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1、4-2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,换刀时间短 刀具重复定位精度高 有足够的刀具贮存量 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
2、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
3、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,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
4、,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,3、刀库的容量,铣削加工,车削加工,钻削加工,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 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 作称为自动换刀。,2、刀具的选择方式,顺序选择方式,任意选择方式,刀座编码方式,刀具编码方式,四、刀具的选刀方式,顺
5、序选择方式,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。,特点：不需要刀具识别装置，结构简单， 工作可 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。,四、刀具的选刀方式,刀具编码方式,接触式识别装置,四、刀具的选刀方式,刀柄,刀具识别装置,触针,编码环,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,非接触式识别装置,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。,四、刀具的选刀方式,光电识别装置,四、刀具的选刀方式,刀座编码方式,永久性编码,临时性编码,刀座编码,四、刀具的选刀方式,
6、刀座编码,四、刀具的选刀方式,识别码块,识别传感器,刀柄编码,四、刀具的选刀方式,临时性编码,五、刀具交换装置,1、无机械手换刀,五、刀具交换装置,1、无机械手换刀,2、机械手换刀,五、刀具交换装置,机械手形式,五、刀具交换装置,机械手换刀,五、刀具交换装置,机械手传动结构,六、滚珠丝杠螺母副,1、滚珠丝杠螺母副的结构,滚珠丝杠螺母副,六、滚珠丝杠螺母副,1、滚珠丝杠螺母副的结构,丝杠,滚珠,螺母,作用：将回转运动转换成直线运动,六、滚珠丝杠螺母副,2、滚珠丝杠螺母副的特点,优点：传动效率高 摩擦阻力小 传动精度高 有可逆性 使用寿命长,缺点：制造工艺复杂 不能实现自锁,六、滚珠丝杠螺母副,3
7、、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,六、滚珠丝杠螺母副,4、滚珠丝杠螺母副的预紧,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 轴向窜动量,预紧的方法,双螺母垫片式,双螺母螺纹式,双螺母齿差式,双螺母垫片式,六、滚珠丝杠螺母副,双螺母螺纹式,六、滚珠丝杠螺母副,双螺母齿差式,六、滚珠丝杠螺母副,5、滚珠丝杠螺母副的安装,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,一端装止推轴承（固定自由式）,5、滚珠丝杠螺母副的安装,六、滚珠丝杠螺母
8、副,一端装止推轴承，另一端装深沟球轴承（固定支承式）,特点：轴向刚度较小，丝杠有伸缩余地，结构复杂，仅 适用于长丝杠,5、滚珠丝杠螺母副的安装,六、滚珠丝杠螺母副,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 力，有助于提高传动刚度，但对热伸长较敏感,5、滚珠丝杠螺母副的安装,六、滚珠丝杠螺母副,两端装双重止推轴承及深沟球轴承（固定固定式）,特点：传动刚度高，结构和安装工艺复杂，适用于长丝 杠或高转速、高刚度、高精度的丝杠,6、滚珠丝杠螺母副的润滑与防护,六、滚珠丝杠螺母副,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 损伤与腐蚀,润滑油：机油、90
9、180号透平油、140号主轴油,润滑脂：锂基油脂或高压润滑脂,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）,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,不锈钢卷筒式防护罩,工程塑料防护套,七、数控机床导轨,2、对导轨的基本要求,1、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 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 低速运动平稳性： 结构简单、工艺性好：,七、数控机床导轨,3、导轨的分类和特点,按运动轨迹,按工作性质,按接触面的摩擦性质,直线运动导轨：相对运动轨迹为直线,
10、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,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，在机床工作时无相对 运动,滑动导轨,滚动导轨,静压导轨,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，称为贴塑导轨或注塑导轨,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 等混合而成,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,七、数控机床导轨,滚动导轨,特点：摩擦系数小、运动轻便、位移精度
11、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,静压导轨,七、数控机床导轨,优点：1、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（f=0.0005）； 2、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； 3、由于液体具有吸振作用，因而导轨的抗振性好； 4、承载能力大、刚性好； 5、摩擦发热小，导轨温升小。 缺点：1、液体静压导轨的结构复杂，多了一套液压系统； 2、成本高； 3、油膜厚度难以保持恒定不变。 使用范围：液体静压导轨主要用于大型、重型数控机床上。,七、数控机床导轨,4、导轨的预紧,过盈法预紧,七、数控机床导轨,4、导轨的预紧,调整元件法预紧,八、回转工作台,1、作用：实现绕X、Y、Z轴的圆周进给运动 2、种类：数控回转工作台、数控分度工作台,数控回转工作台,八、回转工作台,数控分度头,