数控机床的机械结构课件

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1、1 1第4章 数控机床的机械结构 认识数控机床的机械结构1数控机床机械结构的特点2项目训练73数控机床的主传动系统4数控机床进给传动系统5自动换刀装置6数控机床的回转工作台2 24.1 认识数控机床的机械结构1、熟悉数控车床的机械结构 3 34.1 认识数控机床的机械结构2、熟悉加工中心的机械结构 4 44.2 数控机床机械结构的特点一、数控机床机械结构特点 1）静刚度和动刚度高）静刚度和动刚度高 合理选择构件的结构形式，如基础件采用封闭的完整合理选择构件的结构形式，如基础件采用封闭的完整箱体结构；合理选择及布局隔板和筋条，尽量减小接箱体结构；合理选择及布局隔板和筋条，尽量减小接合面，提高部件

2、间接触刚度等；合理进行结构布局；合面，提高部件间接触刚度等；合理进行结构布局；采取补偿构件变形的结构措施。采取补偿构件变形的结构措施。 2）抗振性高）抗振性高 5 54.2 数控机床机械结构的特点立柱结构立柱结构筋条结构筋条结构6 64.2 数控机床机械结构的特点一、数控机床机械结构特点3）灵敏度高）灵敏度高4）热变形小）热变形小v在数控机床结构布局设计中可考虑尽量采用对称结构在数控机床结构布局设计中可考虑尽量采用对称结构（如对称立柱等），进行强制冷却（如采用空冷机），（如对称立柱等），进行强制冷却（如采用空冷机），使排屑通道对称布置等措施。使排屑通道对称布置等措施。5）自动化程度高，操作方便

3、）自动化程度高，操作方便回转交换式APC移动交换式移动交换式APC二、数控机床布局特点1、不同布局适应不同的工件形状、尺寸及重量、不同布局适应不同的工件形状、尺寸及重量 数控铣床四种布局方案数控铣床四种布局方案适应的工件重量、尺寸适应的工件重量、尺寸却不同。（却不同。（a）适应较）适应较轻工件，（轻工件，（b）适应较）适应较大尺寸工件，（大尺寸工件，（c）适）适应较重工件，（应较重工件，（d）适）适应更重更大工件。应更重更大工件。 二、数控机床布局特点2、不同布局有不同的运动分配及工艺范围、不同布局有不同的运动分配及工艺范围 数控镗铣床的三种布局方案数控镗铣床的三种布局方案中，（中，（a）主轴

4、立式布置，上）主轴立式布置，上下运动，对工件顶面进行加下运动，对工件顶面进行加工；（工；（b）主轴卧式布置，）主轴卧式布置，加工工作台上分度工作台的加工工作台上分度工作台的配合，可加工工件多个侧面；配合，可加工工件多个侧面；（c）在（）在（b）基础上再增加）基础上再增加一个数控转台，可完成工件一个数控转台，可完成工件上更多内容的加工。上更多内容的加工。 二、数控机床布局特点3、不同布局有不同的机床结构性能、不同布局有不同的机床结构性能 数控卧式镗铣床中，（数控卧式镗铣床中，（a）、）、（b）为）为T形床身布局，工作形床身布局，工作台支承于床身，刚度好，工作台支承于床身，刚度好，工作台承载能力强

5、；台承载能力强；(c)、(d)工工作台为十字形布局，（作台为十字形布局，（c）主）主轴箱悬挂于单立柱一侧，使立轴箱悬挂于单立柱一侧，使立柱受偏载，柱受偏载，(d)主轴箱装在框主轴箱装在框式立柱中间，对称布局，受力式立柱中间，对称布局，受力后变形小，有利于提高加工精后变形小，有利于提高加工精度。度。二、数控机床布局特点4、不同布局影响机床操作方便程度、不同布局影响机床操作方便程度 数控车床的四种不同布局方案，（数控车床的四种不同布局方案，（a）为）为水平床身水平床身-水平滑板水平滑板，床身工艺性好，便于导轨面的加工，下部空间小，故排屑困难，床身工艺性好，便于导轨面的加工，下部空间小，故排屑困难，

