数控机床的辅助装置

第七章数控机床的辅助装置7.1数控机床用工作台7.2数控机床用附件7.3数控机床的支承件7.4润滑系统7.5自动排屑装置7.1数控机床用工作台数控机床的圆周进给由回转工作台完成，称为数控机床的第四轴。回转工作台可以与X,Y,Z三个坐标轴联动，从而加工出各种球、圆弧曲线等。回转工作台可以实现精确的自动分度，扩大了数控机床加工范围。回转工作台是数控铣床、数控撞床、加工中心等数控机床不可缺少的重要部件，其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，以使数控机床完成指定的加工工序。常用的回转工作台有数控回转工作台和分度工作台。7.1.1数控回转工作台数控回转工作台进给运动除了可以实现圆周运动之外，还可以完成分度运动。例如加工分度盘的轴向孔，若采用间歇分下一页返回7.1数控机床用工作台度转位结构进行分度，由于它的分度数有限，因而带来极大的不便;若采用数控回转工作台进行加工就比较方便。数控回转工作台的外形和通用工作台几乎一样，但它的驱动是伺服系统的驱动方式。数控回转工作台分为开环和闭环两种。1.开环数控回转工作台如图7-1所示为自动换刀数控立式撞铣床数控回转工作台的结构图。步进电动机3的输出轴上的齿轮2与齿轮6啮合，啮合间隙由偏心环1来消除。齿轮6与蜗杆4用花键结合，花键结合间隙应尽量小，以减小对分度精度的影响。蜗杆4为双导程蜗杆，可上一页下一页返回7.1数控机床用工作台以用轴向移动蜗杆的方法来消除蜗杆4和蜗轮15的啮合间隙。调整时，只要将调整环(两个半圆环垫片)的厚度尺寸改变，便可使蜗杆沿轴向移动。蜗杆4的两端装有滚针轴承，左端为自由端，可以升缩。右端装有两个角接触球轴承，承受蜗杆的轴向力。蜗轮15下部的内、外两面装有夹紧瓦18和19，数控回转台的底座21上固定的支座24内均匀分布着6个液压缸14。液压缸14上端进压力油时，柱塞16下行，通过钢球17推动夹紧瓦18和19将蜗轮夹紧，从而将数控转台夹紧，实现精确分度定位。当需要数控转台实现圆周进给运动时，控制系统发出指令，上一页下一页返回7.1数控机床用工作台使液压缸14上腔的油液流回油箱，在弹簧20的作用下把钢球17抬起，夹紧瓦18和19就松开蜗轮15。柱塞16到上位发出信号，功率步进电动机起动并按指令脉冲的要求，驱动数控转台实现圆周进给运动。当转台做圆周分度运动时，先分度回转再夹紧蜗轮，以保证定位的可靠，并提高承受负载的能力。由于数控转台是根据数控装置发出的指令脉冲信号来控制转位角度，没有其他的定位元件，因此，对开环数控转台的传动精度要求高，传动间隙应尽量小。数控转台设有零点。当进行“回零”操作时，先快速回转运动至挡块11，压合微动开关10，发出“快速回转”变为“慢速回转”的信号;再由挡块9压合微动开关8，发出“慢速回转”变为“点上一页下一页返回7.1数控机床用工作台动步进”的信号;最后由功率步进电动机停在某一固定的通电相位上。从而使转台准确地停靠在零点位置上。数控转台的圆导轨采用大型推力轴承13，使回转灵活。径向导轨由滚子轴承12及圆锥滚子轴承22保证回转精度和定位精度。调整轴承12的预紧力，可以消除回转轴的径向间隙。调整轴承22的调整套23的厚度，可以使圆导轨有适当的预紧力，保证导轨有一定的接触刚度。这种数控转台可做成标准附件，回转轴可以水平安装也可以垂直安装，以适应不同工件的加工要求。2.闭环数控回转工作台闭环数控回转台的结构和开环数控回转台大致相同，其区别上一页下一页返回7.1数控机床用工作台在于闭环数控回转台有转动角度的测量元件(圆光栅或圆感应同步器)。测量结果经反馈与指令值进行比较，按闭环原理进行工作，使转台分度精度更高。如图7-2所示为闭环数控转台的结构图。它由传动系统、间隙消除装置及蜗轮夹紧装置等组成。数控回转工作台是由电液步进电动机1驱动，经齿轮2和4带动蜗轮8，通过蜗杆10使工作台回转。为了尽量消除反向间隙和传动间隙，通过调整偏心环3来消除齿轮2和4啮合侧隙。齿轮4与蜗杆9是靠楔形拉紧圆柱销来连接。这种连接方式能消除轴与套的配合间隙。蜗杆9采用螺距渐厚蜗杆，通过移动蜗杆的轴向位置来调节间隙。这种蜗杆的左右两侧具有不同的螺上一页下一页返回7.1数控机床用工作台距，因此蜗杆齿厚从头到尾逐渐增厚。但由于同一侧的螺距是相同的，所以仍能保持正确的啮合。调整时松开螺母7的锁紧螺钉8使压块6与调整套松开。然后转动调整套11带动蜗杆9做轴向移动。调整后锁紧调整套11和楔形圆柱销5。蜗杆的左右两端都有双列滚针轴承支承，左端为自由端可以仲缩以消除温度变化的影响。右端装有两个推球轴承能轴向定位。当工作台静止时，必须处于锁紧状态。为此，在蜗轮底部装有八对夹紧块12及13，并在底座上均布着八个小液压缸14，夹紧液压缸14的上腔通入压力油，使活塞向下运动，通过钢球17撑开夹紧块12及13，将蜗轮夹紧。当工作台需要回转时，数控系统发出指令，夹紧液压缸14上腔的油流回油箱，上一页下一页返回7.1数控机床用工作台钢球17在弹簧16的作用下向上抬起，夹紧块12和13松开蜗轮，这时蜗轮和回转工作台可按照控制系统的指令作回转运动。数控回转工作台的脉冲当量是指数控回转工作台每个脉冲所回转的角度(度/脉冲)，现在尚未标准化。现有的数控回转工作台的脉冲当量有小到0.001/脉冲，也有大到2/脉冲。设计时应根据加工精度的要求和数控回转工作台直径大小来决定。一般来讲，加工精度越高，脉冲当量应选得越小;数控回转工作台直径越大，脉冲当量应选得越小。但也不能盲目追求过小的脉冲当量。脉冲当量δ选定之后，根据步进电动机的脉冲步距角就可决定减速齿轮个蜗杆副的传动比:上一页下一页返回7.1数控机床用工作台式中z1、z2分别为主动、被动出齿数;z3、z4分别为蜗杆头数和蜗杆齿数。在决定z1、z2、z3、z4时，一方面要满足传动比的要求，同时也要考虑到结构的限制。数控回转工作台的导轨面由大型滚柱轴承支承，并由圆锥滚柱轴承及双列向心圆柱滚子轴承保持回转中心的准确。数控回转工作台设有零点，当它作回零运动时，先用挡铁压下限位开关，使工作台降速，然后由圆光栅或编码器发出零位信号，使工作台准确地停在零位。数控回转工作台可以作任意角度的回转和分度，也可以作连续回转进给运动。上一页下一页返回7.1数控机床用工作台3.双蜗杆回转工作台如图7-3所示为双蜗杆传动结构，用两个蜗杆分别实现对蜗轮的正、反向传动。蜗杆2可作轴向调整(通过旋转安装在轴上的螺母，迫使其左侧的调整套作轴向移动)，使两个蜗杆分别与蜗轮的左右齿面接触，尽量消除正反传动间隙。调整垫3、5用于调整锥齿轮的啮合和间隙。双蜗杆传动虽然较双导程蜗杆及平面圆柱齿轮包络蜗杆传动结构复杂，但普通蜗轮、蜗杆制造工艺简单，承载能力比双导程蜗杆大。7.1.2分度工作台分度工作台的分度、转位和定位工作，是按照控制系统的指上一页下一页返回7.1数控机床用工作台令自动地进行，每次转位回转一定的角度(5º,10º,15º,30º,45º,90º,180º等)，但实现工作台转位的机构都很难达到分度精度的要求，所以要有专门的定位元件来保证。因此定位元件往往是分度工作台的关键。常用的定位元件有齿盘定位、反靠定位、插销定位和钢球定位等几种。

