型卡盘，左端为P24160A型液压缸。15二、尾座数控车床尾座一般是在加工时对工件起辅助支承作用，它是由尾座体和尾座套筒两部分组成。尾座体可在床身上移动和固定。尾座套筒前端安装顶针，套筒可以自动伸出和缩回，利用顶尖对工件进行支撑。16图7-7尾座返回17如图7-7所示为TND360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，用拉杆加以夹紧定位。顶尖装在套筒的锥孔中。尾座套筒安装在尾座体的圆孔中，并用平键导向，所以套筒只能轴向移动。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时，左腔中的油回油，套筒向后回缩。

18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、立式加工中心配套，用于加工轴、套类零件。它的作用是按照控制装置的信号或指令作回转分度或连续回转进给运动，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，也可以通过相应的接口由主机的数控装置控制。1.概述等分式的FKNQ系列数控分度头的最终分度定位采用齿数为72牙的端齿盘来完成。万能式的FK14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，采用双导程式蜗杆消除传动间隙。下一页返回上一页三、分度头192.工作原理如图5-14所示的FKNQ160型数控气动等分分度头的工作原理如下：滑动端齿盘4的左腔通入压缩空气后，借助弹簧6和滑动销轴3在镶套内平稳地沿轴向右移。齿盘完全松开后，无触点传感器7发信号给控制装置，这时分度活塞17开始运动，使棘爪15带动棘轮16进行分度，每次分度角度为50。在分度活塞17下方有二个传感器14，用于检测活塞17的到位、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，这时滑动端齿盘4的右腔通入压缩空气，端齿盘啮合，分度过程结束。为了防止棘爪返回时主轴反转，在分度活塞17上安装凸块11，使驱动销10在返回过程中插入定位轮9的槽中，以防转过位。下一页返回上一页2021如图5-15所示为FK14160B型数控分度头，其工作原理如下：刹紧液压缸活塞4的后腔通入压缩空气后，主轴松开。松开信号由传感器6发出。伺服电动机旋转至选定的角度后，刹紧液压缸的活塞4的前腔通入压缩空气，刹紧信号由传感器5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作循环后，工作台返回零位，零们信号传感器8发出零位到位信号。下一页返回上一页22图5-15FK14160B数控分度头返回23三、分度头1.概述等分式的FKNQ系列数控分度头的最终分度定位采用齿数为72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，采用双导程蜗杆消除传动间隙。如图7-8所示的FKNQl60型数控气动等分分度头如图7-9所示为FKl4160B型数控分度头24四、APC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机器人进行工件自动装卸，该方式目前主要用于FMS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。

257.3万能铣头万能铣头部件结构见图7-10，主要由前、后壳体12、5，法兰3，传动轴Ⅱ、Ⅲ，主轴Ⅳ及两对弧齿锥齿轮组成。267.4自动排屑装置一、排屑装置在数控机床上的作用二．典型排屑装置1．平板链式排屑装置如图7-11a所示，该装置以滚动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。2．刮板式排屑装置如图7-11b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，它带有刮板链板。3．螺旋式排屑装置如图7-11c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进行工作的。277.5典型数控机床的安全防护系统一、弹性皮腔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。287.5典型数控机床的安全防护系统二、铠甲皮腔铠甲皮腔就是在皮腔上面安装了一种性能好、重量小，但运行灵活的钢片防护层的防护装置。297.5典型数控机床的安全防护系统三、钢制伸缩式导轨防护罩如图7-14所示，钢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。307.5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（如图7-15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。31图7-1鼠齿盘式分度工作台l、2、15、16-推杆3-下齿盘4-上齿盘

5、13-推力轴承6-活塞7-工作台8-齿条活塞9-升降液压缸上腔10-升降液压缸下腔11-齿轮12-齿圈14、17-挡块18-分度液压缸右腔19-分度液压缸左腔20、21-分度液压缸进回油管道22、23-升降液压缸进回油管道32图7-2定位销式回转工作台1-工作台2-转台轴3-六角螺钉4-轴套5-活塞6-定位套7-定位销8-液压缸9-齿轮10-活塞11-弹簧12-轴承13-止推螺钉14-活塞15-液压缸16-管道17、18-轴承19-转台座33图7-3开环数控回转工作台1-偏心环2、6-齿轮3-电动机4-蜗杆5-垫圈7-调整环8、10-微动开关9、11-档块12、13-轴承14-液压缸15-蜗轮16-柱塞17-钢球l8、19-夹紧瓦20-弹簧21-底座22-圆锥滚子轴承23-调整套24-支座34图7-4闭环数控回转工作台1-电液脉冲马达2-偏心环3-主动齿轮4-从动齿轮5-销钉6-锁紧瓦7-套筒8-螺钉9-丝杠10-蜗杆11-蜗轮12、13-夹紧瓦14-液压缸15-活塞16-弹簧17-钢球18-底座19-光栅20、21-轴承35图7-5双蜗杆传动结构1-轴向固定蜗杆2-轴向调整蜗杆3、5-调整垫4-锁紧螺母36图7-6KEF250型中空式动力卡盘结构图l-卡爪2-T形块3-平衡块4-杠杆5-连接螺母6-滑体7-法兰盘8-盘体9-扳手10-卡爪座11-防护盘12-法兰盘13-前盖14-液压缸盖15-紧定螺钉16-压力管接头17-后盖18-罩壳19-漏油管接头20-导油套21-液压缸22-活塞23-二防转支架24-导向杆25-安全阀26-中空拉杆37图7-8FKNQ型数控气动等分分度头结构1—转动端齿盘2—定位端齿盘3—滑动销轴4—滑动端齿盘5—镶装套6—弹簧7—无触点传感器8—主轴9—定位轮10—驱动销11—凸块12—定位键13—压板14—传感器15—棘爪16—棘轮17—分度活塞38图7-9FK14160B数控分度头1-调整螺母2-压板3-法兰盘4-活塞5-刹紧信号传感器6-松开信号传感器7-双导程蜗杆8-零位信号传感器9-传感器支座10