6、刀架水平放置加大了机床宽度方向的结构尺寸；刀架水平放置加大了机床宽度方向的结构尺寸；二、数控机床布局特点4、不同布局影响机床操作方便程度、不同布局影响机床操作方便程度（b）为）为倾斜床身倾斜床身-倾斜滑板倾斜滑板，排屑亦较方便，中小规格的数控，排屑亦较方便，中小规格的数控车床其床身的倾斜度以车床其床身的倾斜度以60为宜；（为宜；（c）水平床身水平床身-倾斜滑板倾斜滑板，具有水平床身工艺性好，宽度方向的尺寸小，且排屑方便，具有水平床身工艺性好，宽度方向的尺寸小，且排屑方便，是卧式数控车床的最佳布局形式。是卧式数控车床的最佳布局形式。13134.3 数控机床的主传动系统4.3.1 数控机床主传动的

7、特点1）具有更大的调速范围并实现无级调速。一般要求主轴具）具有更大的调速范围并实现无级调速。一般要求主轴具备备1 （1001000）的恒转矩调速范围和）的恒转矩调速范围和1 10的恒功的恒功率调速范围。率调速范围。 2）具有较高的精度与刚度，传递平稳，噪声低）具有较高的精度与刚度，传递平稳，噪声低 3）良好的抗振性和热稳定性。）良好的抗振性和热稳定性。 4）在车削中心上，要求主轴具有）在车削中心上，要求主轴具有C轴控制功能。轴控制功能。5）在加工中心上，要求主轴具有高精度的准停功能。）在加工中心上，要求主轴具有高精度的准停功能。6）具有恒线速度切削控制功能。）具有恒线速度切削控制功能。1414

8、4.3 数控机床的主传动系统4.3.2 数控机床主轴的变速方式 1 1、带有变速齿轮的主轴传动、带有变速齿轮的主轴传动大大中中型型数数控控机机床床较较常常采采用用的的配配置置方方式式，确确保保低低速速时时有有较较大大的的扭扭矩矩，滑滑移移齿齿轮轮的的移移位位大大多多采采用用液液压压拨拨叉叉或或直直接接由由液液压缸驱动齿轮来实现。压缸驱动齿轮来实现。数控机床主传动的四种配置方式数控机床主传动的四种配置方式(a)齿轮变速；齿轮变速；(b)带传动；带传动；(c)两个电机分别驱动；两个电机分别驱动；(d)调速电机直接驱动调速电机直接驱动15154.3.2 数控机床主轴的变速方式 2 2、通过带传动的主

9、轴传动、通过带传动的主轴传动主主要要用用在在转转速速较较高高、变变速速范范围围不不大大的的小小型型数数控控机机床床上上。可可以以避避免免由由齿齿轮轮传传动动所所引引起起的的振振动动和和噪噪声声。适适用用于于高高速速低低转转矩矩特性的主轴，常用有特性的主轴，常用有多楔带多楔带和和同步齿形带同步齿形带。带的结构形式带的结构形式 (a)多楔带多楔带;(b)同步齿形带同步齿形带 1616同同步步齿齿形形带带传传动动是是一一种种综综合合了了带带传传动动和和链链传传动动优优点点的的新新型传动方式，带型有梯形齿和圆弧齿。型传动方式，带型有梯形齿和圆弧齿。 同步齿形带的结构和传动同步齿形带的结构和传动4.3.

10、2 数控机床主轴的变速方式17173 3、用两个电机分别驱动主轴传动、用两个电机分别驱动主轴传动高高速速时时，由由一一个个电电机机通通过过带带传传动动；低低速速时时，由由另另一一个个电电机机通通过过齿齿轮轮传传动动，齿齿轮轮起起到到降降速速和和扩扩大大变变速速范范围围的的作作用用，使使恒恒功功率率区区增增大大，扩扩大大了了变变速速范范围围，避避免免了了低低速速时时转转矩矩不不够够且且电机功率不能充分利用的问题。电机功率不能充分利用的问题。 4.3.2 数控机床主轴的变速方式18184 4、调速电机直接驱动主轴传动、调速电机直接驱动主轴传动 大大简化了主轴箱体与主轴的结构，有效地提高了主轴部件的

11、大大简化了主轴箱体与主轴的结构，有效地提高了主轴部件的刚度，但主轴输出的扭矩小，电机发热对主轴的精度影响较大。刚度，但主轴输出的扭矩小，电机发热对主轴的精度影响较大。 直接驱动式直接驱动式4.3.2 数控机床主轴的变速方式1919主轴轴承常见的支撑形式主轴轴承常见的支撑形式 (a)形式一；形式一；(b)形式二；形式二；(c)形式三形式三 1 1、主轴轴承的支撑形式、主轴轴承的支撑形式1 1）前前支支撑撑采采用用双双列列短短圆圆柱柱滚滚子子轴轴承承和和6060角角接接触触双双列列向向心心推推力力球球轴轴承承组组合合，后后支支撑撑采采用用成成对对向向心心推推力力球球轴轴承承。可可提提高高主主轴轴的

