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1、第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构第5章数控机床的机械结构 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构 上一章详细讨论进给伺服系统的软件硬件结上一章详细讨论进给伺服系统的软件硬件结构；进给伺服系统基本功能的原理及实现方法。构；进给伺服系统基本功能的原理及实现方法。2数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章
2、章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构内容提要内容提要本章将讨论本章将讨论本章将讨论本章将讨论数控机床的主运动系统、数控机床的主运动系统、数控机床的主运动系统、数控机床的主运动系统、进给系统机械结构、运动传动机构以及典进给系统机械结构、运动传动机构以及典进给系统机械结构、运动传动机构以及典进给系统机械结构、运动传动机构以及典型部件等的型部件等的型部件等的型部件等的功能、实现方法和安装调试方功能、实现方法和安装调试方功能、实现方法和安装调试方功能、实现方法和安装调试方法。法。法。法。3数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床
3、床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构5.1数控机床的主运动结构数控机床的主运动结构 5.2进给系统的机械传动结构进给系统的机械传动结构 5.3数控机床的刀具交换装置数控机床的刀具交换装置 5.4数控机床的布局数控机床的布局4数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构5.1数控机床的主运动结构数控机床的主运动结构5数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构 1 1、定义、功用、组成、定义、功用、组成、定义、功用、组成、定义、功用、组成
4、定义：定义：定义：定义：主运动系统：指驱动主轴运动的系统。主运动系统：指驱动主轴运动的系统。主运动系统：指驱动主轴运动的系统。主运动系统：指驱动主轴运动的系统。主轴：指带动刀具和工件旋转，产生切削运主轴：指带动刀具和工件旋转，产生切削运主轴：指带动刀具和工件旋转，产生切削运主轴：指带动刀具和工件旋转，产生切削运 动且消耗功率最大的运动轴。动且消耗功率最大的运动轴。动且消耗功率最大的运动轴。动且消耗功率最大的运动轴。5.1.1概述概述6数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构功用：功用：功用：功用：传递动力：传递切削加
5、工所需要的动力传递动力：传递切削加工所需要的动力传递动力：传递切削加工所需要的动力传递动力：传递切削加工所需要的动力 传递运动：传递切削加工所需要的运动传递运动：传递切削加工所需要的运动传递运动：传递切削加工所需要的运动传递运动：传递切削加工所需要的运动 运动控制：控制主运动的大小方向开停运动控制：控制主运动的大小方向开停运动控制：控制主运动的大小方向开停运动控制：控制主运动的大小方向开停组成：组成：组成：组成：动力源：电机动力源：电机动力源：电机动力源：电机 传动系统：定比传动机构、变速装置传动系统：定比传动机构、变速装置传动系统：定比传动机构、变速装置传动系统：定比传动机构、变速装置 运动
6、控制装置运动控制装置运动控制装置运动控制装置:离合器、制动器等离合器、制动器等离合器、制动器等离合器、制动器等 执行件：主轴执行件：主轴执行件：主轴执行件：主轴7数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构q 动力功率高动力功率高动力功率高动力功率高由由由由于于于于日日日日益益益益增增增增长长长长的的的的对对对对高高高高效效效效率率率率要要要要求求求求，加加加加之之之之刀刀刀刀具具具具材材材材料料料料和和和和技技技技术术术术的的的的进进进进步步步步，大大大大多多多多数数数数NCNC机机机机床床床床均均均均要要要要求求求求
