数控机床的机械结构曼初宏学习教案.pptx

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1、会计学1数控机床的机械数控机床的机械(jxi)结构结构 曼初宏曼初宏第一页，共83页。第八章数控机床的机械第八章数控机床的机械(jxi)(jxi)结构结构第1页/共83页第二页，共83页。第八章数控机床(sh kn j chun)的机械结构第一节数控机床的典型机械第一节数控机床的典型机械(jxi)(jxi)结构结构第二节数控机床的主轴结构第二节数控机床的主轴结构第三节数控机床的自动换刀装置第三节数控机床的自动换刀装置第四节数控机床的回转工作装置第四节数控机床的回转工作装置第五节数控机床常用的辅助装置第五节数控机床常用的辅助装置第2页/共83页第三页，共83页。第一节数控机床的典型(dinxng

2、)机械结构一、滚珠丝杠副结构一、滚珠丝杠副结构在数控机床上将回转运动转换为直线运动，一般采用滚珠丝杠副在数控机床上将回转运动转换为直线运动，一般采用滚珠丝杠副结构。滚珠丝杠副结构的特点是：传动效率高，一般结构。滚珠丝杠副结构的特点是：传动效率高，一般=0=092920 09696；传动灵敏，不易产生爬行；使用寿命长，不易磨损；具有；传动灵敏，不易产生爬行；使用寿命长，不易磨损；具有可逆性，不仅可以可逆性，不仅可以(ky)(ky)将旋转运动转变为直线运动，也可将直将旋转运动转变为直线运动，也可将直线运动变成旋转运动；施加预紧力后，可消除轴向间隙，反向时线运动变成旋转运动；施加预紧力后，可消除轴向

3、间隙，反向时无空行程；成本高，价格昂贵；不能自锁，垂直安装时需要有平无空行程；成本高，价格昂贵；不能自锁，垂直安装时需要有平衡装置。衡装置。1.1.滚珠丝杠副的结构和工作原理滚珠丝杠副的结构和工作原理第3页/共83页第四页，共83页。第一节数控机床(sh kn j chun)的典型机械结构图8-1外循环滚珠(gnzh)丝杠副1丝杠2滚珠(gnzh)3回珠管4螺母第4页/共83页第五页，共83页。第一节数控机床(sh kn j chun)的典型机械结构图8-3滚珠(gnzh)丝杠副的螺纹滚道a)单圆弧滚道b)双圆弧滚道第5页/共83页第六页，共83页。第一节数控机床的典型机械(jxi)结构2.2

4、.滚珠丝杠副间隙的调整方法滚珠丝杠副间隙的调整方法(1)(1)垫片调整间隙法如图垫片调整间隙法如图8-8-4 4所示，调整垫片所示，调整垫片4 4的厚度的厚度(hud)(hud)使左右两螺母产生方向相反的轴向位移使左右两螺母产生方向相反的轴向位移，使两个螺母中的滚珠分别贴紧在螺旋形滚道的两个方向相反的侧面上，使两个螺母中的滚珠分别贴紧在螺旋形滚道的两个方向相反的侧面上，从而消除间隙和产生预紧力，然后用螺钉和定位销将两个螺母紧固在，从而消除间隙和产生预紧力，然后用螺钉和定位销将两个螺母紧固在螺母座上而不能转动。螺母座上而不能转动。图8-4垫片(din pin)调整间隙法1、2螺母3螺母座4垫片(

5、din pin)第6页/共83页第七页，共83页。第一节数控机床(sh kn j chun)的典型机械结构(2)(2)齿差调整间隙法如图齿差调整间隙法如图8-8-5 5所示，两个螺母的凸缘为圆柱外齿轮，而且齿数差为所示，两个螺母的凸缘为圆柱外齿轮，而且齿数差为1 1，分别与左右内齿，分别与左右内齿轮相啮合，两个内齿轮用螺钉轮相啮合，两个内齿轮用螺钉(ludng)(ludng)、定位销紧固在螺母座上，则左右、定位销紧固在螺母座上，则左右螺母不能转动。螺母不能转动。(3)(3)螺纹调整间隙法如图螺纹调整间隙法如图8-8-6 6所示，左右螺母外圆和螺母座的内孔加工有键槽，采用平键联接，使螺母所示，左

6、右螺母外圆和螺母座的内孔加工有键槽，采用平键联接，使螺母在螺母座中可以轴向滑动而不能转动。在螺母座中可以轴向滑动而不能转动。图8-6螺纹调整间隙(jin x)法1、2螺母3平键4调整螺母5锁紧螺母第7页/共83页第八页，共83页。第一节数控机床的典型(dinxng)机械结构3.3.滚珠滚珠(gnzh)(gnzh)丝杠副的支承丝杠副的支承图8-7仅一端(ydun)安装推力轴承第8页/共83页第九页，共83页。第一节数控机床的典型机械(jxi)结构图8-9两端(lin dun)安装推力轴承4.4.滚珠滚珠(gnzh)(gnzh)丝杠副的保护丝杠副的保护5.5.滚珠滚珠(gnzh)(gnzh)丝杠副