12、的综综合合刚刚度度，满满足足强强力力切切削削的的要要求求。普普遍遍用用于于各各类类数数控控机机床床主主轴轴。4.3 数控机床的主传动系统4.3.3 主轴部件 2）前前支支撑撑采采用用高高精精度度双双列列向向心心推推力力球球轴轴承承。向向心心推推力力轴轴承承有有良良好好的的高高速速性性，主主轴轴最最高高转转速速可可达达4000rmin，但但承承载载能能力力小小，适适于于高高速速、轻轻载载、高高精密精密的数控机床主轴。的数控机床主轴。 3 3）前前后后支支撑撑分分别别采采用用双双列列和和单单列列圆圆锥锥滚滚子子轴轴承承。径径向向和和轴轴向向刚刚度度高高，能能承承受受重重载载荷荷，其其安安装装、调调

13、整整性性能能好好，但但限限制制了了主主轴轴转转速速和和精精度度，因因此此可可用用于于中中等等精精度度、低低速速、重重载载的的数数控机床的主轴。控机床的主轴。 21212、刀具自动装卸切屑清除装置4.3.3 主轴部件 机床执行换刀指令，机械手机床执行换刀指令，机械手从主轴拔刀时，主轴需松开刀从主轴拔刀时，主轴需松开刀具。这时，液压缸上腔通压力具。这时，液压缸上腔通压力油，活塞推动拉杆向下移动，油，活塞推动拉杆向下移动，使碟形弹簧压缩，钢球进入主使碟形弹簧压缩，钢球进入主轴锥孔上端的槽内，刀柄尾部轴锥孔上端的槽内，刀柄尾部的拉钉被松开，机械手拔刀。的拉钉被松开，机械手拔刀。 加工中心主轴前端有加工

14、中心主轴前端有7 24号锥孔，内部和后端安装的是号锥孔，内部和后端安装的是刀具自动夹紧机构。刀具自动夹紧机构。2222 压缩空气进入活塞和拉杆的中孔，压缩空气进入活塞和拉杆的中孔，吹净主轴锥孔，为装入新刀具做好准吹净主轴锥孔，为装入新刀具做好准备。当机械手将下一把刀具插入主轴备。当机械手将下一把刀具插入主轴后，液压缸上腔无油压，在碟形弹簧后，液压缸上腔无油压，在碟形弹簧和弹簧的恢复力作用下，拉杆、钢球和弹簧的恢复力作用下，拉杆、钢球和活塞退回到图示的位置，使刀具被和活塞退回到图示的位置，使刀具被夹紧。刀杆夹紧机构用弹簧夹紧，液夹紧。刀杆夹紧机构用弹簧夹紧，液压放松，以保证在工作中突然停电时，压

15、放松，以保证在工作中突然停电时，刀杆不会自行松脱。刀杆不会自行松脱。4.3.3 主轴部件2 2、刀具自动装卸切屑清除装置、刀具自动装卸切屑清除装置2323机机床床采采用用的的是是724724号号锥锥柄柄刀刀具具，锥锥柄柄的的尾尾端端安安装装有有拉拉钉钉，拉拉杆杆通通过过4 4个个钢钢球球拉拉住住拉拉钉钉的的凹凹槽槽，使使刀刀具具在在主主轴轴锥锥孔孔内定位及夹紧。内定位及夹紧。2 2、刀具自动装卸切屑清除装置、刀具自动装卸切屑清除装置4.3.3 主轴部件24243 3、主轴的准停、主轴的准停主轴准停换刀示意图主轴准停换刀示意图 又又称称为为主主轴轴定定位位功功能能，这这是是自自动动换换刀刀所所必