分度工作台的分度精度要求较高(普通级±10″、精密级±5″、高精密级士±3″、）。它只能完成分度运动，不能实现圆周进给。1.齿盘定位的分度工作台(1)齿盘定位的分度工作台工作原理上一页下一页返回7.1数控机床用工作台齿盘定位的分度工作台能达到很高的分度定位精度，一般可达最高。能承受很大的外载，定位刚度高，精度保持性好。实际上，由于齿盘啮合脱开相当于两齿盘对研过程。也用于组合机床和其他专用机床。THK6370型自动换刀数控卧式撞铣床分度工作台的结构，主要由一对分度齿盘、升夹液压缸、活塞、液压马达、蜗杆副和减速齿轮副组成。分度转位动作包括:①工作台抬起，齿盘脱离啮合，完成分度前的准备工作。②回车专分度。③工作台下降，齿.盘重新啮合，完成定位夹紧。上一页下一页返回7.1数控机床用工作台多齿盘在使用中有很多的优点:①定位精度高。大多数多齿盘采用向心多齿结构，它既可以保证分度精度，同时又可以保证定心精度，而且不受轴承间隙及正反转的影响，一般定位精度可达±3″，而高精度的可在±0.3″“以内。同时重复定位精度即高又稳定。②承载能力强，定位刚度好。由于是多齿同时啮合，一般啮合率不低于90%，每齿啮合长度不少于60%。③齿面的磨损对定位精度的影响不大，随着不断的磨合定位精度不仅不会下降，而且有可能提高，因而使用寿命也较长。上一页下一页返回7.1数控机床用工作台④适用于多工位分度。由于齿数的所有因数都可以作为分度工位数，因此一种多齿盘可以用于分度数目不同的场合。多齿盘分度工作台除了具有上述优点外，也有以下不足之处:①其主要零件，多齿端面齿盘的制造比较困难，其齿形及形位公差要求很高，而且成对齿盘的研磨工序很费工时，一般要研磨几十小时以上，因此生产率低、成本也较高。②在工作时动齿盘要下降、转位、定位及夹紧。因此多齿盘分度工作台的结构也相对的要复杂些。但是从综合性能来衡量，由于它能使一台加工中心的主要指标(即加工精度)得到保证，因此目前在卧式加工中心上仍在采用。上一页下一页返回7.1数控机床用工作台③多齿盘的分度角度多齿的分度可实现分度角度为:θ=360°/z式中θ-可实现的分度数(整数);z-多齿盘齿数。2.鼠牙盘分度工作台鼠齿.盘式分度工作台是由工作台面、底座、压紧液压缸、鼠齿.盘、伺服电动机、同步带轮和齿轮转动装置等零件组成，如图7-4所示。鼠齿盘是保证分度精度的关键零件，每个齿盘的端面带有数目相同的三角形齿,当两个i齿盘啮合时，能够自上一页下一页返回7.1数控机床用工作台动确定轴向和径向的相对位置。机床需要分度工作时，数控装置就发出指令，电磁铁控制液压阀，使压力油经孔23进入到工作台7中央的夹紧液压缸下腔10推动活塞6向上移动，经推力轴承5和13将工作台7抬起，上下两个鼠齿轮盘4和3脱离啮合，与此同时，在工作台7向上移动过程中带动内齿轮12向上套入齿轮11，完成分度前的准备工作。当工作台7上升时，推杆2在弹簧力的作用下向上移动使推杆1能在弹簧作用下向右移动，离开微动开关S2，使S2复位，控制电磁阀使压力油孔21进入分油缸左腔19，推动齿条活塞8向右移动，带动与齿条相啮合的齿轮11作逆时针方向转动。由上一页下一页返回7.1数控机床用工作台于齿轮11已经与内齿轮12相啮合，分度台也将随着转过相应的角度。回转角度的近似值将由微动开关和挡块17控制，开始回转时，挡块14离开推杆15使微动开关S1复位，通过电路互锁，始终保持工作台处于上升位置。

当工作台转到预定位置附近，挡块17通过16使微动开关S:工作。控制电磁阀开启使压力油孔22进入到压紧液压缸上腔9。活塞3带动工作台7下降，上鼠齿盘4与下鼠齿盘3在新的位置重新啮合，并定位压紧。液压缸下腔10的回油经节流阀可限制工作台的下降速度，保持齿面不受冲击。上一页下一页返回7.1数控机床用工作台当分度工作台下降时，通过推杆2及1的作用启动微动开关S2，分度液压缸由腔18通过油孔20进压力油，活塞齿条8退回。齿轮11顺时针方向转动时带动挡块17及14回到原处，为下一次分度工作做好准备。此时内齿轮12已同齿轮11脱开，工作台保持静止状态。总结以上鼠齿盘式分度工作台作分度运动，其具体工作过程可分为以下三个步骤:①分度工作台抬起。数控装置发出分度指令，工作台中央的压紧液压缸下腔通过油孔进压力油，活塞向上移动，通过钢球将分度工作台抬起，两齿.盘脱开。抬起开关发出抬起完成信号。上一页下一页返回7.1数控机床用工作台②工作台回转分度。当数控装置接收到工作台抬起完成信号后，立即发出指令让伺服电动机旋转，通过同步齿形带及齿轮带动工作台旋转分度，直到工作台完成指令规定的旋转角度后，电动机停止旋转。③分度工作台下降，并定位夹紧。当工作台旋转到位后，由指令控制液压电磁阀换向使压紧液压缸上腔通过油孔进入压力油。活塞带动工作台下降，鼠齿盘在新的位置重新啮合，并定位夹紧。夹紧开关发出夹紧完成信号。液压缸下腔的回油经过节流阀，以限制工作台下降的速度，保护齿面不受冲击。上一页下一页返回7.1数控机床用工作台鼠齿盘式分度工作台作回零运动时，其工作过程基本与上相同。只是工作台回转挡铁压下工作台零位开关时，伺服电动机减速并停止。鼠齿.盘式分度工作台与其他分度工作台相比，具有重复定位精度高、定位刚度好和结构简单等优点。鼠齿盘的磨损小，而且随着使用时间的延长，定位精度还会有进一步提高的趋势，因此在数控机床上得到了广泛应用。3.插销式分度工作台如图7-5所示是自动换刀数控卧式撞铣床的分度工作套。分度工作台1位于长方形工作台10的中间，在不单独使用分度工作台1时，两个工作台可以作为一个整体工作台来使用。这种工上一页下一页返回7.1数控机床用工作台作台的定位分度主要靠定位销和定位孔来实现。在工作台1的底部均匀分布着八个削边圆柱定位销7，在工作台底座21上制成有一个定位孔衬套6以及供定位销移动的环形槽。其中只能有一个定位销7进入定位衬套6中，其余一七个定位销则都在环形槽中。因为八个定位销在圆周上均匀分布，之间间隔为45°，因此工作台只能作二、四、八等分的分度运动。分度时，数控装置发出指令，由电磁阀控制下底座13上的六个均匀分布锁紧液压缸8中的压力油经环形槽流向油箱，活塞11被弹簧12顶起，工作台1处于松开状态。与此同时，间隙消除液压缸5卸荷，压力油经管道18流入中央液压缸17,使活塞16上升，并通过螺柱15由支座4把止推轴承2。