7、的自动平衡装置丝杠副的自动平衡装置第9页/共83页第十页，共83页。第一节数控机床的典型(dinxng)机械结构图8-11滚珠(gnzh)丝杠副的自动平衡装置1锥齿轮2星轮3滚子4外壳5螺母6锁紧螺钉第10页/共83页第十一页，共83页。第一节数控机床的典型机械(jxi)结构二、齿轮传动间隙消除结构二、齿轮传动间隙消除结构在数控机床上，齿侧间隙会造成进给运动反向在数控机床上，齿侧间隙会造成进给运动反向(fn(fn xin)xin)时丢失指令脉冲，并产生反向时丢失指令脉冲，并产生反向(fn(fn xin)xin)死区，影响加工精度，因此在齿轮传动中必须消除间隙。死区，影响加工精度，因此在齿轮传动

8、中必须消除间隙。1.1.直齿圆柱齿轮传动间隙的消除直齿圆柱齿轮传动间隙的消除(1)(1)轴向垫片调整法如图轴向垫片调整法如图8-8-1212所示，两个齿轮沿齿宽方向制造有很小的锥度，当齿轮所示，两个齿轮沿齿宽方向制造有很小的锥度，当齿轮1 1不动时，调整轴向垫片不动时，调整轴向垫片3 3的厚度，使齿轮的厚度，使齿轮2 2作轴向位移从而减小啮合间隙。作轴向位移从而减小啮合间隙。(2)(2)偏心套调整法如图偏心套调整法如图8-138-13所示，电动机通过偏心套所示，电动机通过偏心套2 2安装在壳体上。安装在壳体上。第11页/共83页第十二页，共83页。第一节数控机床(sh kn j chun)的典

9、型机械结构图8-12轴向垫片(din pin)调整法1、2齿轮3垫片(din pin)第12页/共83页第十三页，共83页。第一节数控机床的典型(dinxng)机械结构图8-14双片薄齿轮错齿调整(tiozhng)法1、6螺纹凸耳2拉簧3调整(tiozhng)螺母4锁紧螺母5调节螺钉7、8薄片齿轮第13页/共83页第十四页，共83页。第一节数控机床(sh kn j chun)的典型机械结构(3)(3)双片薄齿轮错齿调整法如图双片薄齿轮错齿调整法如图8-8-1414所示，相互啮合的一对齿轮中的一个做成两个薄片齿轮所示，相互啮合的一对齿轮中的一个做成两个薄片齿轮7 7和和8 8，两薄，两薄片齿轮套

10、装在一起，彼此可作相对转动。片齿轮套装在一起，彼此可作相对转动。2.2.斜齿圆柱齿轮传动间隙的消除斜齿圆柱齿轮传动间隙的消除(1)(1)垫片调整法如图垫片调整法如图8-158-15所示，在两个薄片斜齿轮所示，在两个薄片斜齿轮3 3和和4 4 中间中间(zhngjin)(zhngjin)，加一个垫片，加一个垫片2 2，垫片，垫片2 2使薄片斜齿轮使薄片斜齿轮3 3和和4 4的螺旋线的螺旋线错位，分别与宽斜齿轮错位，分别与宽斜齿轮1 1的轮齿齿槽左右齿面都贴紧，从而消除齿侧间的轮齿齿槽左右齿面都贴紧，从而消除齿侧间隙。隙。(2)(2)轴向压簧调整法如图轴向压簧调整法如图8-8-1616所示，两个薄

11、片斜齿轮所示，两个薄片斜齿轮1 1和和2 2用平键套在轴用平键套在轴5 5上，螺母上，螺母4 4可调整弹簧可调整弹簧3 3对对薄片斜齿轮薄片斜齿轮2 2的轴向压力，使薄片斜齿轮的轴向压力，使薄片斜齿轮1 1和和2 2的左右齿面分别贴紧宽斜的左右齿面分别贴紧宽斜齿轮齿轮6 6的轮齿齿槽两侧齿面以消除间隙。的轮齿齿槽两侧齿面以消除间隙。第14页/共83页第十五页，共83页。第一节数控机床的典型(dinxng)机械结构图8-15垫片调整法1宽斜齿轮(chln)2垫片3、4薄片斜齿轮(chln)第15页/共83页第十六页，共83页。第一节数控机床的典型机械(jxi)结构3.3.锥齿轮传动间隙的消除锥齿

12、轮传动间隙的消除(xioch)(xioch)4.4.键联接间隙的消除键联接间隙的消除(xioch)(xioch)图8-17锥齿轮齿侧间隙的消除(xioch)1、2锥齿轮3弹簧4螺母5轴第16页/共83页第十七页，共83页。第一节数控机床(sh kn j chun)的典型机械结构图8-19无键联接结构(jigu)1轴2螺钉3、4圆环5内弹性锥形胀套6外弹性锥形胀套7传动件第17页/共83页第十八页，共83页。第一节数控机床(sh kn j chun)的典型机械结构三、机床导轨三、机床导轨导轨主要用来支承和引导运动部件沿一定的轨道运动。在导轨副中，运动的一导轨主要用来支承和引导运动部件沿一定的轨道

