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1、第二节第二节 数控机床主传动系统及主轴部件数控机床主传动系统及主轴部件第三节第三节 数控机床的进给系统数控机床的进给系统第四节第四节 数控机床回转工作台数控机床回转工作台第五节第五节 数控加工使用的刀具及自动换刀系统数控加工使用的刀具及自动换刀系统第六节第六节 数控加工用辅助装置数控加工用辅助装置第五章第五章 数控机床的结构数控机床的结构第一节第一节 数控机床的结构要求数控机床的结构要求为了提高数控机床的生产效率，扩大其工艺范围，为了提高数控机床的生产效率，扩大其工艺范围，对于数控机床的进给运动除了沿坐标轴对于数控机床的进给运动除了沿坐标轴X X、Y Y、Z Z三个三个方向的直线进给运动之外，
2、常常还需要有绕方向的直线进给运动之外，常常还需要有绕X X、Y Y、Z Z轴的圆周进给运动。轴的圆周进给运动。通通常常数数控控机机床床的的圆圆周周进进给给运运动动，可可以以实实现现精精确确的的自自动动分分度度改改变变工工件件相相对对于于主主轴轴的的位位置置，以以便便分分别别加加工工各个表面，这对箱体零件的加工带来了便利。各个表面，这对箱体零件的加工带来了便利。对对于于自自动动换换刀刀的的多多工工序序数数控控机机床床来来说说，回回转转工工作作台台已成为一个不可缺少的部件。已成为一个不可缺少的部件。 第四节数控机床回转工作台第四节数控机床回转工作台一、一、 数控回转工作台数控回转工作台二、二、 分
3、度工作台分度工作台数数控控机机床床中中常常用用的的回回转转工工作作台台有有数数控控回回转转工工作台和分度工作台。作台和分度工作台。一、数控回转工作台一、数控回转工作台数控回转工作台主要用于数控镗床和铣床。数控回转工作台主要用于数控镗床和铣床。从从外外形形上上看看它它与与分分度度工工作作台台没没有有多多大大差差别别，但但在在内内部结构和功用上则有较大的不同。部结构和功用上则有较大的不同。如如图图所所示示数数控控回回转转工工作作台台由由传传动动系系统统、间间隙隙消消除除装装置及蜗轮夹紧装置等组成。置及蜗轮夹紧装置等组成。数数控控回回转转工工作作台台（图图）是是由由电电液液步步进进电电动动机机1 1
4、驱驱动动，经齿轮经齿轮2 2和和4 4带动蜗轮带动蜗轮8 8，通过蜗杆，通过蜗杆1010使工作台回转。使工作台回转。为为了了尽尽量量消消除除反反向向间间隙隙和和传传动动间间隙隙，通通过过调调整整偏偏心环心环3 3来消除齿轮来消除齿轮2 2和和4 4啮合侧隙。啮合侧隙。齿齿轮轮4 4与与蜗蜗杆杆9 9是是靠靠楔楔形形拉拉紧紧圆圆柱柱销销5 5（A A一一A A剖剖面面）来连接。来连接。这种连接方式能消除轴与套的配合间隙。这种连接方式能消除轴与套的配合间隙。蜗蜗杆杆9 9采采用用螺螺距距渐渐厚厚蜗蜗杆杆，通通过过移移动动蜗蜗杆杆的的轴轴向向位位置来调节间隙。置来调节间隙。（图图）测测蜗蜗杆杆的的左
5、左右右两两侧侧具具有有不不同同的的螺螺距距因因此此蜗蜗杆杆齿厚从头到尾逐渐增厚。齿厚从头到尾逐渐增厚。但但由由于于同同一一侧侧的的螺螺距距是是相相同同的的，所所以以仍仍能能保保持持正正确确的啮合。的啮合。调调整整时时松松开开螺螺母母7 7的的锁锁紧紧螺螺钉钉8 8使使压压块块6 6与与调调整整套套松松开。开。然后转动调整套然后转动调整套1111带动蜗杆带动蜗杆9 9作轴向移动。作轴向移动。调整后锁紧调整套调整后锁紧调整套1111和楔形圆柱销和楔形圆柱销5 5。蜗杆的左右两端都有双列滚针轴承支承，蜗杆的左右两端都有双列滚针轴承支承，左端为自由端可以伸缩以消除温度变化的影响，左端为自由端可以伸缩以