7、有有有有足足足足够够够够高高高高的的的的功功功功率来满足高速强力切削。率来满足高速强力切削。率来满足高速强力切削。率来满足高速强力切削。一般一般一般一般NCNC机床的主轴驱动功率在机床的主轴驱动功率在机床的主轴驱动功率在机床的主轴驱动功率在3.73.7kw250kwkw250kw之间。之间。之间。之间。2 2、对主传动系统要求对主传动系统要求对主传动系统要求对主传动系统要求8数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构q 调速范围宽调速范围宽调速范围宽调速范围宽调速范围：有恒扭矩、恒功率调速范围之分。调速范围：有恒扭矩、
8、恒功率调速范围之分。调速范围：有恒扭矩、恒功率调速范围之分。调速范围：有恒扭矩、恒功率调速范围之分。现在，数控机床的主轴的调速范围一般在：现在，数控机床的主轴的调速范围一般在：现在，数控机床的主轴的调速范围一般在：现在，数控机床的主轴的调速范围一般在：1001001000010000，且能无级调速。，且能无级调速。，且能无级调速。，且能无级调速。要求恒功率调速范围尽可能大，以便在尽可要求恒功率调速范围尽可能大，以便在尽可要求恒功率调速范围尽可能大，以便在尽可要求恒功率调速范围尽可能大，以便在尽可能低的速度下，利用其全功率。能低的速度下，利用其全功率。能低的速度下，利用其全功率。能低的速度下，利
9、用其全功率。变速范围负载波动时，速度应稳定。变速范围负载波动时，速度应稳定。变速范围负载波动时，速度应稳定。变速范围负载波动时，速度应稳定。9数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构q 控制功能的多样化控制功能的多样化控制功能的多样化控制功能的多样化 同步控制功能：同步控制功能：同步控制功能：同步控制功能：NCNC车床车螺纹用；车床车螺纹用；车床车螺纹用；车床车螺纹用；主主主主轴轴轴轴准准准准停停停停功功功功能能能能：加加加加工工工工中中中中心心心心自自自自动动动动换换换换刀刀刀刀、NCNC车车车车床床床床车车车车
10、螺纹用；螺纹用；螺纹用；螺纹用；恒恒恒恒线线线线速速速速切切切切削削削削功功功功能能能能：NCNC车车车车床床床床和和和和NCNC磨磨磨磨床床床床在在在在进进进进行行行行端端端端面面面面加加加加工工工工时时时时，为为为为了了了了保保保保证证证证端端端端面面面面加加加加工工工工的的的的粗粗粗粗糙糙糙糙度度度度要要要要求求求求，要要要要求求求求接触点处的线速度为恒值；接触点处的线速度为恒值；接触点处的线速度为恒值；接触点处的线速度为恒值；C C轴控制功能：车削中心。轴控制功能：车削中心。轴控制功能：车削中心。轴控制功能：车削中心。10数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机
11、机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构q 性能要求高性能要求高性能要求高性能要求高 电电电电机机机机过过过过载载载载能能能能力力力力强强强强。要要要要求求求求有有有有较较较较长长长长时时时时间间间间（130130minmin）和较大倍数的过载能力和较大倍数的过载能力和较大倍数的过载能力和较大倍数的过载能力在断续负载下，电机转速波动要小。在断续负载下，电机转速波动要小。在断续负载下，电机转速波动要小。在断续负载下，电机转速波动要小。速度响应要快，升降速时间要短。速度响应要快，升降速时间要短。速度响应要快，升降速时间要短。速度响应要快，升降速时间要短。电机温升低，振动和噪音小。电机
12、温升低，振动和噪音小。电机温升低，振动和噪音小。电机温升低，振动和噪音小。可靠性高，寿命长，维护容易。可靠性高，寿命长，维护容易。可靠性高，寿命长，维护容易。可靠性高，寿命长，维护容易。体积小，重量轻，与机床联接容易。体积小，重量轻，与机床联接容易。体积小，重量轻，与机床联接容易。体积小，重量轻，与机床联接容易。11数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构3、主运动变速系统的参数、主运动变速系统的参数运动参数：主运动速度有关的参数：变速范围、转速等。运动参数：主运动速度有关的参数：变速范围、转速等。运动参数：主运动速