向上抬起，顶上一页下一页返回7.1数控机床用工作台在底座21上，通过螺钉3、锥套2使工作台1抬起。固定在工作台面上的定位销7从定位套6中拔出，作好分度前的准备工作。工作台1抬起之后，数控装置在发出指令使液压马达转动，驱动两对减速齿轮，带动固定在工作台1下面的大齿轮9回转，进行分度。在大齿轮9上每45°间隔设置一挡块。分度时，工作台先快速回转，当定位销即将进入规定位置时，挡块碰撞第一个限位开关，发出信号使工作台减速，当挡块碰撞第二个限位开关时，工作台停止回转，此刻相应的定位销7正好对准定位孔衬套6。分度工作台的回转速度由液压马达和液压系统中的单向节流阀调节。上一页下一页返回7.1数控机床用工作台完成分度后，数控装置发出信号使中央液压缸17卸荷，工作台1靠自重下降。相应的定位销7插入定位孔衬套6中，完成定位工作。定位完毕后消除间隙液压缸5通入压力油，活塞向上顶住工作台1消除径向间隙。然后使锁紧液压缸8的上腔通入压力油，推动活塞杆11下降，通过活塞杆上的T形头压紧工作台。至此分度工作全部完成，机床可以进行下一工位的加工。工作台的回转轴支承是滚针轴承19和径向有1：12锥度的加长型圆锥孔双列圆柱滚子轴承140轴承19装在支座4内，能随支座4作上升或下降移动。当工作台抬起时，支座4所受推力的一部分由推力轴承2。承受，这就有效地减少了分度工作台上一页下一页返回7.1数控机床用工作台回转时的摩擦力矩，使转动更加灵活。轴承14内环由螺母3固定在支座4上，并可以带着滚柱在加长的外环内作l5mm的轴向移动，当工作台回转时它就是回转中心。7.1.3工作台一般所讲的工作台是不回转的，其形状一般为长方形，如图7-6所示。1,2,4槽为装夹用T形槽,3槽为基准T形槽。1.工作台纵向传动机构工作台纵向传动机构如图7-7所示。交流伺服电动机20的轴上装有圆弧齿同步齿形带轮19，通过同步齿形带14和装在丝杠右端的同步齿形带轮11带动丝杠旋转，使底部装有螺母1的工作台4移动。同步齿形带轮与电动机轴，以及与丝杠之间采用上一页下一页返回7.1数控机床用工作台锥环无键式连接，这种连接方法不需要开键槽，而且无间隙，对中性好。滚珠丝杠两端采用角接触球轴承支承，左端为一个7602025TN/P4轴承，右端支承采用三个7602030TN/P4TFTA轴承，精度等级P4，径向载荷由三个轴承分担。两个开口向右的轴承6,7承受向左的轴向载荷;开口向左的轴承8承受向右的轴向载荷。轴承的预紧力由轴承7,8的内、外圈轴向尺寸差实现。旋转螺母10，通过挤压隔套将轴承内圈压紧;此时由于外圈比内圈轴向尺寸稍短，仍有微量间隙;转动螺钉9，使法兰盘12做轴向移动，以压紧轴承外圈，由此得到预紧力。调整时修磨垫片13的厚度即可。上一页下一页返回7.1数控机床用工作台丝杠左端的角接触球轴承除承受径向载荷外，还通过螺母3的调整，使丝杠产生预拉升，以提高丝杠的刚度，减少丝杠的热变形。5为工作台纵向移动时的限位挡铁。2.升降台传动机构及自动平衡机构如图7-8所示是升降传动部分。交流伺服电动机1经齿形带轮2、3将运动传到轴Ⅶ，轴Ⅶ的右端的弧齿锥齿轮7带动锥齿轮8转动，使垂直滚珠丝杠Ⅶ旋转，升降台实现上升下降。传到轴珊采用左、中、右三点支承，其轴向定位由中间支承的一对角接触球轴承来保证，由螺母4锁定轴承与传动轴的轴向位置，并对轴承预紧，预紧量用修磨两轴承的内外圈之间的隔套5,6的厚度来保证。传动轴的轴向定位由螺钉25调节。垂直上一页下一页返回7.1数控机床用工作台滚珠丝杠螺母副的螺母24由支承套23固定在机床底座上，丝杠通过锥齿轮8与升降台连接，其支承由深沟球轴承9和角接触球轴承10承受径向载荷;由T)级精度的推力圆柱滚子轴承11承受轴向载荷。注意，图中的轴仄的实际安装位置是在水平面内，与轴Ⅸ的轴线呈90º相交(图中为展开画法)。其右端为自动平衡机构。设置平衡机构是因为滚珠丝杠无自锁能力，垂直放置时，移动部件会因自重而自动下移。因此，除升降台驱动电动机带有制动器外，在传动机构中还安装有自动平衡机构，一方面防止升降台因自重下落，另外还能平衡上升、下降时的驱动力。有制动器外，在传动机构中还安装有自动平衡机构，一上一页下一页返回7.1数控机床用工作台方面防止升降台因自重下落，另外还能平衡上升、下降时的驱动力。升降台的自动平衡装置结构如图7-8所示(右端部分)，由自锁器和单向超越离合器组成。其工作原理是:丝杠旋转时，锥齿轮8带动锥齿轮12转动，通过轴XI上的键，带动单向超越离合器的星轮21转动。工作台上升时，星轮21的转向使滚子13脱离由星轮21和超越离合器的外环14所构成的楔缝，外环14不随星轮21转，自锁器不起作用。当工作台下降时，星轮21的转向是使滚子13在星轮21和超越离合器的外环14所构成的楔缝内，使外环14随轴Ⅸ一起转动。上一页下一页返回7.1数控机床用工作台外环14与两端固定不动的摩擦环15,22(由防转销20固定)形成相对运动，在碟形弹簧19的作用下，产生摩擦力，增加升降台下降时的阻力，起自锁作用，并使上下运动的力量平衡。调整时，先拆端盖17，松开螺钉16，转动螺母18，压紧碟形弹簧19，即可增大自锁力。调整前需用辅助装置支承升降台。上一页返回7.2数控机床用附件7.2.1卡盘1.三爪卡盘如图7-9所示为三爪卡盘，它是最常用的车床通用卡具，三爪卡盘最大的优点是可以自动定心，夹持范围大，装夹速度快，但定心精度存在误差，不适于同轴度要求高的工件的二次装夹。为防止车削时因工件变形和振动而影响加工质量，工件在三爪自定心卡盘中装夹时，若工件直径≤30mm，其悬伸长度不应大于直径的3倍;若工件直径＞30mm，其悬仲长度不应大于直径的4倍。同时也可避免工件被车刀顶弯、顶落而造成打刀事故。下一页返回7.2数控机床用附件三爪自定心卡盘上安装大直径工件时，不宜用正爪装夹(如图7-9(a)所示)。三爪自定心卡盘的卡爪可装成正爪和反爪，卡爪仲出卡盘圆周一般不应超过卡爪长度的1/3，否则卡爪与平面螺纹只有1~2牙啮合，受力时容易使卡爪的牙齿碎裂。故在装夹大直径工件时，应尽量采用反爪装夹(如图7-9(b)所示)。当较大的空心工件需车外圆时，可使三个卡爪作离心移动，把工件内孔撑住车削。2.液压动力卡盘为提高生产率和减轻劳动强度，数控车床广泛采用液压自定心卡盘。如图7-10所示，当数控装置发出夹紧和松开指令时，直接由电磁阀控制压力油进入缸体的左腔或右腔，使活上一页下一页返回7.2数控机床用附件塞向左或向右移动，并由拉杆2通过主轴通孔拉动主轴前端卡盘上的滑体3,滑体3又与三个可在盘体上T型槽内作径向移动的卡爪滑座4(图7-10中仅画出一个)以斜楔连接。这样，主轴尾部缸体内活塞的左右移动就转变为卡爪滑座的径向移动，再由装在滑座上的卡爪将工件夹紧和松开。