6、消除温度变化的影响，右端装有两个推球轴承能轴向定位。右端装有两个推球轴承能轴向定位。（图图）当工作台静止时，必须处于锁紧状态。）当工作台静止时，必须处于锁紧状态。为为此此，在在蜗蜗轮轮底底部部装装有有八八对对夹夹紧紧块块1212及及1313，散散在在底底座上均布着八个小液压缸座上均布着八个小液压缸1414，夹夹紧紧液液压压缸缸1414的的上上腔腔通通入入压压力力油油，使使活活塞塞向向下下运运动动，通过钢球通过钢球1717撑开夹紧块撑开夹紧块1212及及1313，将蜗轮夹紧。，将蜗轮夹紧。当当工工作作台台需需要要回回转转时时，数数控控系系统统发发出出指指令令，夹夹紧紧液液压压缸缸1414上上腔腔
7、的的油油流流回回油油箱箱，钢钢球球1717在在弹弹簧簧1616的的作作用用下下向向上上抬抬起起，夹夹紧紧块块1212和和1313松松开开蜗蜗轮轮，这这时时蜗蜗轮轮和和回转工作台可按照控制系统的指令作回转运动。回转工作台可按照控制系统的指令作回转运动。回回转转工工作作台台的的导导轨轨面面由由大大型型滚滚柱柱轴轴承承支支承承，并并由由圆圆锥锥滚滚子子轴轴承承及及圆圆锥锥孔孔双双列列圆圆柱柱滚滚子子轴轴承承保保持持准准确确的的回转中心。回转中心。 （图图）数数控控回回转转工工作作台台的的导导轨轨面面由由大大型型滚滚柱柱轴轴承承支承，支承，并并由由圆圆锥锥滚滚柱柱轴轴承承及及双双列列向向心心圆圆核核滚
8、滚子子轴轴承承保保持持回转中心的准确。回转中心的准确。数数控控回回转转工工作作台台设设有有零零点点，当当它它作作回回零零运运动动时时首首先先由由安安装装在在蜗蜗轮轮上上的的挡挡块块碰碰撞撞限限位位开开关关。使使工工作作台台减减速速，然然后后通通过过感感应应块块和和无无触触点点开开关关的的作作用用使使工很自准确的停在零点位置上。工很自准确的停在零点位置上。数控回转工作台可作任意角度的回转和分度，数控回转工作台可作任意角度的回转和分度，可由光栅可由光栅1818进行读数控制，进行读数控制，因此能够达到较高的分度精度。因此能够达到较高的分度精度。如图为一个完整的数控回转工作台。如图为一个完整的数控回转
9、工作台。二、分度工作台二、分度工作台分分度度工工作作台台是是按按照照数数控控系系统统的的指指令令，在在需需要要分分度度时时工工作作台台连连同同工工件件回回转转规规定定的的角角度度，有有时时也也可可采采用用手手动分度。动分度。分分度度工工作作台台只只能能够够完完成成分分度度运运动动而而不不能能实实现现圆圆周周运运动，动，并并且且它它的的分分度度运运动动只只能能完完成成一一定定的的回回转转度度数数如如 9090、6060或或4545等。等。1 1鼠牙盘式分度工作台鼠牙盘式分度工作台鼠鼠牙牙盘盘式式分分度度工工作作台台主主要要由由工工作作台台面面底底座座、夹夹紧紧液液压缸、分度液压缸和鼠牙盘等零件组
10、成，压缸、分度液压缸和鼠牙盘等零件组成，其结构其结构如图如图所示。所示。鼠牙盘是保证分度精度的关键零件，鼠牙盘是保证分度精度的关键零件，在每个齿盘的端面有数目相同的三角形齿。在每个齿盘的端面有数目相同的三角形齿。当当两两个个齿齿盘盘啮啮合合时时，能能自自动动确确定定周周向向和和径径向向的的相相对对位置。位置。 机机床床需需要要进进行行分分度度工工作作时时（图图），数数控控装装置置就就发发出指令，出指令，电电磁磁铁铁控控制制液液压压阀阀（图图中中未未示示出出），使使压压力力油油经经孔孔2323进进入入到到工工作作台台7 7中中央央的的夹夹紧紧液液压压缸缸下下腔腔1010推推动活塞动活塞6 6向上
11、移动，向上移动，经经推推力力轴轴承承5 5和和1313将将工工作作台台7 7抬抬起起，上上下下两两个个鼠鼠齿齿盘盘4 4和和3 3脱离啮合，脱离啮合，与与此此同同时时：在在工工作作台台7 7向向上上移移动动过过程程中中带带动动内内齿齿轮轮1212向上套人齿轮向上套人齿轮1111，完成分度前的准备工作。，完成分度前的准备工作。当当工工作作台台7 7上上升升时时（图图） ，推推杆杆2 2在在弹簧力的作用下向上移动，弹簧力的作用下向上移动，使使推推杆杆1 1能能在在弹弹簧簧作作用用下下向向右右移移动动，离开微动开关离开微动开关S2S2，使，使S2S2复位，复位，控控制制电电磁磁阀阀（图图中中未未示示