13、度有关的参数：变速范围、转速等。运动参数：主运动速度有关的参数：变速范围、转速等。动力参数：电机功率、扭矩。动力参数：电机功率、扭矩。动力参数：电机功率、扭矩。动力参数：电机功率、扭矩。q 动力参数动力参数动力参数动力参数主运动的功率主运动的功率主运动的功率主运动的功率N=NN=Nc c/（kwkw）12数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构q 主运动的调速范围主运动的调速范围主轴的调速范围是指主轴变速能力：主轴的调速范围是指主轴变速能力：主轴的调速范围是指主轴变速能力：主轴的调速范围是指主轴变速能力：通常数控机床
14、的都较普通机床要高，通常数控机床的都较普通机床要高，通常数控机床的都较普通机床要高，通常数控机床的都较普通机床要高，R R n n：100100001001000013数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构1.1.普通电机普通电机普通电机普通电机机械变速系统机械变速系统机械变速系统机械变速系统主轴部件主轴部件主轴部件主轴部件特点：能够满足各种切削特点：能够满足各种切削特点：能够满足各种切削特点：能够满足各种切削运动转矩输出的要求，但运动转矩输出的要求，但运动转矩输出的要求，但运动转矩输出的要求，但变速范围不大，由于
15、是有变速范围不大，由于是有变速范围不大，由于是有变速范围不大，由于是有级变速使切削速度的选择级变速使切削速度的选择级变速使切削速度的选择级变速使切削速度的选择受到限制，而且该配置的受到限制，而且该配置的受到限制，而且该配置的受到限制，而且该配置的结构较复杂，所以现在仅结构较复杂，所以现在仅结构较复杂，所以现在仅结构较复杂，所以现在仅有少数经济型数控机床采有少数经济型数控机床采有少数经济型数控机床采有少数经济型数控机床采用该配置，其它已很少采用该配置，其它已很少采用该配置，其它已很少采用该配置，其它已很少采用。用。用。用。5.1.2主运动的配置形式和驱动电机主运动的配置形式和驱动电机14数数 控
16、控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构2.2.变频器变频器变频器变频器交流电机交流电机交流电机交流电机1212机械变速机械变速机械变速机械变速主轴部件主轴部件主轴部件主轴部件 这种配置的结构简单、这种配置的结构简单、这种配置的结构简单、这种配置的结构简单、安装调试方便，且在传动上安装调试方便，且在传动上安装调试方便，且在传动上安装调试方便，且在传动上能满足转速与转矩的输出要能满足转速与转矩的输出要能满足转速与转矩的输出要能满足转速与转矩的输出要求，但其调速范围及特性相求，但其调速范围及特性相求，但其调速范围及特性相求，但其
17、调速范围及特性相对于交、直流主轴电机系统对于交、直流主轴电机系统对于交、直流主轴电机系统对于交、直流主轴电机系统而言要差一些。而言要差一些。而言要差一些。而言要差一些。主要用于经济型或中低主要用于经济型或中低主要用于经济型或中低主要用于经济型或中低档数控机床上。档数控机床上。档数控机床上。档数控机床上。15数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构3.3.交、直主轴电机交、直主轴电机交、直主轴电机交、直主轴电机 主轴部件主轴部件主轴部件主轴部件这种配置形式同上面一样，但电机是性能更好交这种配置形式同上面一样，但电机是性
18、能更好交这种配置形式同上面一样，但电机是性能更好交这种配置形式同上面一样，但电机是性能更好交直流主轴电机，其变速范围宽，最高转速可达直流主轴电机，其变速范围宽，最高转速可达直流主轴电机，其变速范围宽，最高转速可达直流主轴电机，其变速范围宽，最高转速可达8000 8000 r/minr/min，且控制功能丰富，可满足中高档数控机床的控且控制功能丰富，可满足中高档数控机床的控且控制功能丰富，可满足中高档数控机床的控且控制功能丰富，可满足中高档数控机床的控制要求制要求制要求制要求16数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构
19、 4.4.电主轴电主轴电主轴电主轴 电主轴又称内装式主轴电机，即主轴与电机转子电主轴又称内装式主轴电机，即主轴与电机转子电主轴又称内装式主轴电机，即主轴与电机转子电主轴又称内装式主轴电机，即主轴与电机转子合为一体，其优点是主轴部件结构紧凑、重量轻、惯合为一体，其优点是主轴部件结构紧凑、重量轻、惯合为一体，其优点是主轴部件结构紧凑、重量轻、惯合为一体，其优点是主轴部件结构紧凑、重量轻、惯量小，可提高启动、停止的响应特性，利于控制振动量小，可提高启动、停止的响应特性，利于控制振动量小，可提高启动、停止的响应特性，利于控制振动量小，可提高启动、停止的响应特性，利于控制振动和噪声。转速高，目前最高可达