13、运动。在导轨副中，运动的一方称为运动导轨，不运动的一方称为支承导轨。运动导轨相对于支承导轨的运方称为运动导轨，不运动的一方称为支承导轨。运动导轨相对于支承导轨的运动，通常是直线运动或回转运动。目前，数控机床上的导轨形式主要有滑动导动，通常是直线运动或回转运动。目前，数控机床上的导轨形式主要有滑动导轨、滚动导轨和液体静压导轨等。轨、滚动导轨和液体静压导轨等。1.1.导轨的要求导轨的要求(1)(1)导向精度高导向精度高导向精度是指机床的运动部件沿导轨移动时的直线性和其有关基准面之间的相导向精度是指机床的运动部件沿导轨移动时的直线性和其有关基准面之间的相互位置的准确性。互位置的准确性。(2)(2)耐

14、磨性好耐磨性好导轨的耐磨性是指导导轨的耐磨性是指导(zhdo)(zhdo)轨在长期使用过程中能否保持一定的导向精度。轨在长期使用过程中能否保持一定的导向精度。第18页/共83页第十九页，共83页。第一节数控机床的典型机械(jxi)结构(3)(3)足够的刚度足够的刚度导轨受力变形会影响部件之间的导向精度和相对位置，故要求导轨应有足够的导轨受力变形会影响部件之间的导向精度和相对位置，故要求导轨应有足够的刚度。刚度。(4)(4)低速运动平稳性低速运动平稳性应使导轨的摩擦阻力小，运动轻便，低速运动时无爬行现象。应使导轨的摩擦阻力小，运动轻便，低速运动时无爬行现象。(5)(5)结构简单、工艺性好结构简单

15、、工艺性好所设计的导轨应使制造和维修方便，在使用时便于调整所设计的导轨应使制造和维修方便，在使用时便于调整(tiozhng)(tiozhng)和维护。和维护。2.2.滑动导轨滑动导轨1)1)以聚四氟乙烯为基体，添加合金粉和氧化物等构成的高分子复合材料。以聚四氟乙烯为基体，添加合金粉和氧化物等构成的高分子复合材料。2)2)以环氧树脂为基体，加入以环氧树脂为基体，加入MoS2MoS2、胶体石墨、胶体石墨、TiO2TiO2等制成的抗磨涂层材料。等制成的抗磨涂层材料。第19页/共83页第二十页，共83页。第一节数控机床(sh kn j chun)的典型机械结构图8-20贴塑导轨的结构a)矩形(jxng

16、)导轨b)燕尾导轨c)圆柱导轨3.3.滚动导轨滚动导轨(1)(1)滚珠滚珠(gnzh)(gnzh)导轨这种导轨的承载能力小，刚度低。导轨这种导轨的承载能力小，刚度低。第20页/共83页第二十一页，共83页。第一节数控机床的典型机械(jxi)结构(2)(2)滚柱导轨这种导轨的承载能力和刚度滚柱导轨这种导轨的承载能力和刚度(n(n d)d)都比滚珠导轨大，适用于载荷较大的数控机床。都比滚珠导轨大，适用于载荷较大的数控机床。图8-21滚珠(gnzh)导轨第21页/共83页第二十二页，共83页。第一节数控机床的典型机械(jxi)结构(3)(3)滚针导轨滚针导轨滚针导轨的滚针比滚柱的长径比大，滚针导轨的

17、特点是尺寸小、结构紧凑滚针导轨的滚针比滚柱的长径比大，滚针导轨的特点是尺寸小、结构紧凑，主要适用于导轨尺寸受限制的数控机床。，主要适用于导轨尺寸受限制的数控机床。(4)(4)直线滚动导轨直线滚动导轨(简称简称(jinchng)(jinchng)直线导轨直线导轨)图图8-8-2323所示是直线滚动导轨副的外形图，直线滚动导轨由一根长导轨所示是直线滚动导轨副的外形图，直线滚动导轨由一根长导轨(导轨条导轨条)和一个或几个滑块组成。和一个或几个滑块组成。图8-23直线滚动导轨副的外形(wi xn)图1导轨条2循环滚柱滑座3抗振阻尼滑座第22页/共83页第二十三页，共83页。第一节数控机床的典型(din

18、xng)机械结构图8-24直线滚动(gndng)导轨副的结构图1、4、5、8回珠(回柱)2、3、6、7负载滚珠(滚柱)9导轨条10滑块第23页/共83页第二十四页，共83页。第一节数控机床(sh kn j chun)的典型机械结构图8-25单导轨定位(dngwi)的安装1工作台2、3楔块4基准导轨5床身6非定位(dngwi)导轨第24页/共83页第二十五页，共83页。第一节数控机床的典型(dinxng)机械结构图8-26双导轨定位的安装1基准(jzhn)导轨2、4、5调整垫3工作台6床身第25页/共83页第二十六页，共83页。第一节数控机床的典型(dinxng)机械结构图8-27开式静压导轨的

