机床基础知识

数控机床基础知识

——课程大纲一.常用物料的认识（机械部分）二.常用物料的认识（电气部分）一.常用物料的认识——机械部分目录1.1铸件1.2功能部件1.3.小零件及标准件一.常用物料的认识铸件是用各种铸造方法获得的金属成型物件，即把冶炼好的液态金属，用浇注、压射、吸入或其它浇铸方法注入预先准备好的铸型中，冷却后经落砂、清理和热处理等，所得到的具有一定形状，尺寸和性能的物件。

立式加工中心、卧式加工中心常用的五大铸件有：机头、立柱、底座、鞍座、工作台。

龙门加工中心常用的七大铸件有：机头、鞍座、横梁、左立柱、右立柱、底座、工作台

1.1铸件一.常用物料的认识立柱机头底座工作台鞍座一.常用物料的认识一.常用物料的认识左立柱右立柱一.常用物料的认识江诚

这里功能部件是指由若干装配在一起的零件所组成。在机械装配过程中，这些零件先被装配成部件，然后才进入总装配。机床的主要功能部件：光机部分主要有主轴、滚珠螺杆、线型滑轨、打刀缸、润滑泵、内防护（伸缩护罩、风琴护罩）等。整机部分主要包括：水泵、油冷机、刀库、四轴等。1.2功能部件功能部件：主轴2023年2月7日

主轴：机床主轴指的是机床上带动工件或工具旋转的轴。机床所用主轴分为皮带式主轴、直结式主轴、内藏式主轴、齿轮式主轴。

现在我们公司加工中心上常用的是皮带式主轴和直结式主轴。皮带式主轴是指主电机通过同步带与主轴连接传递动力，直结式主轴是指主电机通过联轴器与主轴连接传递动力。功能部件：主轴江诚

常见型号：皮带式BT40-8000

直结式BT40-12000

皮带式BT50-6000

传动形式刀柄形式最高转速皮带式主轴直结式主轴功能部件：主轴2023年2月7日齿轮式主轴：BT50-6000功能部件：主轴2023年2月7日主轴图纸：功能部件：滚珠螺杆2023年2月7日

滚珠螺杆（丝杠）：是一种钢珠介于螺帽与螺杆之间做运动，将传统螺杆之滑动接触转换成滚动接触然后在将螺帽内的钢珠回转运动转为直线运动的传动机械组件。滚珠螺杆主要为螺杆、螺帽、钢珠、固定座、刮刷器及回流管所构成的，依其循环系统的不同更分为外循环式、内循环式、端塞循环式滚珠螺杆。我们公司一般使用的是内循环式滚珠螺杆，品牌有HIWIN（上银）、PMI（银泰）、THK等等。功能部件：滚珠螺杆2023年2月7日举例：（HIWIN）上银X轴使用螺杆

型号：R40-8K5-FDC-1050-1347-0.008螺纹方向：右旋螺杆公称直径导程回流圈数法兰式双螺帽特别码螺纹长度螺杆全长精度等级螺帽回流管数功能性部件：导轨2023年2月7日导轨

对导轨的要求：高的导向精度、良好的精度保持性、良好的摩擦特性、运动平稳、高灵敏度、寿命长。一、滑动导轨

摩擦特性好、耐磨性好、运动平稳、工艺性好、速度较低、二、线性导轨

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。

功能性部件：线性滑轨2023年2月7日

线性滑轨：用于直线往复运动场合，由钢珠在滑块与导轨之间做无限滚动循环，负载平台能沿着滑轨轻易的以高精度做线性运动。

功能部件：线性滑轨2023年2月7日举例：PMI(银泰)

YHMC-V8LX轴

型号：MSA30LS2SSF1A+R1720-20/20PII系列名称尺寸滑块种类单支滑轨滑块数密封垫片种类预压形式非标准滑块标记滑轨种类滑轨长度滑轨末端孔距精度等级同平面滑轨使用支数滑轨起始端孔距线性滑轨与滑动导轨2023年2月7日LONGSHENGPRECISIONMACHINNERYCo.,LTD18导轨面有安装直线滚动导轨导轨面由铸铁经过特殊工艺，研磨而成矩形滑动导轨功能性部件：打刀缸、增压缸2023年2月7日