又因三个卡爪滑座径向移动是同步的，故装夹时能实现自动定心。这种液压动力卡盘夹紧力的大小可通过调整液压系统的油压进行控制，以适应棒料、盘类零件和薄壁套简零件的装夹。另外，该种卡盘还具有结构紧凑、动作灵敏、能实现较大压紧力的特点。上一页下一页返回7.2数控机床用附件3.可调卡爪式卡盘可调卡爪式卡盘的结构如图7-11所示。基体卡座2上对应配有不悴火的卡爪1，其径向夹紧所需位置可以通过卡爪上的端齿和螺钉单独进行粗调整(错齿移动)，或通过差动螺杆3单独进行细调整。为了便于对较特殊的、批量大的盘类零件进行准确定位及装夹，还可按实际需要，通过简单的加工程序或数控系统的手动功能，用车刀将不悴火卡爪的夹持面车至所需的尺寸。4.高速动力卡盘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上一页下一页返回7.2数控机床用附件100000r/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。随着卡盘的转速提高，由卡爪、滑座和紧固螺钉组成的卡爪组件离心力急剧增大，卡爪对零件的夹紧力下降。试验表明:手380的楔式动力卡盘在转速为2000r/min时，动态夹紧力只有静态的1/4。增大动态夹紧力有如下几种途径:一是加大静态夹紧力，但这会消耗更多的能源和因夹紧力过大造成零件变形;二是减轻卡爪组件质量以减小离心力，为此常采用斜齿条式结构;三是增加离心力补偿装置，利用补偿装置的离心力抵消卡爪组件离心力造成的夹紧力损失。二、三是常用的两种方式。上一页下一页返回7.2数控机床用附件KEF250型中空式动力卡盘动作原理介绍如下。如图7-12所示为KEF250型中空式动力卡盘结构图，右边为KEF250型卡盘，左边为P24160A型液压缸。这种卡盘的动作原理是:当液压缸21的右腔进油使活塞22向左移动时，通过与连接螺母5相连接的中空拉杆26，使滑体6随连接螺母5一起向左移动，滑体上有二组斜槽分别与三个卡爪座10相啮合，借助10°的斜槽，卡爪座10带着卡爪1向内移动夹紧工件。反之，当液压缸21的左腔进油使活塞22向右移动时，卡爪座10带着卡爪1向外移动松开工件。当卡盘高速回转时，卡爪组件产生的离心力使夹紧力减少。与此同时，平衡块3产生的离心力通过杠杆4(杠杆力臂比2：1)变成压向卡爪座的夹紧了1，上一页下一页返回7.2数控机床用附件平衡块越重，其补偿作用越大。为了实现卡爪的快速调整和更换，卡爪1和卡爪座10采用端面流形齿的活爪连接，只要拧松卡爪1上的螺钉，即可迅速调整卡爪位置或更换卡爪。7.2.2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简两部分组成。尾座体可在床身上移动和固定。尾座套简前端安装顶针，套简可以自动仲出和缩回，实现顶尖对工件的支撑作用。如图7-13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后，用拉杆加以夹紧定位。顶尖装在套简的锥孔中。尾座套简安装在尾座体上一页下一页返回7.2数控机床用附件的圆孔中，并用平键导向，所以套简只能轴向移动。在尾座套简尾部的孔中装有一活塞杆与尾座套简一起构成一个液压缸。当套简液压缸左腔进压力油时，右腔内的油回油，套简向前仲出;当液压缸右腔中进压力油时，左腔中的油回油，套简向后回缩。液压回路的控制由机床电气控制系统控制液压元件中的中磁换向阀来实现。套筒上还装有接盘和撞块杆，当套筒仲出和回缩时压下前、后极限行程开关，以停止套简的运动。7.2.3分度头数控分度头是数控铣床和加工中心等常用的附件。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上一页下一页返回7.2数控机床用附件动，以使数控机床能完成指定的加工工序。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，套类工件。数控分度头可以由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系列数控分度头角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。2.工作原理上一页下一页返回7.2数控机床用附件如图7-14所示的FKNQ160型数控气动等分分度头的动作原理如下:滑动端齿盘4的前腔通入压缩空气后，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下方有两个传感器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的后腔通入压缩空气，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l0返回过程中插入定位轮9的槽中，以防转过位。上一页下一页返回7.2数控机床用附件如图7-15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(活塞右侧)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(活塞左侧)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，零位信号传感器8发出零位到位信号。7.2.4常用铣削刀柄加工中心的主轴锥孔通常分为两大类，即锥度为7：24的通用系统和1：10的HSK真空系统。因此对应主轴锥孔的刀柄也有如下两种:上一页下一页返回7.2数控机床用附件1.,7∶24锥度的通用刀柄锥度为7∶24的通用刀柄通常有五种标准和规格，即NT(传统型),DIN69871(德国标准)、ISO7388/1国际标准),MASBT(日本标准)以及AVSI/ASME(美国标准)。NT型刀柄的德国标准为DIN2080，是在传统型机床上通过拉杆将刀柄拉紧，国内也称为ST;其他四种刀柄均是在加工中心上通过刀柄尾部的拉钉将刀柄拉紧。目前国内使用最多的是DIN69871型(即JT)和MASBT型两种刀柄。DIN69871型的刀柄可以安装在DIN69871型和AVSI/ASME主轴锥孔的机床上，ISO7388/1型的刀柄可以安装在DIN69871型,ISO7388/1和ANSI/ASME主轴锥孔的机床上一页下一页返回7.2数控机床用附件上，所以就通用性而言，ISO7388/1型的刀柄是最好的。(1)拉钉拉钉有三个关键参数:θ角、长度l以及螺纹CU，如图7-16所示。根据三个关键参数的不同，不同刀柄配备的拉钉也不同。当然，拉钉还有是否带内冷却孔之分。