20、和噪声。转速高，目前最高可达和噪声。转速高，目前最高可达和噪声。转速高，目前最高可达200000 200000 r/minr/min。其缺其缺其缺其缺点是电机运转产生的振动和热量将直接影响到主轴，点是电机运转产生的振动和热量将直接影响到主轴，点是电机运转产生的振动和热量将直接影响到主轴，点是电机运转产生的振动和热量将直接影响到主轴，因此，主轴组件的整机平衡、温度控制和冷却是内装因此，主轴组件的整机平衡、温度控制和冷却是内装因此，主轴组件的整机平衡、温度控制和冷却是内装因此，主轴组件的整机平衡、温度控制和冷却是内装式电机主轴的关键问题式电机主轴的关键问题式电机主轴的关键问题式电机主轴的关键问题
21、17数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构车床用电主轴车床用电主轴铣床用电主轴铣床用电主轴18数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构5.1.3主轴部件主轴部件1 1、概述、概述、概述、概述功用：功用：功用：功用：夹持工件或刀具实现切削运动；夹持工件或刀具实现切削运动；夹持工件或刀具实现切削运动；夹持工件或刀具实现切削运动；传递运动及切削加工所需要的动力。传递运动及切削加工所需要的动力。传递运动及切削加工所需要的动力。传递运动及切削加工所
22、需要的动力。组成：组成：组成：组成：主轴、支承、传动零件、装夹刀具或工件的附件主轴、支承、传动零件、装夹刀具或工件的附件主轴、支承、传动零件、装夹刀具或工件的附件主轴、支承、传动零件、装夹刀具或工件的附件及辅助零部件。及辅助零部件。及辅助零部件。及辅助零部件。19数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构要求：要求：要求：要求：qq主轴的精度要高。包括运动精度（回转精度、主轴的精度要高。包括运动精度（回转精度、主轴的精度要高。包括运动精度（回转精度、主轴的精度要高。包括运动精度（回转精度、轴向串动）、和安装刀具或夹持工
23、件的夹具的轴向串动）、和安装刀具或夹持工件的夹具的轴向串动）、和安装刀具或夹持工件的夹具的轴向串动）、和安装刀具或夹持工件的夹具的定位精度（轴向、径向）。定位精度（轴向、径向）。定位精度（轴向、径向）。定位精度（轴向、径向）。qq部件的结构刚度和抗振性好。部件的结构刚度和抗振性好。部件的结构刚度和抗振性好。部件的结构刚度和抗振性好。qq较低的运转温升以及较好的热稳定性。较低的运转温升以及较好的热稳定性。较低的运转温升以及较好的热稳定性。较低的运转温升以及较好的热稳定性。qq部件的耐磨性和精度保持性好。部件的耐磨性和精度保持性好。部件的耐磨性和精度保持性好。部件的耐磨性和精度保持性好。qq自动可
24、靠的装夹刀具或工件自动可靠的装夹刀具或工件自动可靠的装夹刀具或工件自动可靠的装夹刀具或工件20数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构对数控机床除上述要求外，还应有：对数控机床除上述要求外，还应有：对数控机床除上述要求外，还应有：对数控机床除上述要求外，还应有：（在机械结构方面在机械结构方面在机械结构方面在机械结构方面）刀具的自动夹紧装置刀具的自动夹紧装置刀具的自动夹紧装置刀具的自动夹紧装置主轴的准停装置主轴的准停装置主轴的准停装置主轴的准停装置主轴孔的清理装置等主轴孔的清理装置等主轴孔的清理装置等主轴孔的清理装置等
25、21数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构1.主轴部件的结构主轴部件的结构主轴部件的结构主轴部件的结构qq主轴端部的结构形式主轴端部的结构形式主轴端部的结构形式主轴端部的结构形式端部用于安装刀具或夹持工件的夹具，因此，要端部用于安装刀具或夹持工件的夹具，因此，要端部用于安装刀具或夹持工件的夹具，因此，要端部用于安装刀具或夹持工件的夹具，因此，要保证刀具或夹具定位（轴向、定心）准确，装夹保证刀具或夹具定位（轴向、定心）准确，装夹保证刀具或夹具定位（轴向、定心）准确，装夹保证刀具或夹具定位（轴向、定心）准确，装夹可靠、