12、出出）使使压压力力油油经经油油孔孔2121进进入入分分度度油油缸缸左左腔腔1919，推推动动齿齿条条活活塞塞8 8向向右右移移动动，带带动动与与齿条相啮合的齿轮齿条相啮合的齿轮1111作逆时针方向转动。作逆时针方向转动。由由于于齿齿轮轮1111已已经经与与内内齿齿轮轮1212相相啮啮合合，分分度度台台也也将将随随着转过相应的角度。着转过相应的角度。回转角度的近似值将由微动开关和档块回转角度的近似值将由微动开关和档块1717控制，控制，开开始始回回转转时时，挡挡块块1414离离开开推推杆杆1515使使微微动动开开关关S1S1复复位位，通过电路互锁，始终保持工作台处于上升位置。通过电路互锁，始终保
13、持工作台处于上升位置。当当工工作作台台转转到到预预定定位位置置附附近近，挡挡块块1717通通过过1616使使微微动动开关开关S3S3工作（工作（图图）。）。控控制制电电磁磁阀阀开开启启使使压压力力油油经经油油孔孔2222进进入入到到压压紧紧液液压压缸上腔缸上腔9 9。活活塞塞3 3带带动动工工作作台台7 7下下降降，上上鼠鼠齿齿盘盘4 4与与下下鼠鼠齿齿盘盘3 3在在新的位置重新啮合，并定位压紧。新的位置重新啮合，并定位压紧。液液压压缸缸下下腔腔1010的的回回油油经经节节流流间间可可限限制制工工作作台台的的下下降降速度，保护齿面不受冲击。速度，保护齿面不受冲击。当当分分度度工工作作台台下下降
14、降时时（图图） ，通通过过推推杆杆2 2及及1 1的的作作用启动微动开关用启动微动开关S2S2，分分度度液液压压缸缸右右腔腔1818通通过过油油孔孔2020进进压压力力油油，活活塞塞齿齿条条8 8退回。退回。齿齿轮轮1111顺顺时时针针方方向向转转动动时时带带动动挡挡块块1717及及1414回回到到原原处为下一次分度工作作好准备。处为下一次分度工作作好准备。此此时时内内齿齿轮轮1212已已同同齿齿轮轮1111脱脱开开，工工作作台台保保持持静静止止状态。状态。鼠齿盘式分度工作台的优点是：鼠齿盘式分度工作台的优点是：定位刚度好，定位刚度好，重复定位精度高，重复定位精度高，分度精度可达分度精度可达（
15、0.5-30.5-3）结构简单。）结构简单。缺点是：缺点是：鼠齿盘制造精度要求很高，鼠齿盘制造精度要求很高，且且不不能能任任意意角角度度分分度度，它它只只能能分分度度能能除除尽尽鼠鼠齿齿盘盘齿齿数的角度。数的角度。这种工作台不仅可与数控机床做成一体，这种工作台不仅可与数控机床做成一体，也也可可作作为为附附件件使使用用，广广泛泛应应用用于于各各种种加加工工和和测测量量装装置中。置中。2.2.定位销式分度工作台定位销式分度工作台如图所示是自动换刀数控卧式镜铣床的分度工作台。如图所示是自动换刀数控卧式镜铣床的分度工作台。分分度度工工作作台台（图图）1 1位位于于长长方方形形工工作作台台1010的中间
16、，的中间，在在不不单单独独使使用用分分度度工工作作台台1 1时时，两两个个工工作台可以作为一个整体工作台来使用。作台可以作为一个整体工作台来使用。这这种种工工作作台台的的定定位位分分度度主主要要靠靠定定位位销销和和定定位位孔孔来来实现。实现。在在工工作作台台1 1的的底底部部均均匀匀分分布布着着八八个个削削边边圆圆柱柱定定位位销销7 7，在在工工作作台台底底座座2121上上制制有有一一个个定定位位孔孔衬衬套套6 6以以及及供供定定位位销销移移动动的的环环形形槽槽。其其中中只只能能有有一一个个定定位位销销7 7进进入入定定位位衬衬套套6 6中中，其其余余七七个个定定位位销销则则都都在在环环形形槽