16、必需需的的功功能能。在在自自动动换换刀刀的的镗镗铣铣加加工工中中心心上上，切切削削的的转转矩矩通通常常是是通通过过刀刀杆杆的的端端面面键键来来传传递递的的，这这就就要要求求主主轴轴具具有有准准确确定定位位于于圆圆周周上上特特定定角角度度的功能。的功能。 4.3.3 主轴部件2525主轴准停阶梯孔或精镗孔示意图主轴准停阶梯孔或精镗孔示意图当加工阶梯孔或精当加工阶梯孔或精镗孔后退刀时，为防止镗孔后退刀时，为防止刀具与小阶梯孔碰撞或刀具与小阶梯孔碰撞或拉毛已精加工的孔表面，拉毛已精加工的孔表面，必须先让刀，再退刀，必须先让刀，再退刀，因此，刀具就必须具有因此，刀具就必须具有定位功能。定位功能。3 3

17、、主轴的准停、主轴的准停4.3.3 主轴部件26261 1）机械准停控制）机械准停控制 采采用用机机械械凸凸轮轮机机构构或或光光电电盘盘方方式式进进行行粗粗定定位位，然然后后有有一一个个液液动动或或气气动动的的定定位位销销插插入入主主轴轴上上的的销销孔孔或或销销槽槽实实现现精精确确定定位位，完完成成换换刀刀后后定定位位销销退退出出，主主轴才开始旋转。轴才开始旋转。 结结构构复复杂杂，在在早早期期数数控机床上使用较多。控机床上使用较多。典型的典型的V形槽轮定位盘机械形槽轮定位盘机械准停原理示意图准停原理示意图4.3.3 主轴部件27272 2）电气准停控制）电气准停控制永久磁铁与磁传感器在永久磁

18、铁与磁传感器在主轴上的位置主轴上的位置4.3.3 主轴部件磁传感器主轴准停控制 在主轴上安装一个永久磁铁与主轴一起旋转，在距离发磁体旋转外轨迹12mm处固定一个磁传感器，它经过放大器并与主轴控制单元相连接，当主轴需要定向时，便可停止在调整好的位置上。2828编码器主轴准停控制原理图编码器主轴准停控制原理图4.3.3 主轴部件编码器主轴准停控制 通过主轴电动机内置安装的位置编码器或在机床主轴箱上安装一个与主轴1：1同步旋转的位置编码器来实现准停控制，准停角度可任意设定。2929非接触式密封非接触式密封(a)形式一；形式一；(b)形式二；形式二；(c)形式三形式三 4 4、主轴的密封、主轴的密封4

19、.3.3 主轴部件3030接触式密封接触式密封 (a)油毡圈密封；油毡圈密封；(b)耐油橡胶密封圈密封耐油橡胶密封圈密封 4.3.3 主轴部件31311 1）摩擦阻力要小）摩擦阻力要小 广泛采用滚珠丝杠和滚动导轨以及塑料导轨和静压导轨。广泛采用滚珠丝杠和滚动导轨以及塑料导轨和静压导轨。 2）传动刚度要高）传动刚度要高 3 3）转动惯量要小）转动惯量要小 4 4）谐振频率要高）谐振频率要高 5）传动间隙要小）传动间隙要小4.4 数控机床进给传动系统4.4.1 对数控机床进给系统的要求32321 1、工作原理与特点、工作原理与特点滚珠丝杠副结构原理滚珠丝杠副结构原理4.4 数控机床进给传动系统4.

20、4.2 滚珠丝杠螺母机构3333滚珠丝杠螺母副优点：滚珠丝杠螺母副优点：1)1)传动效率高，摩擦损失小。传动效率高，摩擦损失小。2)2)运动平稳无爬行。运动平稳无爬行。3)3)传动精度高，反向时无空程。传动精度高，反向时无空程。4)4)磨损小，精度保持性好，使用寿命长。磨损小，精度保持性好，使用寿命长。5)5)具有运动的可逆性。具有运动的可逆性。4.4.2 滚珠丝杠螺母机构1、工作原理与特点34342、滚珠丝杠螺母副的结构类型、滚珠丝杠螺母副的结构类型外循环式滚珠丝杠结构外循环式滚珠丝杠结构1)1)外外循循环环。滚滚珠珠在在循循环环过过程程结结束束后后，通通过过螺螺母母外外表表面面上上的的螺旋

21、槽或插管返回丝杠螺母间重新进入循环。螺旋槽或插管返回丝杠螺母间重新进入循环。 结结构构简简单单，工工艺艺性性好好，承承载载能能力力较较高高，但但径径向向尺尺寸寸较较大大。应用最为广泛，也可用于重载传动系统。应用最为广泛，也可用于重载传动系统。4.4.2 滚珠丝杠螺母机构35352 2）内内循循环环。靠靠螺螺母母上上安安装装的的反反向向器器接接通通相相邻邻滚滚道道，使使滚滚珠成单圈循环。反向器珠成单圈循环。反向器2 2的数目与滚珠圈数相等。的数目与滚珠圈数相等。 结结构构紧紧凑凑，刚刚度度好好，滚滚珠珠流流通通性性好好，摩摩擦擦损损失失小小，制制造造较较困难，适用于高灵敏、高精度的进给系统。困难