关于刀柄拉钉的角有如下几种情况:MASBT（日本标准)刀柄拉钉B角有45°,60°和90°之分，常用的是45°和60°的;②DIN69871刀柄拉钉(通常称为DIN69872-40/50)θ角只有75°一种;上一页下一页返回7.2数控机床用附件③ISO7388/1刀柄拉钉(通常称为ISO7388/2-40/50)θ角有45°和75°之分;④ANSI/ASME(美国标准)刀柄拉钉θ角有45°,60°和90°之分。关于刀柄拉钉的螺纹G，除ANSI/ASME(美国标准)刀柄拉钉存在有英制螺纹标准外，其他三种均使用公制螺纹，40°刀柄拉钉通常使用M16螺纹，50°刀柄拉钉通常使用M24螺纹。(2)DIV2080型(简称NT或ST)DIN2080是德国标准，即国际标准ISO2583，是我们通常所说NT型刀柄，不能用机床的机械手装刀而用手动装刀。如图7-17所示。上一页下一页返回7.2数控机床用附件(3)DIN69871型(简称JT,DIV,DAT或DV)DIN69871型分为两种，即DIN69871A/AD型和DIN69871B型，前者是中心内冷，后者是法兰盘内冷，其他尺寸相同。如图7-18所示。(4)ISO7388/1型(简称IV或IT)其刀柄安装尺寸与DIN69871型没有区别，但由于ISO7388/1型刀柄的D4值小于DIN69871型刀柄的D4值，所以将ISO7388/1型刀柄安装在DIN69871型锥孔的机床上是没有问题的，但将DIN69871型刀柄安装在ISO7388/1型机床上则有可能会发生干涉。如图7-19所示。上一页下一页返回7.2数控机床用附件(5）MASBT型(简称BT)BT型是日本标准，安装尺寸与DIN69871,ISO7388/1及ANSI完全不同，不能换用。BT型刀柄的对称性结构使它比其他三种刀柄的高速稳定性要好。如图7-20所示(6)ANSIB5.50型(简称CAT)ANSIB5.50型是美国标准，安装尺寸与DIN69871,ISO7388/1类似，但由于少一个楔缺口，所以ANSIB5.50型刀柄不能安装在DIN69871和ISO7388/1机床上，但DIN69871和ISO7388/1刀柄可以安装在ANSIB5.50型机床上。如图7-21所示。上一页下一页返回7.2数控机床用附件2.1∶10的HSK真空刀柄HSK真空刀柄的德国标准是DIN69873，有六种标准和规格，即HSK-A、HSK-B,HSK-C,HSK-D,HSK-E和HSK-F，常用的有三种:HSK-A(带内冷自动换刀)、HSK-C(带内冷手动换刀)和HSK-E(带内冷自动换刀，高速型)7∶24的通用刀柄是靠刀柄的7∶24锥面与机床主轴孔的7∶24锥面接触定位连接的，在高速加工、连接刚性和重合精度三方面有局限性。HSK真空刀柄靠刀柄的弹性变形，不但刀柄的1∶10锥面与机床主轴孔的1:10锥面接触，而且使刀柄的法兰盘面与主轴面也紧密接触，这种双面接触系统在高速加工、连接刚性和上一页下一页返回7.2数控机床用附件重合精度上均优于7∶24的通用刀柄。不论是7:24的通用刀柄还是1:10的HSK真空刀柄，都可以构成整体式和模块式两类刀柄。下面我们以7∶24的通用刀柄来介绍整体式刀柄。整体式刀柄通常有弹簧夹头刀柄、莫氏锥刀柄、钻夹头刀柄、侧固式刀柄、攻丝刀柄、面铣刀柄、强力铣刀柄、整体式撞刀体等。(1)弹簧夹头刀柄即我们通常所说的ER刀柄系统，其型号如图7-22所示。它是目前加工中心上最常用的刀柄，可以用来夹持直柄的钻头、立铣刀以及丝锥等。如图7-23所示。上一页下一页返回7.2数控机床用附件(2)莫氏锥刀柄莫氏锥刀柄分两种:带扁尾型和不带扁尾型，其型号分别如图7-24中(a)和(b)所示。莫氏锥刀柄的内孔有莫氏锥#1~莫氏锥#5共五种锥号规格。如图7-25中(a)和(b)所示。(3)直结式钻夹头刀柄又称为整体式精密钻夹头刀柄，型号如图7-26所示。不需要弹性套简而可以在一个大的尺寸范围内锁紧刀具，具有钻孔、攻丝、立铣以及铰孔等功能。如图7-27所示。(4)侧固式刀柄侧固式刀柄的型号如图7-28所示。它包括两种:铣削平面的侧固式铣刀柄(DIN1835-8)和带20斜削平面的侧固式钻刀柄上一页下一页返回7.2数控机床用附件(DIV1835-E)。如图7-29所示。(5)面铣刀柄面铣刀柄的型号如图7-30所示。其结构如图7-31所示。(6)强力铣刀柄强力铣刀柄的刀体厚实，刚性高振动少;刀头内部带有螺旋槽和窄槽，夹持力强、跳动精度高(5μ以内)并防止刀具高速时脱落。其型号如图7-32所示。主要用于强力铣削、钻孔以及刚性攻丝，同时也可用于夹持直杆撞刀、直杆弹簧夹头延长杆、直杆攻丝夹头。结构如图7-33所示。上一页下一页返回7.2数控机床用附件7.2.5三坐标测量机

三坐标测量机(CoordinateMeasuringMachining，简称CMM)是20世纪60年代发展起来的一种新型高效的精密测量仪器。它的出现，一方面是由于自动机床、数控机床高效率加工以及越来越多复杂形状零件加工需要有快速可靠的测量设备与之配套;另一方面是由于电子技术、计算机技术、数字控制技术以及精密加工技术的发展为三坐标测量机的产生提供了技术基础。1960年，英国FERRAVTI公司研制成功世界上第一台三坐标测量机，到20世纪60年代末，已有近十个国家的三十多家公司在生产CMM，不过这一时期的CMM尚处于初级阶段。进入20世纪80年代后，以ZEISS,LEITZ,DEA、上一页下一页返回7.2数控机床用附件LK、三丰、SIP,FER-RAVTI,MOORE等为代表的众多公司不断推出新产品，使得CMM的发展速度加快。现代CMM不仅能在计算机控制下完成各种复杂测量，而且可以通过与数控机床交换信息，实现对加工的控制，并且还可以根据测量数据，实现反求工程。目前，CMM已广泛用于机械制造业、汽车工业、电子工业、航空航天工业和国防工业等各部门，成为现代工业检测和质量控制不可缺少的万能测量设备。具有如下优点:通用性强，可实现空间坐标点位的测量，方便地测量出各种零件的三维轮廓尺寸和位置精度;测量精度可靠;可方便地进行数据处理与程序控制。上一页下一页返回7.2数控机床用附件1.三坐标测量机的原理三维测量的原理是:将被测物体置于三坐标测量机的测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经过数学运算，求出被测的几何尺寸、形状和位置。如图7-34所示，要测量工件上一圆柱孔的直径，可以在垂直于孔轴线的截面I内，触测内孔壁上三个点(点1,2、3)，则根据这三点的坐标值就可计算出孔的直径及圆心坐标OI;如果在该截面内触测更多的点(点1,2,...,n，n）为测点数)，则可根据最小二乘法或最小条件法计算出该截面圆的圆度误差;如果对多个垂直于孔轴线的截面圆(Ⅰ，II，m，m为测量的截面圆数)进行测量，则根据测得点的坐标值可计算出孔的圆柱上一页下一页返回7.2数控机床用附件度误差以及各截面圆的圆心坐标，再根据各圆心坐标值又可计算出孔轴线位置;如果再在孔端面八上触测三点，则可计算出孔轴线对端面的位置度误差。由此可见，CMM的这一工作原理使得其具有很大的通用性与柔性。从原理上说，它可以测量任何工件的任何几何元素的任何参数。在三坐标测量机上装置分度头、回转台(或数控转台)后，除采用直角坐标系测量外，还可采用极坐标(柱坐标)系测量，因而扩大了测量范围。这种具有X,Y,Z,C四轴的坐标测量机称为四坐标测量机。按照回转轴的数目，也可有五坐标或六坐标(X,Y,Z三轴上各具有一回转轴)测量机。2.三坐标测量机的组成上一页下一页返回7.2数控机床用附件