19、工作(gngzu)原理图1液压泵2溢流阀3过滤器4节流阀5运动导轨6床身导轨4.静压导轨第26页/共83页第二十七页，共83页。第二节数控机床的主轴(zhzhu)结构一、主轴轴承配置的一般原则一、主轴轴承配置的一般原则大多数数控机床的主轴有前、后两个支承，成为两支承主轴部件。有时由大多数数控机床的主轴有前、后两个支承，成为两支承主轴部件。有时由于结构原因致使两个支承之间的跨距过大，影响了主轴的刚度，这就要增于结构原因致使两个支承之间的跨距过大，影响了主轴的刚度，这就要增设中间支承，这就是所谓的三支承主轴部件。主轴轴承配置时应考虑的一设中间支承，这就是所谓的三支承主轴部件。主轴轴承配置时应考虑的

20、一般原则为：般原则为：(1)(1)适应承载能力和刚度的要求适应承载能力和刚度的要求所谓承载能力是指主轴在保证正常所谓承载能力是指主轴在保证正常(zhngchng)(zhngchng)工作，并在具有额定寿命工作，并在具有额定寿命时间内所能承受的最大负荷。时间内所能承受的最大负荷。(2)(2)适应转速的要求适应转速的要求轴承发热会直接影响它的精度和工作寿命，而发热量的大小取决于转速的轴承发热会直接影响它的精度和工作寿命，而发热量的大小取决于转速的高低。高低。(3)(3)适应精度的要求适应精度的要求主轴前、后支承处径向轴承类型的选用，主要由该处的支承精度要求和径主轴前、后支承处径向轴承类型的选用，主

21、要由该处的支承精度要求和径向载荷来决定。向载荷来决定。第27页/共83页第二十八页，共83页。第二节数控机床(sh kn j chun)的主轴结构(4)(4)适应结构的要求适应结构的要求主轴部件在结构上要求径向尺寸紧凑时，可选用轻型或特轻型轴主轴部件在结构上要求径向尺寸紧凑时，可选用轻型或特轻型轴承。承。(5)(5)适应经济性要求适应经济性要求在配置主轴轴承形式时，也要作经济分析，使经济效益好。在配置主轴轴承形式时，也要作经济分析，使经济效益好。二、主轴轴承的配置形式二、主轴轴承的配置形式目前，数控机床的主轴轴承的配置有以下目前，数控机床的主轴轴承的配置有以下(yxi)(yxi)几种形式：几种

22、形式：1)1)前支承采用双列短圆柱滚子轴承和前支承采用双列短圆柱滚子轴承和6060角接触双列向心推力球轴角接触双列向心推力球轴承，后支承采用向心推力球轴承，如图承，后支承采用向心推力球轴承，如图8-298-29所示。所示。2)2)前支承采用高精度双列向心推力球轴承，如图前支承采用高精度双列向心推力球轴承，如图8-308-30所示。所示。第28页/共83页第二十九页，共83页。第二节数控机床的主轴(zhzhu)结构图8-29前支承(zh chn)采用双列短圆柱滚子轴承和60角接触双列向心推力球轴承图8-31前支承采用双列圆锥(yunzhu)滚子轴承第29页/共83页第三十页，共83页。第二节数控

23、机床的主轴(zhzhu)结构3)3)前支承采用前支承采用(ciyng)(ciyng)双列圆锥滚子轴承，后支承采用双列圆锥滚子轴承，后支承采用(ciyng)(ciyng)圆锥圆锥滚子轴承，滚子轴承，如图如图8-318-31所示。所示。三、主轴部件结构三、主轴部件结构1.MJ-501.MJ-50型数控车床的主轴部件型数控车床的主轴部件图8-32MJ-50型数控车床主轴箱结构1、6、8螺母2同步带3、16同步带轮4脉冲编码器5、12、13、17螺钉(ludng)7主轴9主轴箱体10角接触球轴承11、14双列短圆柱滚子轴承15带轮第30页/共83页第三十一页，共83页。第二节数控机床(sh kn j

24、chun)的主轴结构2.JCS-0182.JCS-018型立式加工中心的主轴部件型立式加工中心的主轴部件(1)(1)主轴主轴前端有锥度为主轴主轴前端有锥度为7 7 2424的锥孔，用于装夹的锥孔，用于装夹BT40BT40刀柄或刀杆。刀柄或刀杆。(2)(2)主轴的自动主轴的自动(zdng)(zdng)装夹和切屑清除装置装夹和切屑清除装置在加工中心上，为了实现刀具在主轴上的自动在加工中心上，为了实现刀具在主轴上的自动(zdng)(zdng)装卸，其主轴必须设计装卸，其主轴必须设计有自动有自动(zdng)(zdng)夹紧机构。夹紧机构。(3)(3)主轴准停装置主轴准停装置图8-33JCS-018型立

25、式加工(ji gng)中心的主轴部件1刀柄2拉钉3主轴4拉杆5碟形弹簧6活塞7液压缸8、10行程开关9管接头11弹簧12钢球13端面键第31页/共83页第三十二页，共83页。第二节数控机床(sh kn j chun)的主轴结构图8-34JCS-018型立式加工中心的主轴准停装置1多楔带轮2磁传感器3永久磁铁(yn ji c ti)4垫片5主轴第32页/共83页第三十三页，共83页。第二节数控机床的主轴(zhzhu)结构3.3.万能万能(wnnng)(wnnng)铣头结构铣头结构图8-35万能铣头结构(jigu)1平键2连接盘3、15法兰4、6、23、24T形螺柱5后壳体7锁紧螺钉8螺母9、11