17、槽中。中。因因为为八八个个定定位位销销在在圆圆周周上上均均匀匀分分布布，之之间间间间隔隔为为4545度度，因因此此工工作作台台只只能能作作二二、四四、八八等等分分的的分分度度运动。运动。分度时（分度时（图图） ，数控装置发出指令，数控装置发出指令，由由电电磁磁阀阀控控制制下下底底座座1313上上的的六六个个均均匀匀分分布布锁锁紧紧液液压压缸缸8 8（图图中中只只示示出出一一个个）中中的的压压力力油油经经环环形形槽槽流流向油箱，向油箱，活塞活塞1111被弹簧被弹簧1212顶起，工作台顶起，工作台1 1处于松开，处于松开，与与此此同同时时，间间隙隙消消除除液液压压缸缸5 5卸卸荷荷，压压力力油油经
18、经管管道道1818流入中央液压缸流入中央液压缸1717，使活塞，使活塞1616上升上升, ,通通过过螺螺柱柱1515由由支支座座4 4把把止止推推轴轴承承2020向向上上抬抬起起，顶顶在在底座底座2121上，通过螺钉上，通过螺钉3 3、锥套、锥套2 2使工作台使工作台1 1抬起。抬起。固固定定在在工工作作台台面面上上的的定定位位销销7 7从从定定位位套套6 6中中拔拔出出，作好分度前的准备工作。作好分度前的准备工作。工工作作台台1 1抬抬起起之之后后，数数控控装装置置在在发发出出指指令令使使液液压压马马达达转转动动，驱驱动动两两对对减减速速齿齿轮轮（图图中中未未示示出出），带带动动固固定定在在
19、工工作作台台1 1下面的大齿轮下面的大齿轮9 9回转，进行分度。回转，进行分度。在大齿轮在大齿轮9 9上每上每4545间隔设置一挡块。间隔设置一挡块。分分度度时时，工工作作台台先先快快速速回回转转，当当定定位位销销即即将将进进入入规规定定位位置置时时，挡挡块块碰碰撞撞第第一一个个限限位位开开关关货货发发出出信信号号使使工作台减速，工作台减速，当当挡挡块块碰碰撞撞第第二二个个限限位位开开关关时时，工工作作台台停停上上回回转转，此刻相应的定懂销此刻相应的定懂销7 7正好对准定位孔衬套正好对准定位孔衬套6 6。分分度度工工作作台台的的回回转转速速度度由由液液压压马马达达和和液液压压系系统统中中的的单
20、向节流间来调节。单向节流间来调节。完完成成分分度度后后（图图），数数控控装装置置发发出出信信号号使使中中央央液液压压缸缸1717卸荷，工作台卸荷，工作台1 1靠自重下降。靠自重下降。相应的定位销专插入定位孔衬套相应的定位销专插入定位孔衬套6 6中，完成定位工作。中，完成定位工作。定定位位完完毕毕后后消消除除间间隙隙液液压压缸缸5 5通通入入压压力力油油，活活塞塞向向上上顶住工作台顶住工作台1 1消除径向间隙。消除径向间隙。然然后后使使锁锁紧紧液液压压缸缸8 8的的上上腔腔通通入入压压力力油油，推推动动活活塞塞杆杆1111下降，通过活塞杆上的下降，通过活塞杆上的T T形头压紧工作台。形头压紧工作
21、台。至至此此分分度度工工作作全全部部完完成成，机机床床可可以以进进行行下下面面工工序序的的加工。加工。工工作作台台的的回回转转轴轴支支承承是是滚滚针针轴轴承承1919和和径径向向有有1 1：1212锥锥度的加长型圆锥孔双列圆位级子轴承度的加长型圆锥孔双列圆位级子轴承14 14 （图图）。）。轴承轴承1919装在支座装在支座4 4内，能随支座内，能随支座4 4作上升或下降移动。作上升或下降移动。当当工工作作台台抬抬起起时时，支支座座4 4所所受受推推力力的的一一部部分分由由推推力力轴轴承承2020承承受受，这这就就有有效效地地减减少少了了分分度度工工作作台台回回转转时时的的摩擦力矩，使转动更加灵活。摩擦力矩，使转动更加灵活。轴轴承承1414内内环环由由螺螺钉钉3 3固固定定在在支支座座4 4上上，并并可可以以带带着着滚滚柱在加长的外环内作柱在加长的外环内作15mm15mm的轴向移动。的轴向移动。当工作台回转时它就是回转中心。当工作台回转时它就是回转中心。