(1)CMM的组成三坐标测量机是典型的机电一体化设备，它由机械系统和电子系统两大部分组成。①机械系统:一般由三个正交的直线运动轴构成。如图7-35所示结构中，X向导轨系统装在工作台上，移动桥架横梁是Y向导轨系统，Z向导轨系统装在中央滑架内。三个方向轴上均装有光栅尺用以度量各轴位移值。人工驱动的手轮及机动、数控驱动的电动机一般都在各轴附近。用来触测被检测零件表面的测头装在Z轴端部。②电子系统:一般由光栅计数系统、测头信号接口和计算机等组成，用于获得被测坐标点数据，并对数据进行处理。上一页下一页返回7.2数控机床用附件③计算机数字控制型。这类CMM技术水平较高，可像数控机床一样，按照编制好的程序自动测量。(2)按CMM的测量范围分类①小型坐标测量机。这类CMM在其最长一个坐标轴方向(一般为X轴方向)上的测量范围小于500mm，主要用于小型精密模具、工具和刀具等的测量。②中型坐标测量机。这类CMM在其最长一个坐标轴方向上的测量范围为500~2000mm，是应用最多的机型，主要用于箱体、模具类零件的测量。③大型坐标测量机。这类CMM在其最长一个坐标轴方向上的测量范围大于2000mm，主要用于汽车与发动机外壳、航空发动机叶片等大型零件的测量。上一页下一页返回7.2数控机床用附件③大型坐标测量机。这类CMM在其最长一个坐标轴方向上的测量范围大于2000mm，主要用于汽车与发动机外壳、航空发动机叶片等大型零件的测量。(3)按CMM的精度分类①精密型CMM。其单轴最大测量不确定度小于1×10-6L(L为最大量程，单位为mm)，空间最大测量不确定度小于(2~3)×10-6L，一般放在具有恒温条件的i计量室内，用于精密测量。②中、低精度CMM。低精度CMM的单轴最大测量不确定度上一页下一页返回7.2数控机床用附件大体在1×10-4L左右，空间最大测量不确定度为(2~3)×10-4L，中等精度CMM的单轴最大测量不确定度约为1×10-5L，空间最大测量不确定度为(2~3)×10-5L。这类CMM一般放在生产车间内，用于生产过程检测。(4)按CMM的结构形式分类按照结构形式，CMM可分为移动桥式、固定桥式、龙门式、悬臂式、立柱式等。7.2.6机外对刀仪

机外对刀的本质是测量出刀具假想刀尖点到刀具台基准之间在X轴及Z轴方向的距离，即刀具X和Z向的长度。利用机外对刀仪可将刀具预先在机床外校正好，以便装上机床即可以使用，缩短了对刀的辅助时间。上一页下一页返回7.2数控机床用附件如图7-36所示是一种比较典型的机外对刀仪，它可适用于各种数控车床，针对某台具体的数控车床，应制作相应的对刀刀具台，将其安装在刀具台安装座上。这个对刀刀具台与刀座的连结结构及尺寸，应与机床刀架相应结构及尺寸相同，甚至制造精度也要求与机床刀架该部位一致。此外，还应制作一个刀座、刀具联合体，把此联合体装在机床刀架上，尽可能精确地对出X和Z向的长度，并将这两个值刻在联合体表面，对刀仪使用若干时间后就应装上这个联合体作一次调整。机外对刀的大体顺序是:将刀具随同刀座一起紧固在对刀刀具台上，摇动X向和Z向进给手柄，使移动部件载着投影放大镜上一页下一页返回7.2数控机床用附件沿着两个方向移动，甚至假想刀尖点与放大镜中十字线交点重合位置，如图7-37所示，这时通过X向和Z向的微型读数器分别读出X和Z向的长度值，就是这把刀具的对刀长度。如果这把刀具马上使用，那么将它连同刀座一起装到机床某刀位上之后，将对刀长度输到相应刀具补偿号或程序中就可以了。如果这把刀是备用的，应做好记录。7.2.7寻边器与z轴设定器1.寻边器目前，寻边器在数控铣床或加工中心中应用较多。主要有机械式寻边器和光电式寻边器两种类型，如图7-38的(a)和(b)所示。上一页下一页返回7.2数控机床用附件机械式寻边器价格低，但精度不高。光电式寻边器价格较高，精度比机械式寻边器的高。在数控铣床或加工中心中主要用于X向和Y向的对刀，光电式寻边器的使用方法如图7-39所示。其中图7-39（a)为正确使用方法，图7-39(b)和图7-39（c）是错误方法，使用者应特别注意。2.Z轴设定器光电式z轴设定器主要应用在数控铣床或加工中心的z向对刀，同时也可用于X向和Y向的对刀。如图7-40所示为光电式Z轴设定器。光电式z轴设定器的使用方法为:上一页下一页返回7.2数控机床用附件①探测面下方有微调机构，调整高度请用平行块规比测。如图7-41(a)所示。②高精度零件加工，不适合用游标卡尺检测精度。如图7-41(b)所示。③快速进刀至灯亮时，请轻微后退至灯熄，再慢速前进至等亮，以利于确保掌握精度。如图7-41(c)所示。④侧面探测时，请用刀刃之最高点接触探测面。如图7-41(d)所示。上一页返回7.3数控机床的支承件1.对支承件的基本要求支承件的种类很多，它们的形态、几何尺寸和材料是多种多样的，但它们都应满足下列基本要求:(1)刚度支承件刚度是指支承件在恒定载荷和交变载荷作用下抵抗变形的能力。前者称为静刚度，后者称为动刚度。静刚度取决于支承件本身的结构刚度和接触刚度。动刚度不仅与静刚度有关，而且与支承件系统的阻尼、固有频率有关。支承件要有足够的刚度，即在外载荷作用下，变形量不得超过允许值。(2)抗振性支承件的抗振动是指其抵抗受迫振动和自激振动的能力。机床在切削加工时产生振动，将会影响加工质量和刀下一页返回7.3数控机床的支承件具的寿命，影响机床的生产率。振动常成为机床噪声的主要原因之一。因此，支承件应有足够的抗振性，具有合乎要求的动态特性。(3)热变形和内应力支承件应具有较小的热变形和内应力，这对于精密机床更为重要。(4)其他支承件设计时还应便于排屑，吊运安全，合理安置液压、电器部件，并具有良好的工艺性。2.支承件的自身刚度、杭振性与热变形(1)支承件的自身刚度支承件的自身刚度是指抵抗支承件自身变形的能力。