26、牢固，而且装卸方便。可靠、牢固，而且装卸方便。可靠、牢固，而且装卸方便。可靠、牢固，而且装卸方便。目前，主轴的端部形状已标准化目前，主轴的端部形状已标准化目前，主轴的端部形状已标准化目前，主轴的端部形状已标准化。22数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构23数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构5.2进给系统的机械传动结构进给系统的机械传动结构24数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机
27、机机械械械械结结结结构构构构1 1、进给系统的功用、进给系统的功用、进给系统的功用、进给系统的功用协助完成加工表面的成形运动，传递所需的运动协助完成加工表面的成形运动，传递所需的运动协助完成加工表面的成形运动，传递所需的运动协助完成加工表面的成形运动，传递所需的运动及动力。及动力。及动力。及动力。5.2.1进给系统机械传动结构概述进给系统机械传动结构概述25数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构2 2、进给系统机械部分的组成、进给系统机械部分的组成、进给系统机械部分的组成、进给系统机械部分的组成传动机构传动机构传动
28、机构传动机构+运动变换机构运动变换机构运动变换机构运动变换机构+导向机构导向机构导向机构导向机构+执行件（工作台）执行件（工作台）执行件（工作台）执行件（工作台）传动机构传动机构传动机构传动机构:齿轮传动、同步带传动齿轮传动、同步带传动齿轮传动、同步带传动齿轮传动、同步带传动运动变换：丝杠螺母副、蜗杆齿条副、齿轮齿条副等运动变换：丝杠螺母副、蜗杆齿条副、齿轮齿条副等运动变换：丝杠螺母副、蜗杆齿条副、齿轮齿条副等运动变换：丝杠螺母副、蜗杆齿条副、齿轮齿条副等导向机构：导轨（滑动导轨、滚动导轨、静压导轨导向机构：导轨（滑动导轨、滚动导轨、静压导轨导向机构：导轨（滑动导轨、滚动导轨、静压导轨导向机构
29、：导轨（滑动导轨、滚动导轨、静压导轨）26数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构工作台导轨副27数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构3 3、主要要求、主要要求、主要要求、主要要求（1 1）减小摩擦力）减小摩擦力）减小摩擦力）减小摩擦力 采用摩擦力及动静摩擦力差值较小的传动件及导轨采用摩擦力及动静摩擦力差值较小的传动件及导轨采用摩擦力及动静摩擦力差值较小的传动件及导轨采用摩擦力及动静摩擦力差值较小的传动件及导轨.（2 2）提高传动精度和
30、刚度）提高传动精度和刚度）提高传动精度和刚度）提高传动精度和刚度 消除传动间隙，增加传动系统刚度消除传动间隙，增加传动系统刚度消除传动间隙，增加传动系统刚度消除传动间隙，增加传动系统刚度.（3 3）减小运动惯量）减小运动惯量）减小运动惯量）减小运动惯量 快速响应快速响应快速响应快速响应.减小运动部件质量减小运动部件质量减小运动部件质量减小运动部件质量.28数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构5.2.2回转工作台回转工作台1 1、定义与分类、定义与分类、定义与分类、定义与分类定义：实现周向进给和分度运动工作台定义：
31、实现周向进给和分度运动工作台定义：实现周向进给和分度运动工作台定义：实现周向进给和分度运动工作台分类：分类：分类：分类：1.1.分度工作台：分度工作台：分度工作台：分度工作台：实现工作台的定角度回转运动，即实现工作台的定角度回转运动，即实现工作台的定角度回转运动，即实现工作台的定角度回转运动，即分度、转位和定位工作。分度、转位和定位工作。分度、转位和定位工作。分度、转位和定位工作。2.2.数控回转工作台：数控回转工作台：数控回转工作台：数控回转工作台：除了分度和转位的功能之外，除了分度和转位的功能之外，除了分度和转位的功能之外，除了分度和转位的功能之外，还能实现数控圆周进给运动。还能实现数控圆