22、，适用于高灵敏、高精度的进给系统。 内循环式滚珠丝杠结构内循环式滚珠丝杠结构4.4.2 滚珠丝杠螺母机构36363 3、滚珠丝杠螺母副间隙的调整方法、滚珠丝杠螺母副间隙的调整方法双螺母消隙双螺母消隙通通常常采采用用预预加加载载荷荷的的方方法法来来减减小小弹弹性性变变形形所所带带来来的的轴轴向向间隙，以保证反向传动精度和轴向刚度。间隙，以保证反向传动精度和轴向刚度。4.4.2 滚珠丝杠螺母机构（1 1）垫片调隙式）垫片调隙式3737（2 2）螺纹调隙式）螺纹调隙式3 3、滚珠丝杠螺母副间隙的调整方法、滚珠丝杠螺母副间隙的调整方法4.4.2 滚珠丝杠螺母机构（3）齿差调隙式）齿差调隙式在在两两个个

23、螺螺母母的的凸凸缘缘上上各各制制有有圆圆柱柱外外齿齿轮轮，分分别别与与套套筒筒两两端端内内齿齿圈圈相相啮啮合合，其其齿齿数数相相差差一一个个齿齿。调调整整时时，让让两两个个螺螺母母相相对对于于套套筒筒方方向向都都转转动动一一个个齿齿，然然后后再再插插入入内内齿齿圈圈，则则两两个个螺螺母母便便产产生生相相对对角角 位位 移移 ， 其其 轴轴 向向 位位 移移 量量s=（1/z1-1/z2)Pn。齿差调隙式齿差调隙式能能精精确确调调整整预预紧紧量量，调调整整方方便便、可可靠靠，结结构构尺尺寸寸较较大大，多多用于高精度的传动。用于高精度的传动。 3 3、滚珠丝杠螺母副间隙的调整方法、滚珠丝杠螺母副间

24、隙的调整方法3939单螺母消隙单螺母消隙（4 4）单螺母变位螺距预紧）单螺母变位螺距预紧4.4.2 滚珠丝杠螺母机构4040（5 5）单螺母螺钉预紧）单螺母螺钉预紧 螺螺母母在在专专业业生生产产工工厂厂完完成成精精磨磨之之后后，沿沿径径向向开开一一薄薄槽槽，通通过过内内六六角角调调整整螺螺钉钉实实现现间间隙隙的的调调整整和和预预紧紧。间间隙隙的的调调整整和和预紧极为方便。预紧极为方便。4.4.2 滚珠丝杠螺母机构4141滚珠丝杠的支撑方式滚珠丝杠的支撑方式(a)(a)仅一端装推力轴承；仅一端装推力轴承；(b)(b)一端装推力轴承，另一端装深沟球轴承；一端装推力轴承，另一端装深沟球轴承；(c)两

25、端装推力轴承两端装推力轴承，(d)两端装推力轴承和深沟球轴承两端装推力轴承和深沟球轴承4 4、滚珠丝杠的支撑、滚珠丝杠的支撑4.4.2 滚珠丝杠螺母机构42425 5、滚珠丝杠副的制动装置、滚珠丝杠副的制动装置 机机床床工工作作时时，电电磁磁铁铁通通电电，使使摩摩擦擦离离合合器器脱脱开开，运运动动由由电电机机经经减减速速齿齿轮轮传传给给丝丝杠杠，使使主主轴轴箱箱上上、下下移移动动。当当加加工工完完毕毕或或中中间间停停车车时时，电电机机和和电电磁磁铁铁同同时时断断电电，借借压压力力弹弹簧簧作作用用合合上上摩摩擦擦离离合合器器，使使丝丝杠杠不不能能转转动动，主主轴轴箱箱便便不不会会下落。下落。 数