支承件的变形主要有弯曲变形和扭转变形，因此支承件的自身刚上一页下一页返回7.3数控机床的支承件度，主要是指支承件的弯曲刚度和扭转刚度。它的大小与支承件的材料、结构形状、几何尺寸以及肋板的布置有关。①为提高支承件自身刚度，在车床上会采用不同方式的肋板来支承机床部件。如图7-42所示为卧式车床肋板的基本形式。如图7-42(a)所示为床身前后壁采用T形肋板连接，主要是提高水平面抗弯强度，多用在强度要求不高的床身上，但这种床身结构简单，铸造工艺性好。如图7-42(b)所示的“一”形肋板具有一定的宽度和高度，在垂直平面内和水平面的抗弯°强度都比前一种好，铸造工艺性也较好，在很多大中型车床上都可看到。上一页下一页返回7.3数控机床的支承件如图7-42(c)所示的斜向肋板在床身的前后壁间呈“W”型，能较大地提高水平面的抗弯和抗扭强度。它对中心距超过1500mm的长床身效果最为显著。当中心距为750~1000mm时，斜肋板的强度与“Ⅱ”形肋板差不多，但铸造较困难，故斜肋板只在长床身中才采用，相邻两斜肋板间的夹角。一般为60º-100º。②肋条的作用与肋板相同，一般将它配置在支承件的内壁上，主要是为了提高局部强度，减少局部变形和薄壁振动。如图7-43所示，肋条也有纵向、横向和斜向的。如图7-43(a)所示的“口”字形肋条最简单，易制造，可用于窄壁和受载较小的床身壁上。上一页下一页返回7.3数控机床的支承件如图7-43(b)所示的纵横肋条直角相交，也易制造，但易产生内应力，广泛用于箱形截面的床身上。如图7-43(c)所示的肋条呈三角形分布，能保证足够的强度，多用于矩形截面床身的宽壁处。如图7-43(d)所示的肋条交叉布置，能提高强度，常用于重要床身的宽壁上。如图7-43(c)所示为蜂窝形肋条，用于平板上，由于各方面能均匀收缩，所以内应力很小。如图7-43(f)所示为“米”字形。如图7-43(g)所示为“井”字肋条，一般铸铁床身采用“井”字形，焊接床身用“米”字形。上一页下一页返回7.3数控机床的支承件通常肋条的厚度一般是床身壁厚的0.7~0.8倍，肋条的高度一般不大于支承件壁厚的5倍(2)支承件的抗振性在设计支承件时，支承件应该具有较高的阻抗性或动强度，使得它在一定幅值周期性激振力作用下，振幅较小。即应该满足静强度和动态特性的需要。并对支承件进行动态分析。(3)支承件的热变形机床工作时产生热量，同时又发散热量。一般情况下，开始机床温度较低，与环境之间温差小，散热较少，故温度升高较快。随着机床温度升高，温差加大，散热也增加，温度的升高逐步减慢，最后稳定到某一温度，这时单位时间内的发上一页下一页返回7.3数控机床的支承件热量等于散热量，即达到了热平衡。机床的温度变化是复杂的周期性变化。温度的变化使机床产生热变形。机床的热变可分为两类，即自由状态热变形和非自由状态热变形。每一类热变形又可包括:由于均匀温升而引起的直线仲长及由于温差或变形差引起的弯曲变形。因为精密机床加工精度要求高，自动机床在加工中不易调整及重型机床较小的温差将引起较大的误差，所以需通过控制发热或使热量均匀分布及改善支承件散热条件等措施来减小热变形对精度的影响，主要有以下几个措施:①散热和隔热。适当加大散热面积，采用风扇、冷却器来加快散热，将主要热源如电动机、液压油箱、变速器移出机上一页下一页返回7.3数控机床的支承件床，在液压马达、液压缸等热源处面加隔热罩，以减少热量的辐射。高精度的机床可安装在恒室内。②均衡温度场。温度不均也影响到机床精度。如当机床床身内油箱温度高于导轨处温度时，应将箱内的油供应给机床导轨润滑，使其流经油沟，保证温度场温度均匀。③对称结构。采用对称结构，可使热变形后对称中心线的位置基本不变，因而有可能减少对精度的影响。如床身采用对称的双山形导轨，则可减少车床溜板箱在水平面内的位移和倾斜。另外，采用热膨胀系数小的材料可以减少热仲长量，采用双层壁结构可以减少热变形等。上一页下一页返回7.3数控机床的支承件3.床身支承和材料下面以立式加工中心的床身为例介绍其结构与材料。(1)立式加工中心的床身一般中、小型立式加工中心都采用固定立柱式，由溜板和工作台实现平面上的两个坐标移动，故床身结构比较简单。当工作台在溜板上移动时，由于床身导轨跨距比较窄，致使工作台在行程两端时容易出现翘曲，影响加工精度。为了避免工作台翘曲，有些立式加工中心增设了辅助导轨。(2)床身的支承通常的支承方式是把床身固定在地基上，并用水平垫铁调整上一页下一页返回7.3数控机床的支承件机床的水平，使之达到水平度0.02~0.04/1000mm、扭曲度0.005~0.014/1000mm，然后拧紧地脚螺栓。由于调整环节多，调机床水平颇费一些时间。另外，考虑到机床就位后，地基变化的可能性，一般都要求机床安装使用半年后，必须重新校验一次机床水平，而在沿海城市则要求使用3个月后校验一次机床水平，然后过半年后再校验一次，以免影响机床精度。这项工作做起来颇为麻烦，但为使机床稳定地长期保持精度，就必须认真地按规定进行。整体式T形床身，亦可用三点支承法支承，如图7-44所示。支承垫必须放置在地基上的大钢板上。这种方式，由于是三上一页下一页返回7.3数控机床的支承件点形成平面，调机床水平比较方便，但是床身的强度要足够，在设计阶段必须作严密的验算。(3)床身材料随着机械加工自动化水平的提高，机床开动率愈来愈高，甚至24h连续运转。这就要求机床导轨即使在恶劣的环境中，其耐磨损和精度保持性均要好，而且床身要有足够的强度。普通精度级加工中心，床身导轨需悴火、磨削，这种床身的材料宜采用HT300铸铁。直线滚动导轨的床身，虽然导轨面不必悴火，但从床身强度要求考虑，亦宜采用HT300铸铁。上一页下一页返回7.3数控机床的支承件精密加工中心床身导轨的精度要求很高，如果仍采用悴火后磨削的方法，将达不到精度要求，故一般都用手工刮研的方法来保证导轨的高精度;需要手工刮研导轨的床身，要选用不经悴火而仍有足够耐磨性的材料。目前常用的材料有磷铜钦耐磨铸铁和高磷耐磨铸铁。这两种材料的刮削性虽不如灰铸铁，但耐磨性却比灰铸铁高1~2倍。除了铸铁床身之外，还有钢板焊接结构的床身。精密加工中心的床身，亦可采用环氧树脂混凝土或硅酸盐混凝土作床身材料，其目的是充分利用混凝土的高阻尼特性和热导率小、性能稳定的特点，并且其价格便宜。上一页下一页返回7.3数控机床的支承件4.立柱(1)对立柱的要求加工中心的立柱主要是用来支承主轴箱，使之沿垂直方向上下移动，并在承受切削力、振动、温度变化等恶劣条件下进行工作。因此，加工中心的立柱要求具有足够的构件强度和良好的抗振性以及抗热变形性。(2)立柱的结构①立式加工中心的立柱。立式加工中心的立柱，因为主轴箱吊挂在立柱一侧，通常采用如图7-45所示形式。平衡主轴箱重量的平衡重块，一般设在立柱内腔，随主轴箱的升降。