打刀缸是一种增力气液转换装置，压缩空气作用于气缸活塞，产生推力，推动油缸活塞，使高于压缩空气数倍的油压作用于压杆，产生推力，实现机械装置的动作。一般配合使用在皮带式主轴上，作打刀用。打刀缸的主要参数增压缸是能将输入压力变换，以较高压力输出的液压元件。一般配合使用在直结式主轴上，作打刀用。功能性部件：打刀缸、增压缸2023年2月7日2023年2月7日打刀缸：（喜拿卡）

型号：BPTW-10U5S30P13M4.5型号两段行程缸气压缸直径适用机种油压缸直径单缸气压源于6kgf/cm²时的出力近接开关总行程有液位检出装置预压行程功能性部件：打刀缸、增压缸2023年2月7日2023年2月7日2023年2月7日增压缸：（喜拿卡）

型号：BPFW-10U39M70FA10型号两段行程缸气压缸直径适用机种增压油压比有液位检出装置吐出量安装方式预压吐出量功能部件：注油机2023年2月7日

注油机（润滑泵）：用于机床设备中各润滑系统中输送润滑油：通过机床移动多长时间，进行对油路的供给。润滑泵的主要注意多少升容量，是否满足机床的消耗。功能部件：注油机油路图2023年2月7日功能部件：内防护2023年2月7日

内防护：有钢板和不锈钢防护罩、风琴式防护罩，具有密封好，能防铁屑，防冷却液。伸缩护罩风琴护罩

功能部件：水泵2023年2月7日水泵是输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加，主要用来输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等，也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。

衡量水泵性能的技术参数有流量、吸程、扬程、轴功率、水功率、效率等；根据不同的工作原理可分为容积水泵、叶片泵等类型。容积泵是利用其工作室容积的变化来传递能量；叶片泵是利用回转叶片与水的相互作用来传递能量，有离心泵、轴流泵和混流泵等类型。功能部件：水泵2023年2月7日机床上使用水泵多为离心泵。离心泵有立式、卧式、单级、多级、单吸、双吸、自吸式等多种形式。立式泵卧式泵功能部件：水泵2023年2月7日机床上使用水泵主要：工件冷却水泵（主轴环形出水）、主轴中心冷却水泵、底盘冲屑水泵。工件冷却水泵：该系统起工件表面冷却作用，是通过水泵将冷却液吸至主轴箱侧，从竹节管喷至工件表面。功能部件：水泵2023年2月7日主轴环形出水：该配置用于用户加工时对冷却液需求较大时。标准机床的工件表面冷却是通过水泵将冷却液吸至主轴箱侧，从竹节管喷至工件表面。增加环形喷水后，冷却液吸至主轴箱侧后分为两路，一路继续通过竹节管喷出，另一路进主轴后从主轴端面的出水口喷出，冷却工件表面。功能部件：水泵2023年2月7日主轴中心冷却水泵：该系统作为一般冷却方式的补充，特别适合于深孔加工的冷却方式。根据加工需要，通过编程控制该路冷却液的通断，冷却液经主轴及刀具中心直达被加工表面，可大大提高冷却及排屑效果。由于该系统经过主轴送水，且较小的中心出水刀具的出水孔很小，故该系统用水需经过精密离心式过滤机过滤。功能部件：水泵2023年2月7日底盘冲屑水泵：该配置只适用与立式加工中心。作用是将防护底盘上的铁屑通过机床后面竹节管喷出的高压冷却液冲到漏屑口漏出，一般配合排屑器使用。功能部件：油冷机2023年2月7日油冷机：机床主轴单元冷却系统主要的设备。根据其用途有单泵、双泵区分。当主轴长时间高速运转或重切削时，主轴自身旋转摩擦产生的热量及切削发热传导至主轴，使主轴受热而引起热变形，从而导致加工精度丧失。主轴油冷系统是平衡主轴温度的循环冷却，能有效消除各种原因引起的主轴热变形。在用户长时间使用高速切削、重切削或对加工精度要求较高时，建议加装主轴油冷系统。功能部件：油冷机2023年2月7日功能部件：热交换器及电柜空调2023年2月7日热交换器：能保证电气控制系统在运行时产生的热量，通过两组完全分开的空气循环系统将电箱内外热量转移。电柜空调：吸收电控箱内部热空气的热量，对其进行降温、除湿、除尘处理，以达到预定的工作温度，同时，电控箱外循环空气流经冷凝器，将其中的热量排放到空气中去。功能部件：刀库2023年2月7日刀库系统的主要构件刀库系统是提供自动化加工过程中所需之储刀及换刀需求的一种装置；其自动换刀机构及可以储放多把刀具的刀库；改变了传统以人为主的生产方式。由电脑程序的控制，可以完成各种不同的加工需求，如铣削、钻孔、镗孔、攻牙等。大幅缩短加工时程，降低生产成本；这是刀库系统的最大特点。刀库主要是提供储刀位置，并能依程式的控制，正确选择刀具加以定位，以进行刀具交换；换刀机构则是执行刀具交换的动作。刀库必须与换刀机构同时存在，若无刀库则加工所需刀具无法事先储备；若无换刀机构，则加工所需刀具无法自刀库依序更换，而失去降低非切削时间的目的。此二者在功能及运用上相辅相成缺一不可。刀库功能部件：刀库2023年2月7日刀库的容量、布局，针对不同的机床，其形式也有所不同，根据刀库的容量、外型和取刀方式可概分为以下几种：