26、控铣镗床主轴箱进给丝杠数控铣镗床主轴箱进给丝杠制动示意图制动示意图4.4.2 滚珠丝杠螺母机构43431 1、直齿圆柱齿轮传动副消除间隙的方法、直齿圆柱齿轮传动副消除间隙的方法1 1）偏心套调整法）偏心套调整法偏心套消除间隙结构偏心套消除间隙结构4.4 数控机床进给传动系统4.4.3 传动齿轮间隙调整机构44442 2）锥度齿轮轴向垫片调整法）锥度齿轮轴向垫片调整法锥度齿轮轴向垫片消除间隙结构锥度齿轮轴向垫片消除间隙结构4.4.3 传动齿轮间隙调整机构45453 3）双片薄齿轮错齿调整法）双片薄齿轮错齿调整法双片薄齿轮错齿消除间隙结构双片薄齿轮错齿消除间隙结构(a)结构一；结构一；(b)结构二

27、结构二4.4.3 传动齿轮间隙调整机构46461）斜齿轮轴向垫片调整法）斜齿轮轴向垫片调整法薄薄片片斜斜齿齿轮轮1和和2的的齿齿形形拼拼装装在在一一起起加加工工，装装配配时时在在两两薄薄片片齿齿轮轮间间装装入入已已知知厚厚度度为为t的的垫垫片片3，这这样样螺螺旋旋线线便便错错开开了了，使使两两薄薄片片斜斜齿齿轮轮分分别别与与宽宽齿齿轮轮4的的左左、右右齿面贴紧，从而消除间隙。齿面贴紧，从而消除间隙。承承载载能能力力较较小小，且且不不能能自自动动补补偿偿消消除除间间隙隙，属属刚刚性性消消除除间间隙隙的范畴。的范畴。斜齿轮轴向垫片消除斜齿轮轴向垫片消除间隙结构间隙结构2 2、斜齿圆柱齿轮传动副消除

28、间隙的方法、斜齿圆柱齿轮传动副消除间隙的方法4.4.3 传动齿轮间隙调整机构47472 2）斜齿轮轴向压簧错齿调整法）斜齿轮轴向压簧错齿调整法轴向尺寸较大，只适合于负载较小的场合。轴向尺寸较大，只适合于负载较小的场合。 斜齿轮轴向压簧错齿消除间隙结构斜齿轮轴向压簧错齿消除间隙结构4.4.3 传动齿轮间隙调整机构48484 4、锥齿轮传动副消除间隙的方法、锥齿轮传动副消除间隙的方法锥齿轮轴向压簧消除间隙结构锥齿轮轴向压簧消除间隙结构1 1）锥齿轮轴向压簧调整法）锥齿轮轴向压簧调整法4.4.3 传动齿轮间隙调整机构49492 2）锥齿轮周向弹簧调整法）锥齿轮周向弹簧调整法锥齿轮周向弹簧消除间隙结构

29、锥齿轮周向弹簧消除间隙结构4.4.3 传动齿轮间隙调整机构5 5、齿轮齿条传动副消除间隙的方法、齿轮齿条传动副消除间隙的方法 如如果果通通过过弹弹簧簧在在轴轴2 2上上作作用用一一个个轴轴向向力力F F，使使斜斜齿齿轮轮产产生生微微量量轴轴向向移移动动，这这时时轴轴1 1和和轴轴3 3便便以以相相反反的的方方向向转转过过微微小小的的角角度，使齿轮度，使齿轮4 4和和5分别与齿条的两齿面贴紧，从而消除间隙。分别与齿条的两齿面贴紧，从而消除间隙。 齿轮齿条消除间隙结构齿轮齿条消除间隙结构5151锥环无键消隙联轴器锥环无键消隙联轴器1 1、锥环无键联轴器、锥环无键联轴器4.4 数控机床进给传动系统4

30、.4.4 联轴器5252挠性联轴器挠性联轴器4.4.4 联轴器53532 2、套筒式联轴器、套筒式联轴器套筒式联轴器套筒式联轴器(a)结构一；结构一；(b)结构二；结构二；(c)结构三结构三 其其结结构构简简单单，径径向向尺尺寸寸小小，但但拆拆装装困困难难( (要要求求两两中中心心轴轴线线严格对准严格对准) )，使用受到一定限制。，使用受到一定限制。4.4.4 联轴器54541 1、对导轨的要求、对导轨的要求4.4 数控机床进给传动系统4.4.5 数控机床的导轨 1 1）高的导向精度。）高的导向精度。 2 2）良好的耐磨性。）良好的耐磨性。3）足够的刚度。）足够的刚度。4）具有低速运动的平稳性