采取这种平衡方式的加工中心，其立柱内腔是空上一页下一页返回7.3数控机床的支承件的，如图7-46所示。另外，在设计立柱时，还要考虑在运输中固定平衡重物的稳妥可靠的方法。②卧式加工中心的立柱。目前普遍采用的是如图7-47所示的双立柱框架结构形式。小型卧式加工中心，立柱直接固定于床身上，而大、中型卧式加工中心的移动式立柱，则固定于滑座上。主轴箱装在双立柱的开挡间，如图7-48所示，沿立柱导轨上下运动。双立柱框架结构的优点是刚性好，主轴承受切削力时，力的作用点在立柱中央，因此立柱受扭矩力的因素少，加之立柱的对称形状，大大加强了强度;热对称性好，主轴箱上一页下一页返回7.3数控机床的支承件是加工中心的主要热源，而它正好处在双立柱的开挡间，使立柱结构成为热对称形态，这就减少了热变形的影响;稳定性好，由于立柱内部肋板采用框架结构箱式布置，使立柱的抗弯、抗扭刚性以及构件的固有频率都得到提高，避免立柱发生共振。(3)立柱与床身(或滑座)联结立柱与床身(或滑座)的联结，一般都采用螺栓紧固和圆锥销定位方式。为了提高圆锥销的定位效果，必须用专用圆锥销。它是根据所用锥铰刀的实际锥角，配磨圆锥销，以提高圆锥销在锥孔内的接触效果。标准圆锥销，因与实际锥铰刀有角度差别，上一页下一页返回7.3数控机床的支承件接触效果不理想，故在关键定位部不能用标准圆锥销，而必须用专用圆锥销。同时，为了提高立柱与床身(或滑座)的接触强度，通常采取如下措施:①采用预紧力。螺栓联结时，应使结合面保持在不小于2MPa的预紧压力。②提高有效接触面平面度，减小接触面的粗糙度值，以提高结合强度。通常采用刮研或磨削手段来实现。③增加局部强度。在紧固螺栓位置处，加大加厚凸凹缘或增添加强肋。上一页返回7.4润滑系统1.机床润滑系统的特点机床润滑系统在机床整机中占有十分重要的位置，其设计、调试和维修保养，对于提高机床加工精度、延长机床使用寿命等都有着十分重要的作用。现代机床导轨、丝杆等滑动副的润滑，基本上都是采用集中润滑系统。集中润滑系统是由一个液压泵提供一定排量、一定压力的润滑油，为系统中所有的主、次油路上的分流器供油，而由分流器将油按所需油量分配到各润滑点。同时，由控制器完成润滑时间、次数的监控和故障报警以及停机等功能，以实现自动润滑的目的。集中润滑系统的特点是定时、定量、准确、效率高，使用方便可靠，有利于提高机器寿命，保障使用性能。下一页返回7.4润滑系统2.机床润滑系统的分类集中润滑系统按使用的润滑元件可分为递进式润滑系统、阻尼式润滑系统和容积式润滑系统。(1)递进式润滑系统递进式润滑系统主要由泵站、递进片式分流器组成，并可附加控制装置加以监控。其特点是能对任一润滑点的堵塞进行报警并终止运行，以保护设备;定量准确、压力高，不但可以使用稀油，而且还适用于使用油脂润滑的情况。润滑点可达100个，压力可达21MPa。递进式分流器由一块底板、一块端板及最少三块中间板组成。一组阀最多可有8块中间板，可润滑18个点。其工作原理是由上一页下一页返回7.4润滑系统中间板中的柱塞从一定位置起依次动作供油，若某一点产生堵塞，则下一个出油口就不会动作，因而整个分流器停止供油。堵塞指示器可以指示堵塞位置，便于维修。如图7-49所示为递进式润滑系统。(2)单线阻尼式润滑系统此系统适合于机床润滑点需油量相对较少，并需周期供油的场合。它是利用阻尼式分配器，把泵打出的油按一定比例分配到润滑点。一般用于循环系统，也可以用于开放系统，可通过时间的控制，以控制润滑点的油量。该润滑系统非常灵活，多一个润滑点或少一个都可以，并可由用户安装，且当某一点发生阻塞时，不影响其他点的使用，故应用十分广泛。上一页下一页返回7.4润滑系统如图7-50所示为单线阻尼式润滑系统。(3)容积式润滑系统该系统以定量阀为分配器向润滑点供油，在系统中配有压力继电器，使得系统油压达到预定值后发讯，使电动机延时停止，润滑油从定量分配器供给，系统通过换向阀卸荷，并保持一个最低压力，使定量阀分配器补充润滑油，电动机再次起动，重复这一过程，直至达到规定润滑时间。该系统压力一般在50MPa以下，润滑点可达几百个，其应用范围广、性能可靠，但不能作为连续润滑系统。定量阀的结构原理是:由上下两个油腔组成，在系统的高压下将油打到润滑点，在低压时，靠自身弹簧复位和碗形密封将上一页下一页返回7.4润滑系统存于下腔的油压入位于上腔的排油腔，排量为0.1-1.6m1，并可按实际需要进行组合。如图7-51所示为容积式润滑系统。上一页返回7.5自动排屑装置排屑装置是数控机床的必备附属装置，其主要作用是将切屑从加工区域排出数控机床之外。迅速、有效地排除切屑才能保证数控机床正常加工。排屑装置的安装位置一般都尽可能靠近刀具切削区域。如车床的排屑装置，装在回转工件下方;铣床和加工中心的排屑装置装在床身的回水槽上或工作台边侧位置，以利于简化机床或排屑装置结构，减小机床占地面积，提高排屑效率。排出的切屑一般都落人切屑收集箱或小车中，有的则直接排入车间排屑系统。排屑装置的种类繁多，图7-52所示为常见的几种排屑装置。下一页返回7.5自动排屑装置1.平板链式排屑装置(图7-52(a))该装置以滚动链轮牵引钢制平板链带在封闭箱中运转，加工中的切屑落到链带上，经过提升将废屑中的切削液分离出来，切屑排出机床，落人存屑箱。这种装置能排除各种形状的切屑，适应性强，各类机床都能采用。在车床上使用时多与机床切削液箱合为一体，以简化机床结构。平板链式排屑装置是一种具有独立功能的附件。接通电源之前应先检查减速器润滑油是否低于油面线，如果不足，应加人40号全损耗系统用油至油面线。电动机起动后，应立即检查链轮的旋转方向是否与箭头所指方向相符，如不符应立即改正。上一页下一页返回7.5自动排屑装置排屑装置链轮上装有过载保险离合器，在出厂调试时已做了调整。如电动机起动后，发现摩擦片有打滑现象，应立即停止开动，检查链带是否被异物卡住或其他原因。等原因弄清后，可再次起动电动机，如能正常运转，则说明故障已排除;如不能顺利运转，则可从以下两方面找原因:①摩擦片的压紧力是否足够。先检查碟形弹簧的压缩量是否在规定的数值之内;碟形弹簧自由高度为8.5mm，压缩量应为2.6~3mm,若在这个数值之内，则说明压紧力已足够了;如果压缩量不够，可均衡地调紧3只M8压紧螺钉。②若压紧后还是继续打滑，则应全面检查卡住的原因。上一页下一页返回7.5自动排屑装置2.刮板式排屑装置(图7-52(b))该装置传动原理与平板链式的基本相同，只是链板不同，它带有刮板链板。这种装置常用于输送各种材料的短小切屑，排屑能力较强;因其负载大，故需采用较大功率的驱动电动机。3.螺旋式排屑装置(图7-52(c)该装置是采用电动机经减速装置驱动安装在沟槽中的一根长螺旋杆进行驱动的。螺旋杆转动时，