32、周进给运动。还能实现数控圆周进给运动。还能实现数控圆周进给运动。29数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构分类：按定位元件分分类：按定位元件分分类：按定位元件分分类：按定位元件分1.1.插销定位；插销定位；插销定位；插销定位；2.2.反靠定位；反靠定位；反靠定位；反靠定位；3.3.齿盘定位；齿盘定位；齿盘定位；齿盘定位；4.4.钢球定位。钢球定位。钢球定位。钢球定位。2 2、分度工作台、分度工作台、分度工作台、分度工作台工作原理：工作原理：工作原理：工作原理：按照控制系统的指令自动地进行，每次转位回转一定的按照控制
33、系统的指令自动地进行，每次转位回转一定的按照控制系统的指令自动地进行，每次转位回转一定的按照控制系统的指令自动地进行，每次转位回转一定的角度，如（角度，如（角度，如（角度，如（1 1、55、1010、1515、3030、4545、9090、180180）。）。）。）。30数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构3 3、数控回转工作台、数控回转工作台、数控回转工作台、数控回转工作台（1 1）工作原理：）工作原理：）工作原理：）工作原理：实现圆周进给运动的工作台实现圆周进给运动的工作台实现圆周进给运动的工作台实现圆周进给
34、运动的工作台-数控回转工作台（数控转台）数控回转工作台（数控转台）数控回转工作台（数控转台）数控回转工作台（数控转台）（2 2）功能：）功能：）功能：）功能：除了可以实现圆周进给运动之外，还可以完成分度运动除了可以实现圆周进给运动之外，还可以完成分度运动除了可以实现圆周进给运动之外，还可以完成分度运动除了可以实现圆周进给运动之外，还可以完成分度运动（3 3）分类：）分类：）分类：）分类：开环、闭环。开环、闭环。开环、闭环。开环、闭环。31数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构5.2.3导轨导轨1 1、导轨的作用、导
35、轨的作用、导轨的作用、导轨的作用导向：直线运动导向：直线运动导向：直线运动导向：直线运动直线导轨；圆运动直线导轨；圆运动直线导轨；圆运动直线导轨；圆运动轴承轴承轴承轴承支承、承载支承、承载支承、承载支承、承载2 2、数控机床常用导轨形式、数控机床常用导轨形式、数控机床常用导轨形式、数控机床常用导轨形式塑料导轨：滑动摩擦塑料导轨：滑动摩擦塑料导轨：滑动摩擦塑料导轨：滑动摩擦滚动导轨：滚动摩擦滚动导轨：滚动摩擦滚动导轨：滚动摩擦滚动导轨：滚动摩擦静压导轨：液体摩擦静压导轨：液体摩擦静压导轨：液体摩擦静压导轨：液体摩擦32数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床
36、的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构3 3、对导轨的基本要求、对导轨的基本要求、对导轨的基本要求、对导轨的基本要求一定的导向精度；一定的导向精度；一定的导向精度；一定的导向精度；良好的摩擦特性：摩擦系数小（较高的灵敏度），良好的摩擦特性：摩擦系数小（较高的灵敏度），良好的摩擦特性：摩擦系数小（较高的灵敏度），良好的摩擦特性：摩擦系数小（较高的灵敏度），动静摩擦系数之差小（低速平稳性好）；动静摩擦系数之差小（低速平稳性好）；动静摩擦系数之差小（低速平稳性好）；动静摩擦系数之差小（低速平稳性好）；阻尼特性好（高速时不振动）；阻尼特性好（高速时不振动）；阻尼特性好（高速时不振动）；阻尼特性好（高
37、速时不振动）；足够的刚度和强度；足够的刚度和强度；足够的刚度和强度；足够的刚度和强度；良好的精度保持性。良好的精度保持性。良好的精度保持性。良好的精度保持性。33数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构内容小结内容小结1 1、数控机床的主运动结构概述、数控机床的主运动结构概述、数控机床的主运动结构概述、数控机床的主运动结构概述2 2、主运动的配置形式和驱动电机、主运动的配置形式和驱动电机、主运动的配置形式和驱动电机、主运动的配置形式和驱动电机3 3、主轴部件、主轴部件、主轴部件、主轴部件4 4、进给系统的机械传动结构
38、概述、进给系统的机械传动结构概述、进给系统的机械传动结构概述、进给系统的机械传动结构概述5 5、分度工作台、分度工作台、分度工作台、分度工作台6 6、数控回转工作台、数控回转工作台、数控回转工作台、数控回转工作台7 7、导轨、导轨、导轨、导轨34数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构习题与思考题习题与思考题1 1、简述数控机床主运动系统的功用。、简述数控机床主运动系统的功用。、简述数控机床主运动系统的功用。、简述数控机床主运动系统的功用。2 2、简述数控机床对主传动系统的要求。、简述数控机床对主传动系统的要求。、简