a、斗笠式刀库一般只能存16-24把刀具，斗笠式刀库在换刀时整个刀库向主轴移动。当主轴上的刀具进入刀库的卡槽时，主轴向上移动脱离刀具，这时刀库转动。当要换的刀具对正主轴正下方时主轴下移，使刀具进入主轴锥孔内，夹紧刀具后，刀库退回原来的位置。功能部件：刀库2023年2月7日

b、圆盘式刀库圆盘式刀库通常应用在小型立式综合加工机上。“圆盘刀库”一般俗称“盘式刀库”，以便和“斗笠式刀库”、“链条式刀库”相区分。圆盘式的刀库容量不大，顶多二、三十把刀。需搭配自动换刀机构ATC(AutoToolsChange)进行刀具交换。功能部件：刀库2023年2月7日功能部件：刀库2023年2月7日c、链条式刀库链条式刀库的特点是可储放较多数量之刀具，一般都在20把以上，有些可储放120把以上。它是藉由链条将要换的刀具传到指定位置，由机械手将刀具装到主轴上。换刀动作均采用马达加机械凸轮的结构，此设计之结构简单、动作快速、确实、可靠，但是价格较高，通常为客制化产品。功能部件：排屑器2023年2月7日数控机床排屑机排屑器分为链板式排屑机、刮板式排屑机、螺旋式排屑机、永磁性排屑机。造型主要与钣金、排屑机电机的型号有关。链板式排屑机可处理各类切屑。功能部件：排屑器2023年2月7日

刮板排屑机是铜、铝、铸铁等碎屑除送之最适合机型，在处理磨削加工中的金属砂粒、磨粒，以及各种金属碎屑效果比较好。功能部件：排屑器2023年2月7日

螺旋式排屑机主要用于机械加工过程中金属、非金属材料所切割下来的颗粒状、粉状、块状及卷状切屑的输送。可用于数控车床、加工中心或其它机床安放空间比较狭窄的地方。与其他排屑装置联合使用，可组成不同结构型式的排屑系统。功能部件：数控转台2023年2月7日又称第四轴、小五轴。当客户加工零件需回转加工或翻面加工时选择，可提高一次装夹时的加工范围，减少多次装夹引起的装配误差，能提高多面加工时的相对位置精度。加工效率较高。转台种类较多，主要根据客户工件进行选择，机床的大小对转台大小也有限制。第四轴，可带动工件旋转，使工件的多个待加工面处于与主轴垂直位置。功能部件：光栅尺2023年2月7日光栅尺：将原机床的半闭环系统提升为全闭环系统。直接检测至移动部件上。作用是提高机床的定位及重复定位精度。功能部件：光栅尺2023年2月7日关于全闭环与半闭环的区别如下图所示：对于半闭环系统，伺服系统通过电机上的编码器发出的信号判断当前移动部件的位置并加以控制。如在电机输出转速后，系统无法检测联轴器、丝杆直到移动单位的实际位移。全闭环系统的私服系统则是检测移动单位的实际移动距离并加以控制，故其定位及重复定位精度高。功能部件：侧铣头及万能铣头2023年2月7日龙门侧铣头分为手动铣头、半自动铣头及万能铣头。手动铣头及半自动铣头的主要作用是改变主轴与工件的相对位置，从而扩大一次装夹的加工范围。如手动90°铣头将主轴垂直与工作台面的关系改为平行与工作台，使机床可加工工件垂直与工作台的面。万能铣头可作为机床的第五轴使用，大幅度提高机床的加工范围，使机床可加工更为复杂的工件。功能部件：侧铣头及万能铣头2023年2月7日普通铣头的切削方向侧铣头万能铣头侧铣头切削方向普通铣头