31、。）具有低速运动的平稳性。5555（1)1)直线滚动导轨直线滚动导轨4.4.5 数控机床的导轨2、滚动导轨 导导轨轨体体固固定定在在不不动动部部件件上上，滑滑块固定在运动部件上。块固定在运动部件上。 除除导导向向外外还还能能承承受受颠颠覆覆力力矩矩，其其制制造造精精度度高高，可可高高速速运运行行，并并能能长长时时间间保保持持精精度度，通通过过预预加加负负载载可可提提高高刚刚性性，具具有有自自调调的的能能力力，安装基面允许误差大。安装基面允许误差大。 5656直线滚动导轨的外形和结构直线滚动导轨的外形和结构4.4.5 数控机床的导轨直线滚动导轨直线滚动导轨57574.4.5 数控机床的导轨（2

32、2）滚动导轨块）滚动导轨块 滚滚动动导导轨轨块块多多用用于于中中等等负负荷荷导导轨轨。使使用用时时导导轨轨块块装装在在运运动动部部件件上上，每每一一导导轨轨应应至至少少用用两两块块或或更更多多块块，导导轨轨块块的的数数目目取取决决于于导导轨轨的的长长度度和和负负载载的的大大小小。与与之之相相对的导轨多用镶钢淬火导轨。对的导轨多用镶钢淬火导轨。5858滚柱式滚动导轨块滚柱式滚动导轨块 (a)单元滚动块单元滚动块;(b)在加工中心上的应用在加工中心上的应用 4.4.5 数控机床的导轨5959（3 3）滚动导轨的预紧）滚动导轨的预紧 为为了了提提高高滚滚动动导导轨轨的的刚刚度度，应应对对滚滚动动导导

33、轨轨进进行行预预紧紧。预预紧紧可可提提高高接接触触刚刚度度，消消除除间间隙隙；在在立立式式滚滚动动导导轨轨上上，预预紧紧可可防止滚动体脱落和歪斜。常见的预紧方法：防止滚动体脱落和歪斜。常见的预紧方法：采用过盈配合。采用过盈配合。调整法。调整螺钉、斜块或偏心轮来进行预紧。调整法。调整螺钉、斜块或偏心轮来进行预紧。4.4.5 数控机床的导轨6060滚动导轨的预紧方法滚动导轨的预紧方法(a)(a)滚滚柱或柱或滚针导轨滚针导轨自由支撑自由支撑;(b);(b)滚滚柱或柱或滚针导轨预滚针导轨预加加载载荷；荷； (c)(c)交叉式滚柱导轨交叉式滚柱导轨;(d);(d)循环式滚动导轨块循环式滚动导轨块 4.4

34、.5 数控机床的导轨3、滑动导轨、滑动导轨滑动导轨常见的截面形状滑动导轨常见的截面形状(a)矩形导轨；矩形导轨；(b)三角形导轨；三角形导轨；(c)燕尾燕尾槽导轨；槽导轨；(d)圆柱形导轨圆柱形导轨 在在矩矩形形和和三三角角形形导导轨轨中中，M面面主主要要起起支支撑撑作作用用，N面面是是保保证证直直线线移移动动精精度度的的导导向向面面，J面面是是防防止止运运动动部部件件抬抬起起的的压压板板面面；而而在在燕燕尾尾形形导导轨轨中中，M面面起起导导向向和和压压板板作作用用，J面面起支撑作用。起支撑作用。 在在数数控控机机床床上上，滑滑动动导导轨轨的的组组合合形形式式主主要要是是三三角角形形配配矩矩形

35、式形式和和矩形配矩形式矩形配矩形式。只有少部分结构采用燕尾式。只有少部分结构采用燕尾式。6262 现现代代数数控控机机床床采采用用铸铸铁铁- -塑塑料料滑滑动动导导轨轨和和镶镶钢钢- -塑塑料料滑滑动动导导轨轨。导导轨轨上上的的塑塑料料常常用用聚聚四四氟氟乙乙烯烯导导轨轨软软带带和和环环氧氧型型耐耐磨磨导轨涂层导轨涂层两类。两类。4.4.5 数控机床的导轨聚四氟乙烯导轨软带聚四氟乙烯导轨软带以聚四氟乙烯为基体，加入青铜粉、以聚四氟乙烯为基体，加入青铜粉、二硫化钼和石墨等填充剂混合烧结，并做成软带状。特点：二硫化钼和石墨等填充剂混合烧结，并做成软带状。特点：（1）摩擦特性好）摩擦特性好图中图中T