39、述数控机床对主传动系统的要求。、简述数控机床对主传动系统的要求。3 3、简述数控机床主运动的配置形式及其特点。、简述数控机床主运动的配置形式及其特点。、简述数控机床主运动的配置形式及其特点。、简述数控机床主运动的配置形式及其特点。4 4、简述数控机床进给系统机械部分的组成。、简述数控机床进给系统机械部分的组成。、简述数控机床进给系统机械部分的组成。、简述数控机床进给系统机械部分的组成。5 5、简述数控机床对导轨的基本要求、简述数控机床对导轨的基本要求、简述数控机床对导轨的基本要求、简述数控机床对导轨的基本要求35数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的
40、的的机机机机械械械械结结结结构构构构5.3数控机床的刀具交换装置数控机床的刀具交换装置36数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构内容提要内容提要本节将讨论本节将讨论本节将讨论本节将讨论数控机床的自动刀具交换装数控机床的自动刀具交换装数控机床的自动刀具交换装数控机床的自动刀具交换装置的形式、刀库的类型、刀具系统及选刀方式，置的形式、刀库的类型、刀具系统及选刀方式，置的形式、刀库的类型、刀具系统及选刀方式，置的形式、刀库的类型、刀具系统及选刀方式，最后将介绍一个自动刀具交换装置的实例最后将介绍一个自动刀具交换装置的实例
41、最后将介绍一个自动刀具交换装置的实例最后将介绍一个自动刀具交换装置的实例。37数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构5.3.1概述概述 1.什么是自动换刀装置：什么是自动换刀装置：什么是自动换刀装置：什么是自动换刀装置：储备一定数量的刀具并完成刀具的自动交换功能的装置储备一定数量的刀具并完成刀具的自动交换功能的装置储备一定数量的刀具并完成刀具的自动交换功能的装置储备一定数量的刀具并完成刀具的自动交换功能的装置ATCATC：Automatic Tool Changer Automatic Tool Changer 2
42、.为什么需要自动换刀装置：为什么需要自动换刀装置：为什么需要自动换刀装置：为什么需要自动换刀装置：缩短非切削时间，提高生产率，可使非切削时间减少到缩短非切削时间，提高生产率，可使非切削时间减少到缩短非切削时间，提高生产率，可使非切削时间减少到缩短非切削时间，提高生产率，可使非切削时间减少到20203030；“工序集中工序集中工序集中工序集中”，扩大数控机床工艺范围，减少设备占地，扩大数控机床工艺范围，减少设备占地，扩大数控机床工艺范围，减少设备占地，扩大数控机床工艺范围，减少设备占地面积；面积；面积；面积；提高加工精度；提高加工精度；提高加工精度；提高加工精度；38数数 控控 机机 床床第第第
43、第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构3.数控机床对数控机床对数控机床对数控机床对ATCATC要求：要求：要求：要求：换刀时间尽可能短；换刀时间尽可能短；换刀时间尽可能短；换刀时间尽可能短；刀具重复定位精度高；刀具重复定位精度高；刀具重复定位精度高；刀具重复定位精度高；刀具储存量足够；刀具储存量足够；刀具储存量足够；刀具储存量足够；结构紧凑，便于制造、维修、调整；结构紧凑，便于制造、维修、调整；结构紧凑，便于制造、维修、调整；结构紧凑，便于制造、维修、调整；布局应合理，使机床总布局美观大方；布局应合理，使机床总布局美观大方；布局应合理，使机床
44、总布局美观大方；布局应合理，使机床总布局美观大方；较好的刚性，避免冲击、振动及噪声，运转安全可靠；较好的刚性，避免冲击、振动及噪声，运转安全可靠；较好的刚性，避免冲击、振动及噪声，运转安全可靠；较好的刚性，避免冲击、振动及噪声，运转安全可靠；防屑、防尘装置。防屑、防尘装置。防屑、防尘装置。防屑、防尘装置。4.应用应用应用应用 数控车床、数控车床、数控车床、数控车床、“加工中心加工中心加工中心加工中心”、车削中心、五面加工机床、车削中心、五面加工机床、车削中心、五面加工机床、车削中心、五面加工机床39数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械