26、角接触球轴承10隔套12前壳体13双列圆柱滚子轴承14半圆环垫片16、17螺钉18端面键19、25推力圆柱滚子轴承20、26滚针轴承21、22、27锥齿轮第33页/共83页第三十四页，共83页。第二节数控机床的主轴(zhzhu)结构四、主轴端部的结构形状四、主轴端部的结构形状如图如图8 8 3636所示，主轴端部所示，主轴端部(已经标准化已经标准化)用于安装夹持用于安装夹持(ji(ji ch)ch)零件的夹具。在设计要求上，应能保证定位准确、安装可靠、连接牢零件的夹具。在设计要求上，应能保证定位准确、安装可靠、连接牢固、装卸方便，并能传递足够的转矩。主轴固、装卸方便，并能传递足够的转矩。主轴1

27、 1前端的长、短圆锥面或圆柱面前端的长、短圆锥面或圆柱面和凸缘端面定位，用端面键和凸缘端面定位，用端面键3 3、螺柱、螺柱8 8与偏心销与偏心销9 9、平键、平键1111和主轴前端圆柱面和主轴前端圆柱面上的螺纹传递转矩，卡盘座上的螺纹传递转矩，卡盘座4 4安装于主轴端部时，螺柱从凸缘上的孔中穿过安装于主轴端部时，螺柱从凸缘上的孔中穿过，转动快卸卡板将数个螺柱同时装上，再拧紧螺母将卡盘座固牢在主轴端，转动快卸卡板将数个螺柱同时装上，再拧紧螺母将卡盘座固牢在主轴端部。部。图8-36主轴前端的结构a)、b)短锥法兰结构c)长锥带键式结构d)螺纹圆柱式结构1主轴2锁紧盘3端面(dunmin)键4卡盘座

28、5、8螺柱6、10螺母7螺钉9偏心销11平键12防松压爪第34页/共83页第三十五页，共83页。第三节数控机床(sh kn j chun)的自动换刀装置一、回转刀架一、回转刀架数控机床为了能在零件一次装夹中完成多种甚至所有加工工序数控机床为了能在零件一次装夹中完成多种甚至所有加工工序(gngx(gngx)，以缩短辅助时间，减少多次安装零件引起的误差，必须具有自动换，以缩短辅助时间，减少多次安装零件引起的误差，必须具有自动换刀装置。自动换刀装置应当满足换刀时间短、刀具重复定位精度高、刀装置。自动换刀装置应当满足换刀时间短、刀具重复定位精度高、足够的刀具存储以及安全可靠等基本要求。足够的刀具存储以

29、及安全可靠等基本要求。1.1.四方回转刀架四方回转刀架图8-37螺旋升降式四方刀架结构1电动机2联轴器3蜗杆轴4蜗轮丝杠5刀架底座6粗定位盘7刀架体8球头销9转位(zhun wi)套10电刷座11发信体12螺母13、14电刷15粗定位销第35页/共83页第三十六页，共83页。第三节数控机床的自动(zdng)换刀装置(1)(1)刀架抬起刀架抬起当数控装置发出换刀指令后，电动机当数控装置发出换刀指令后，电动机1 1起动正转，并经联轴器起动正转，并经联轴器2 2使蜗杆轴使蜗杆轴3 3转转动，从而带动蜗轮丝杠动，从而带动蜗轮丝杠4 4转动。转动。(2)(2)刀架转位刀架转位当刀架抬起至一定的距离后，端

30、面齿脱开，转位套当刀架抬起至一定的距离后，端面齿脱开，转位套9 9用销钉与蜗轮丝杠用销钉与蜗轮丝杠4 4联联接，随蜗轮丝杠接，随蜗轮丝杠4 4一起转动，当端面齿完全脱开时，转位套一起转动，当端面齿完全脱开时，转位套9 9正好转过正好转过160160，球头销，球头销8 8在弹簧力的作用下进入转位套在弹簧力的作用下进入转位套9 9的槽中，带动刀架体的槽中，带动刀架体7 7转位。转位。(3)(3)刀架定位刀架定位(dngwi)(dngwi)刀架体刀架体7 7转动时带动电刷座转动时带动电刷座1010转动，当转到程序指定的位置时，粗定位转动，当转到程序指定的位置时，粗定位(dn(dngwi)gwi)销销

31、1515在弹簧力的作用下进入粗定位在弹簧力的作用下进入粗定位(dngwi)(dngwi)盘盘6 6的槽中进行粗定位的槽中进行粗定位(dn(dngwi)gwi)，同时电刷，同时电刷1313接触导体使电动机接触导体使电动机1 1反转。反转。(4)(4)刀架压紧刀架压紧刀架精确定位刀架精确定位(dngwi)(dngwi)后，电动机后，电动机1 1继续反转，夹紧刀架，当两端面齿增继续反转，夹紧刀架，当两端面齿增加到一定夹紧力时，电动机加到一定夹紧力时，电动机1 1停止转动，从而完成一次换刀过程。停止转动，从而完成一次换刀过程。第36页/共83页第三十七页，共83页。第三节数控机床(sh kn j ch