功能部件：液压系统2023年2月7日

实现油压控制机械动作的装置，如第四轴夹松、刀塔正反转，尾座进出等。侧边油压箱盖电磁阀组（帶液压调节）油压表虑罐（虑网）压力开关油压箱中压冷气机出油口注油口（内藏油压过滤）油面计马达功能部件：平衡系统2023年2月7日

重力轴采出力均匀之双配重油缸设计，并搭配高响应蓄压系统，重力轴高速进给之平滑性，实现高加减速机能。功能部件：气源过滤器2023年2月7日

减压过滤空气空气干燥给空气给油常用物料的认识零件是组成机械和机器的不可分拆的单个制件，其制造过程一般不需要装配工序。如：轴承压盖、间隔环、压块、缓冲垫、马达固定板，配重导杆等。标准件是指结构、尺寸、画法、标记等各个方面已经完全标准化，并由专业厂生产的常用的零（部）件，如螺纹件、键、销、滚动轴承等等。

1.3小零件及标准件2023年2月7日常用物料的认识2023年2月7日小零件及标准件2023年2月7日1、螺纹件：a、内六角头螺钉：是头部有一个六角型内孔的螺钉，以六角尺插入内孔后才能拧紧或松动。内六角螺钉最常使用的是圆柱头螺钉，头径约螺纹主要直径的1.5倍，其他头型包括使表面美观的半圆头螺钉和适用于锥形螺丝孔的平头螺钉。沉孔设计允许螺钉头不需要外露在被固定的物件表面也还能够转动了，故多使用在表面较小，传统板手不便使用的地方。螺栓标记:M6X0.75PX16L公称直径6mm螺距0.75mm（细牙）粗牙螺距为1mm，可不标螺栓长度16mm小零件及标准件2023年2月7日b、紧定螺钉：固定机件相对位置用的一种螺钉。螺钉头端有开槽和内六角之分；螺钉尾有锥端、平端与长圆柱端之分。一般机床上常用内六角锥端紧定螺钉。小零件及标准件2023年2月7日2、平键：根据用途不同，可分为普通平键、导向平键和滑键三种。普通平键主要是靠两个侧面来传递动力。它用途最广，因为其结构简单，拆装方便，对中性好，适合高速、承受变载、冲击的场合。普通平键分为三种形式：圆头普通平键（A型）、方头普通平键（B型）、单圆头普通平键（C型）。标记示例：A型：b(键宽)xh(键高)Xl(键长)B型：BbXhXlC型：CbXhXl小零件及标准件2023年2月7日3、销：用作定位及固定，主要有圆锥及圆柱销。4、轴承：它的功用是支撑轴及轴上零件，保持轴的旋转精度，减少转轴与支撑之间的摩擦和磨损。根据轴承处相对运动表面的摩擦性质，轴承可分为滑动轴承和滚动轴承。小零件及标准件2023年2月7日滚动轴承一般是由内圈1、外圈2、滚动体3和保持架4组成。多数情况下，外圈不转动，内圈与轴一起转动。当内外圈之间相对旋转时，滚动体沿着滚道滚动。保持架使滚动体均匀分布在滚道上，并减少滚动体之间的碰撞和磨损。小零件及标准件2023年2月7日滚动轴承按所能承受载荷的方向可分为向心轴承和推力轴承。深沟球轴承小零件及标准件2023年2月7日推力角接触球轴承小零件及标准件2023年2月7日a、深沟球轴承：它最常用的滚动轴承。它的结构简单，使用方便，主要承受径向载荷，也可同时承受径向载荷和轴向载荷。标记示例：6208类型代号深沟球轴承尺寸系列代号（02）宽度系列代号0省略，直径系列代号为2内径代号内径d=8X5=40mm小零件及标准件2023年2月7日b、推力角接触球轴承：接触角一般为60°常用的推力角接触球轴承一般为双向推力角接触球轴承，主要用于精密机床主轴，一般与双列圆柱滚子轴承一起配合使用，可承受双向轴向载荷，具有精度高，刚性好，温升低，转速高，装拆方便等优点。标记示例(NSK轴承)