45、械械械结结结结构构构构5.3.2自动换刀装置的形式自动换刀装置的形式 1 1、回转刀架换刀、回转刀架换刀、回转刀架换刀、回转刀架换刀工作原理同分度工作台工作原理同分度工作台工作原理同分度工作台工作原理同分度工作台40数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构41数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构 2 2、更、更、更、更换换换换主主主主轴换轴换轴换轴换刀刀刀刀 42数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床
46、床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构3 3、更换主轴箱换刀、更换主轴箱换刀、更换主轴箱换刀、更换主轴箱换刀 43数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构4 4、更换刀库换刀、更换刀库换刀、更换刀库换刀、更换刀库换刀 44数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构 5 5、带刀库的自动换刀系统、带刀库的自动换刀系统、带刀库的自动换刀系统、带刀库的自动换刀系统这类换刀装置由刀库、选刀机构、刀具交换机构这类换刀装置由刀库、选刀机构、刀具交换
47、机构这类换刀装置由刀库、选刀机构、刀具交换机构这类换刀装置由刀库、选刀机构、刀具交换机构及刀具在主轴上的自动装卸机构等四部分组成，及刀具在主轴上的自动装卸机构等四部分组成，及刀具在主轴上的自动装卸机构等四部分组成，及刀具在主轴上的自动装卸机构等四部分组成，刀库可装在机床的工作台上、立柱上或主轴箱上，刀库可装在机床的工作台上、立柱上或主轴箱上，刀库可装在机床的工作台上、立柱上或主轴箱上，刀库可装在机床的工作台上、立柱上或主轴箱上，也可作为一个独立部件装在机床之外。也可作为一个独立部件装在机床之外。也可作为一个独立部件装在机床之外。也可作为一个独立部件装在机床之外。这类换刀装置应用最广泛。这类换刀
48、装置应用最广泛。这类换刀装置应用最广泛。这类换刀装置应用最广泛。45数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构刀库装在机床的工作台刀库装在机床的工作台刀库装在机床的工作台刀库装在机床的工作台上，这种换刀装置，直上，这种换刀装置，直上，这种换刀装置，直上，这种换刀装置，直接利用机床本身及刀库接利用机床本身及刀库接利用机床本身及刀库接利用机床本身及刀库的运动进行换刀。当某的运动进行换刀。当某的运动进行换刀。当某的运动进行换刀。当某一刀具加工完毕从工件一刀具加工完毕从工件一刀具加工完毕从工件一刀具加工完毕从工件退出后，即开始
49、进行自退出后，即开始进行自退出后，即开始进行自退出后，即开始进行自动换刀动换刀动换刀动换刀。46数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构现在的中小型加工中现在的中小型加工中现在的中小型加工中现在的中小型加工中心，刀库不是装在工心，刀库不是装在工心，刀库不是装在工心，刀库不是装在工作台上，而是装在立作台上，而是装在立作台上，而是装在立作台上，而是装在立柱上的一个托架上。柱上的一个托架上。柱上的一个托架上。柱上的一个托架上。采用刀库在托架的导采用刀库在托架的导采用刀库在托架的导采用刀库在托架的导轨上平行于轨上平行于轨上平
50、行于轨上平行于X X方向运动方向运动方向运动方向运动与主轴的上下运动实与主轴的上下运动实与主轴的上下运动实与主轴的上下运动实现换刀。现换刀。现换刀。现换刀。47数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构48数数 控控 机机 床床第第第第5 5章章章章 数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构当刀库的容量大、刀具较重或机床总体布局等原因，当刀库的容量大、刀具较重或机床总体布局等原因，当刀库的容量大、刀具较重或机床总体布局等原因，当刀库的容量大、刀具较重或机床总体布局等原因，刀库也可作为一个