32、un)的自动换刀装置2.2.六角回转刀架六角回转刀架(1)(1)刀架抬起刀架抬起当数控装置发出换刀指令后，压力油从当数控装置发出换刀指令后，压力油从a a孔进入压紧液压缸的下腔，活塞孔进入压紧液压缸的下腔，活塞1 1上升上升，刀架体，刀架体2 2抬起，使定位活动插销抬起，使定位活动插销9 9与圆柱固定插销与圆柱固定插销8 8脱开。脱开。(2)(2)刀架转位刀架转位当刀架体当刀架体2 2抬起之后，压力油从抬起之后，压力油从c c孔进入液压缸左腔，活塞孔进入液压缸左腔，活塞6 6向右移动，通过连接向右移动，通过连接板带动齿条板带动齿条7 7移动，使空套齿轮移动，使空套齿轮5 5逆时针方向转动，通过

33、端齿离合器使刀架转过逆时针方向转动，通过端齿离合器使刀架转过6 600。(3)(3)刀架压紧刀架压紧刀架转位之后，压力油从刀架转位之后，压力油从b b孔进入压紧液压缸的上腔，活塞孔进入压紧液压缸的上腔，活塞1 1带动刀架体带动刀架体2 2向下移向下移动。动。(4)(4)转位液压缸复位转位液压缸复位刀架压紧之后，压力油从刀架压紧之后，压力油从d d孔进入转位液压缸右腔，活塞孔进入转位液压缸右腔，活塞6 6带动齿条带动齿条7 7复位，由于复位，由于此时此时(c sh)(c sh)端齿离合器已脱开，齿条端齿离合器已脱开，齿条7 7带动空套齿轮带动空套齿轮5 5在轴上空转。在轴上空转。第37页/共83

34、页第三十八页，共83页。第三节数控机床的自动(zdng)换刀装置3.3.盘形自动盘形自动(zdng)(zdng)回转刀架回转刀架WP71.eps第38页/共83页第三十九页，共83页。第三节数控机床的自动(zdng)换刀装置图8-39BA200L盘形自动回转刀架1刀架2、3端面(dunmin)齿盘4滑块5蜗轮6轴7蜗杆8、9、10传动齿轮11电动机12微动开关13小轴14圆环15压板16镶条第39页/共83页第四十页，共83页。第三节数控机床的自动(zdng)换刀装置二、刀库二、刀库刀库是加工刀库是加工(ji(ji gng)gng)中心自动换刀装置中最主要的部件之一，其容量、布局及具体结构对加

35、工中心自动换刀装置中最主要的部件之一，其容量、布局及具体结构对加工(ji gng)ji gng)中心的总体设计有很大影响。中心的总体设计有很大影响。1.1.换刀过程换刀过程图8-40换刀过程示意图1机械手2刀库3主轴(zhzhu)4刀套5刀具第40页/共83页第四十一页，共83页。第三节数控机床(sh kn j chun)的自动换刀装置(1)(1)刀套下翻换刀前，刀库刀套下翻换刀前，刀库2 2转动，将待换刀具转动，将待换刀具5 5送到换刀位置。送到换刀位置。(2)(2)机械手抓刀机械手抓刀机械手机械手1 1从原始位置顺时针旋转从原始位置顺时针旋转75(K75(K向观察向观察)，两机械手爪分别抓

36、住刀库上和主，两机械手爪分别抓住刀库上和主轴轴3 3上的刀具。上的刀具。(3)(3)刀具松开主轴内的刀具自动刀具松开主轴内的刀具自动(zdng)(zdng)夹紧机构松开刀具。夹紧机构松开刀具。(4)(4)机械手拔刀机械手下降，同时拔出两把刀具。机械手拔刀机械手下降，同时拔出两把刀具。(5)(5)刀具位置交换刀具位置交换机械手带着两把刀具逆时针旋转机械手带着两把刀具逆时针旋转180(K180(K向观察向观察)，交换两把刀具位置。，交换两把刀具位置。(6)(6)机械手插刀机械手上升，分别把刀具插入主轴锥孔和刀套中。机械手插刀机械手上升，分别把刀具插入主轴锥孔和刀套中。(7)(7)刀具夹紧主轴内的刀

37、具自动刀具夹紧主轴内的刀具自动(zdng)(zdng)夹紧机构夹紧刀具。夹紧机构夹紧刀具。(8)(8)液压缸活塞复位液压缸活塞复位驱动机械手逆时针旋转驱动机械手逆时针旋转180180的液压缸活塞复位的液压缸活塞复位(机械手无动作机械手无动作)。第41页/共83页第四十二页，共83页。第三节数控机床的自动(zdng)换刀装置(9)(9)机械手松刀机械手松刀机械手机械手1 1逆时针旋转逆时针旋转75(K75(K向观察向观察)，松开刀具回到原始，松开刀具回到原始(yunsh)(yunsh)位置。位置。(10)(10)刀套上翻刀套带着刀具上翻刀套上翻刀套带着刀具上翻9090。2.2.刀库的结构刀库的结