36、urcite-B和和TSF分别分别是美国霞板公司和广州机床研究是美国霞板公司和广州机床研究所生产的聚四氟乙烯导轨软带。所生产的聚四氟乙烯导轨软带。采用聚四氟乙烯导轨软带的摩擦采用聚四氟乙烯导轨软带的摩擦副的摩擦系数小，静、动摩擦系副的摩擦系数小，静、动摩擦系数差别小，且曲线斜率为正值。数差别小，且曲线斜率为正值。这种良好的摩擦特性能防止导轨这种良好的摩擦特性能防止导轨低速爬行，使运行平稳和获得高低速爬行，使运行平稳和获得高的定位精度。的定位精度。摩擦摩擦-速度曲线速度曲线1一铸铁一铸铁-铸铁铸铁；2Turcite-B-铸铁铸铁(干摩擦干摩擦)；3Turcite-B-铸铁铸铁(机油机油)；4TS

37、F-铸铁铸铁(干摩擦干摩擦)；5TSF-铸铁铸铁(机油机油)6464 首先，将导轨粘贴面加工至表面粗糙度为 3.21.6 的表面，为了对软带起定位作用，导轨粘贴面应加工成 0.5 1.0mm 深的凹槽，用汽油或金属清洁剂或丙酮清洗粘接面后，用胶粘剂粘合，加压初固化 12 小时后再合拢到配对的固定导轨或专用夹具上，施以一定压力，并在室温下固化 24 小时，取下清除余胶，即可开油槽和进行精加工。 （2）耐磨性）耐磨性（3）减振性好）减振性好 （4）工艺性好）工艺性好4.4.5 数控机床的导轨6565镶粘塑料镶粘塑料金属导轨结构金属导轨结构4.4.5 数控机床的导轨66664 4、静压导轨、静压导轨

38、在在两两个个相相对对运运动动的的导导轨轨面面间间通通以以压压力力油油，将将运运动动件件浮浮起起，使使导导轨轨面面间间处处于于纯纯液液体体摩摩擦擦状状态态。导导轨轨不不会会磨磨损损，精精度度保保持持性性好好，寿寿命命长长，而而且且导导轨轨摩摩擦擦系系数数极极小小(约约为为0.0005)，功功率率消消耗耗少少。油油膜膜承承载载能能力力大大，刚刚度度高高，吸吸振振性性好好，导导轨轨运运行行平平稳稳，既既无无爬爬行行，也不会产生振动。也不会产生振动。 静静压压导导轨轨较较多多应应用用在在大大型型、重重型型数控机床上。数控机床上。 4.4.5 数控机床的导轨6767闭式静压导轨恒压闭式静压导轨恒压供油原

39、理供油原理由由于于承承载载的的要要求求不不同同，静静压压导导轨轨分分为为开开式和闭式两种。式和闭式两种。开开式式静静压压导导轨轨只只能能承承受受垂垂直直方方向向的的负负载载，承承受受颠颠覆覆力力矩矩的的能能力力差差。而而闭闭式式静静压压导导轨轨能能承承受受较较大大的的颠颠覆覆力力矩矩，导导轨轨刚刚度度也也较高。较高。68684.54.5自动换刀装置自动换刀装置4.5.1数控车床的数控车床的 回转刀架回转刀架69691.刀库(1)盘式刀库A、径向取刀 B、轴向取刀 C、刀具径向安装D、刀具轴线与刀盘轴线成一定角度(2)链式刀库A、单链环布局B、多链环布局B、折叠链环布局(3)格子盒式刀库4.5.

40、2 4.5.2 加工中心自动换刀装置加工中心自动换刀装置70702.刀具的选择方式(1)顺序选刀(2)任意选刀A、刀具编码方式B、编码附件方式C、刀座编码方式 D、计算机记忆方式4.5.2 4.5.2 加工中心自动换刀装置加工中心自动换刀装置71713.刀具识别装置 4.5.2 4.5.2 加工中心自动换刀装置加工中心自动换刀装置(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72724.5.2 4.5.2 加工中心自动换刀装置加工中心自动换刀装置4.刀具交换装置(1)(1)无机械手换刀无机械手换刀73734.5.2 4.5.2 加工中心自动换刀装置加工中心自动换刀装置4.刀具交换装置(2)(2)机械手换刀机械手换刀