25TAC62BSUC10PN7B轴承内径：25mm轴承形式记号轴承外径62mm内部样式记号组合记号万能组合精度记号预紧记号标准预紧小零件及标准件2023年2月7日ROTEX-GS4098ShA-GS2.5-DIA40/2.5-DIA35注意：主要依据前后端的内径确认规格。小零件及标准件2023年2月7日62伺服用联轴器之种类刚性超超扭转刚性构造致密安裝误差所造成之反作用力大金属弹片（单弹片）超高扭转刚性构造致密稍微容许安装误差金属弹片（双弹片）高扭转刚性容许安装误差大安装误差之轴反作用力小金属蛇腹式高扭转刚性安装误差的耐久性差轴反作用力小小零件及标准件2023年2月7日63直线切槽式中扭转刚性安装误差之耐久性差安装误差的轴反作用力中等螺旋切槽式中扭转刚性挠性优安装误差的轴反作用力中等销衬套式（十字连杆）中扭转刚性挠性大安装误差的轴反作用力小

会产生背隙欧丹式小扭转刚性挠性大安装误差的轴反作用力小

会产生背隙小零件及标准件2023年2月7日6464德国ZF双速齿轮箱減速机小零件及标准件2023年2月7日油压软管高压球阀（扳手与主体分开）球塞凡而（母头）銅停止阀（公母头）连接头（T型母牙）连接头（母牙）直型卜申连接头（T型母牙）连接头/直型（公头PT*PT）连接头/直型（公头PT*PS）连接头/直型（公头PT*PT）连接头/弯型（公头PT*PT）油压软管及油管接头一小零件及标准件2023年2月7日油压软管及油管接头一喉扣钢丝透明管纤维透明管堵头软管中接头扣压式软管接头刀具2023年2月7日机床根据加工情况选择不同的刀具。二.常用物料的认识——电气部分2023年2月7日目录2.1控制器分类2.2电气功能部件2.3.电气元件等二.常用物料的认识——电气部分2023年2月7日目录2.1控制器分类2.2电气功能部件2.3.电气元件等二.常用物料的认识

2.1控制器分类数控系统是数字控制系统的简称，英文名称为（NumericalControlSystem），根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。通过利用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制，它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和开关量。计算机数控（Computerizednumericalcontrol,简称CNC）系统是用计算机控制加工功能，实现数值控制的系统。CNC系统根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。CNC系统由数控程序、输入装置、输出装置、计算机数控装置（CNC装置）、可编程逻辑控制器（PLC）、主轴驱动装置和进给（伺服）驱动装置（包括检测装置）等组成。2023年2月7日二.常用物料的认识数控机床的工作原理与基本构成2023年2月7日二.常用物料的认识数控机床的系统组建:控制系统2023年2月7日二.常用物料的认识常见的数控系统有：三菱：FANUC：西门子：常见数控系统三菱FANUC西门子常用型号M70A0IMD0I-MateMD828D高端型号M700系列31i840D2023年2月7日功能部件：三菱系统2023年2月7日功能部件：三菱系统2023年2月7日功能部件：FANUC系统2023年2月7日功能部件：FANUC系统2023年2月7日功能部件：FANUC系统2023年2月7日功能部件：FANUC系统2023年2月7日功能部件：FANUC系统2023年2月7日功能部件：FANUC系统2023年2月7日功能部件：FANUC系统2023年2月7日功能部件：FANUC系统2023年2月7日功能部件：西门子系统系统：SINUMERIK828DBASICM/T

驱动：SINAMICSS120Combi

电机：SINAMICS电机2023年2月7日功能部件：西门子系统2023年2月7日功能部件：西门子系统2023年2月7日功能部件：工作灯与警示灯工作灯：主要是给机床提供照明，供机床操作人员能看清，机床加工情况等警示灯：主要反映机床运行状态，供机床操作人员只管判断，红