38、构图8-41盘式刀库结构示意图1电动机2十字(sh z)联轴器3蜗杆4蜗轮5气缸6、7行程开关8拨叉9挡标10滚子11刀套12刀盘第42页/共83页第四十三页，共83页。第三节数控机床(sh kn j chun)的自动换刀装置(1)(1)刀库的选刀过程刀库的选刀过程(见图见图8-41)8-41)根据数控装置发出根据数控装置发出(fch)(fch)的选刀指令，直流伺服电动机的选刀指令，直流伺服电动机1 1经十字联轴器经十字联轴器2 2和蜗杆和蜗杆3 3、蜗轮、蜗轮4 4带动刀盘带动刀盘1212和安装其上的和安装其上的1616个刀套个刀套1111旋转相应角度，完成选刀的过程。旋转相应角度，完成选刀

39、的过程。(2)(2)刀套翻转过程刀套翻转过程(见图见图8-41)8-41)待换刀具转到换刀位置时，刀套尾部的滚子待换刀具转到换刀位置时，刀套尾部的滚子1010转入拨叉转入拨叉8 8的槽内。的槽内。(3)(3)刀套的结构图刀套的结构图8-438-43所示为该盘式刀库刀套结构图。所示为该盘式刀库刀套结构图。WP72.eps第43页/共83页第四十四页，共83页。第三节数控机床的自动(zdng)换刀装置图8-43刀套结构图1弹簧2螺纹套3球头(qi tu)销钉4刀套体5滚套6销轴7滚子第44页/共83页第四十五页，共83页。第三节数控机床的自动(zdng)换刀装置(4)(4)刀库的容量刀库的容量刀库

40、的容量是指刀库能存放刀库的容量是指刀库能存放(cnfng)(cnfng)的刀具数量，应当根据被加工零件的工艺的刀具数量，应当根据被加工零件的工艺要求合理地确定刀库的容量。要求合理地确定刀库的容量。图8-44加工工件(gngjin)与刀具数目关系的曲线第45页/共83页第四十六页，共83页。第三节数控机床(sh kn j chun)的自动换刀装置(5)(5)刀库的类型如图刀库的类型如图8-8-4545所示，加工中心上普遍采用所示，加工中心上普遍采用(ciyng)(ciyng)的刀库有盘式刀库、鼓筒弹夹式刀的刀库有盘式刀库、鼓筒弹夹式刀库、链式刀库和格子式刀库等。库、链式刀库和格子式刀库等。1)1

41、)盘式刀库盘式刀库(见图见图8-45a8-45a、b b、c c、d d、g)g)。2)2)鼓筒弹夹式刀库鼓筒弹夹式刀库(见图见图8-45e)8-45e)。3)3)链式刀库链式刀库(见图见图8-45f)8-45f)。4)4)格子式刀库格子式刀库(见图见图8-45h)8-45h)。图8-45刀库的类型a)、b)、c)、d)、g)盘式刀库e)鼓筒弹夹(dn ji)式刀库f)链式刀库h)格子式刀库第46页/共83页第四十七页，共83页。第三节数控机床的自动(zdng)换刀装置(6)(6)刀具的选择方式刀具的选择方式在自动换刀过程在自动换刀过程(guchng)(guchng)中，根据程序中的刀具功能指

42、令，数控装置发出自中，根据程序中的刀具功能指令，数控装置发出自动选刀的信号，在刀库中挑选下一工步所需要的刀具。动选刀的信号，在刀库中挑选下一工步所需要的刀具。1)1)顺序选刀方式。顺序选刀方式。2)2)固定地址选刀方式。固定地址选刀方式。3)3)任意选刀方式。任意选刀方式。(7)(7)刀具的编码方式刀具的编码方式当采用任意选刀方式选择刀具时，必须给刀具编上识别代码。当采用任意选刀方式选择刀具时，必须给刀具编上识别代码。1)1)接触式刀具识别装置。接触式刀具识别装置。2)2)非接触式刀具识别装置。非接触式刀具识别装置。第47页/共83页第四十八页，共83页。第三节数控机床(sh kn j chu

43、n)的自动换刀装置图8-46接触式刀具(doj)识别装置1刀具(doj)识别装置2触针3刀具(doj)4编码环第48页/共83页第四十九页，共83页。第三节数控机床的自动(zdng)换刀装置三、刀具交换装置三、刀具交换装置实现刀库与加工中心主轴之间传递实现刀库与加工中心主轴之间传递(chund)(chund)和装卸刀具的装置，称为和装卸刀具的装置，称为刀具交换装置。刀具交换装置一般分为无机械手换刀和采用机械手换刀具交换装置。刀具交换装置一般分为无机械手换刀和采用机械手换刀两类。刀两类。1.1.无机械手换刀无机械手换刀图8-48无机械手换刀过程(guchng)第49页/共83页第五十页，共83页

44、。第三节数控机床的自动(zdng)换刀装置2.2.机械手换刀机械手换刀图8-49换刀动作(dngzu)分解示意图第50页/共83页第五十一页，共83页。第三节数控机床(sh kn j chun)的自动换刀装置3.3.机械手的类型机械手的类型(lixng)(lixng)图8-50机械手的类型a)单臂单爪机械手b)单臂双爪机械手c)双臂回转式机械手d)双机械手e)双臂往复交叉(jioch)式机械手f)双臂端面夹紧式机械手第51页/共83页第五十二页，共83页。第三节数控机床的自动(zdng)换刀装置4.4.机械机械(jxi)(jxi)手的结构及动作过程手的结构及动作过程(1)(1)机械机械(jxi

45、)(jxi)手抓刀手抓刀换刀时，刀套向下翻转换刀时，刀套向下翻转9090后，压合上行程开关，发出机械后，压合上行程开关，发出机械(jxi)(jxi)手抓刀信号。手抓刀信号。(2)(2)机械机械(jxi)(jxi)手拔刀如图手拔刀如图8-8-5151所示，抓刀动作结束时，齿条所示，抓刀动作结束时，齿条1717上的挡环上的挡环1212压合位置开关压合位置开关1414，发出拔刀信号，发出拔刀信号，液压缸，液压缸1515的上腔通入压力油，活塞杆推动机械的上腔通入压力油，活塞杆推动机械(jxi)(jxi)手臂轴手臂轴1616下降实现拔刀下降实现拔刀动作。动作。(3)(3)机械机械(jxi)(jxi)手换

46、刀手换刀当拔刀动作完成后，机械当拔刀动作完成后，机械(jxi)(jxi)手臂轴手臂轴1616上的挡环上的挡环2 2压合位置开关压合位置开关1(1(见图见图8-8-51)51)，发出换刀信号。，发出换刀信号。(4)(4)机械机械(jxi)(jxi)手插刀手插刀换刀动作完成后，齿条换刀动作完成后，齿条1919上的挡环上的挡环6 6压合位置开关压合位置开关9(9(见图见图8-8-51)51)，发出插刀信号，使液压缸，发出插刀信号，使液压缸1515的下腔通入压力油，活塞杆带动机械的下腔通入压力油，活塞杆带动机械(jxi)(jxi)手手臂轴臂轴1616上升实现插刀动作。上升实现插刀动作。第52页/共83

47、页第五十三页，共83页。第三节数控机床(sh kn j chun)的自动换刀装置图8-51机械手结构示意图1、3、7、9、13、14位置开关(行程开关)2、6、12挡环4、11齿轮5 连接盘8销子 10传动(chundng)盘15、18、20液压缸16机械手臂轴17、19齿条21机械手第53页/共83页第五十四页，共83页。第三节数控机床的自动(zdng)换刀装置(5)(5)机械手复位插刀动作完成机械手复位插刀动作完成(wn(wn chng)chng)后，机械手臂轴后，机械手臂轴1616上的挡环上的挡环2 2压合位置开关压合位置开关3(3(见图见图)，使液压缸，使液压缸2020的左腔通入压力油

48、，活塞杆带着齿条的左腔通入压力油，活塞杆带着齿条1919向右移动复位，而齿轮向右移动复位，而齿轮4 4空转，空转，机械手无动作。机械手无动作。5.5.机械手抓刀部分的结构机械手抓刀部分的结构图8-52机械手局部结构图1齿轮2机械手臂(shu b)轴3连接盘4、6销子5传动盘7齿条8活塞杆第54页/共83页第五十五页，共83页。第三节数控机床的自动(zdng)换刀装置图8-53机械手抓刀部分(b fen)结构图1机械手臂2、4弹簧3锁紧销5活动销6锥销7手爪8长销第55页/共83页第五十六页，共83页。第四节数控机床的回转(huzhun)工作装置一、分度工作台一、分度工作台分度工作台只能完成分度

49、运动，不能实现圆周进给运动，它是按照数分度工作台只能完成分度运动，不能实现圆周进给运动，它是按照数控装置的指令，在需要分度时将工作台连同零件控装置的指令，在需要分度时将工作台连同零件(ln(ln jin)jin)回转一定的角度回转一定的角度(分度工作台一般只能回转规定的角度，如分度工作台一般只能回转规定的角度，如9090、6060 和和4545等等)。分度时也可以采用手动分度。数控机床中，分度工作台按。分度时也可以采用手动分度。数控机床中，分度工作台按定位机构的不同，分为定位销式分度工作台和鼠牙盘式分度工作台。定位机构的不同，分为定位销式分度工作台和鼠牙盘式分度工作台。1.1.定位销式分度工作

50、台定位销式分度工作台2.2.鼠牙盘式分度工作台鼠牙盘式分度工作台第56页/共83页第五十七页，共83页。第四节数控机床(sh kn j chun)的回转工作装置图8-55鼠牙盘式分度工作台1、2、15、16推杆3下鼠牙盘4上鼠牙盘5、13推力轴承(zhuchng)6活塞7分度工作台8齿条活塞9夹紧液压缸上腔10夹紧液压缸下腔11齿轮12内齿圈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第57页/共83页第五十八页，共83页。第四节数控机床的回转(huzhun)工作装置二、数控回转工作台二、数控回转工作台数控回转工作台外观上与分度