第4章数控车床

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1、第第4章章 数控车床数控车床4.1 概概 述述 4.2 数控车床的传动系统及装置数控车床的传动系统及装置4.1 概述概述 411 数控车床的组成及特点数控车床的组成及特点412 数控车床的分类数控车床的分类413 数控车床的布局数控车床的布局411 数控车床的组成及特点数控车床的组成及特点 1数控卧式车床的组成 数控卧式车床主要是加工轴类零件和直径不太大的盘类零件。它是应用数量最大的数控车床种类。为了适应右手操作的习惯，主轴箱布置在左上部。图4-1是TND360(国内编号为CK6136)的机床外形与组成部件。 图4-1 数控车床的组成 1数控车床的组成数控车床的组成 (1) 主轴箱(床头箱)

2、固定在床身的最左边，在数控操作面板之后。主轴箱中的主轴上通过卡盘等夹具装夹工件。主轴箱的功能是支承主轴并传动主轴，使主轴带动工件按照规定的转速旋转，以实现机床的主运动。 (2) 机械式转塔刀架 安装在机床的刀架滑板上，在它上面可安装8把刀具，加工时可，实现自动换刀。刀架的作用是装夹车刀、孔加工刀具及螺纹刀具，并在加工时能准确迅速选择刀具。 (3) 刀架滑板 刀架滑板由纵向(Z向)滑板和横向(X向)滑板组成。纵向滑板安装在床身导轨上，沿床身实现纵向(Z向)运动；横向滑板安装在纵向滑板上，沿纵向滑板上的导轨实现横向(X向)运动。刀架滑板的作用是实现安装在其上的刀具在加工中实现纵向进给和横向进给运动

3、。刀架滑板的作用是实现安装 在其上的刀具在加工中实现纵向 进给和横向进给运动。 (4) 尾座 尾座安装在床身导轨上，并沿 导轨可作纵向移动调整位置。 尾座的作用是安装顶尖支撑工 件，在加工中起辅助支承作用。 (5) 床身 固定在机床底座上，是机床的基本 支承件，在床身上安装着车床的各主要部件。床身的作用是支撑各主要部件并使它们在工作时保持准确的相对位置。图4-1 数控车床的组成 (6) 底座 是车床的基础，用于支承机床的各部件，联接电气柜，支撑防护罩和安装排屑装置。 （7）防护罩 安装在机床底座上的防护罩，用于加工时保护操作者的安全和保护环境的清洁。 （8）机床的液压传动系统 机床液压传动系统

4、实现机床上的一些辅助运动。主要是实现如机床主轴的变速、尾座套筒的移动及工件自动夹紧机构的动作。图4-1 数控车床的组成 （9）机床润滑系统 为机床运动部件间提供润滑和冷却。 （10）机床切削液系统 为机床在加工中提供充足的切削液，满足切削加工的要求。 (11) 机床的电气控制系统 机床的电气控制系统主要由数控系统(数控装置、伺服系统及可编程控制器组成的)、机床的强电气控制系统组成。机床电气控制系统完成对机床的自动控制。 2.数控车床的特点数控车床的特点 数控车床一般用来加工出各种形状不同的轴类或盘类回转体零件。它能自动完成内外圆柱面、圆锥面、成型回转表面及螺纹面等的切削加工，所以数控车床特别适

5、合加工形状复杂的轴类或盘类零件。数控车床具有加工灵活、通用性强、能适应产品的品种和规格频繁变化的特点，数控车床加工零件的尺寸精度可达IT5IT6，表面粗糙度可达1.6m以下。是目前使用较为广泛的数控机床。 412 数控车床的分类数控车床的分类 随着数控车床制造技术的不断发展，形成了产品繁多、规格不一的局面。主要分类方法如下： 1按主轴的配置形式分类按主轴的配置形式分类 (1) 卧式数控车床 主轴轴线处于水平位置的数控车床。 (2) 立式数控车床 主轴轴线处于垂直位置的数控车床。 具有两根主轴的车床，称为双轴卧式数控车床或双轴立式数控车床。 2按主轴的配置形式分类按主轴的配置形式分类 (1) 卧

6、式数控车床 主轴轴线处于水平位置的数控车床。 (2) 立式数控车床 主轴轴线处于垂直位置的数控车床。 具有两根主轴的车床，称为双轴卧式数控车床或双轴立式数控车床。 3按数控系统控制的轴数分类按数控系统控制的轴数分类 (1) 两轴控制的数控车床 机床上只有一个回转刀架，可实现两坐标轴控制。 (2) 四轴控制的数控车床 机床上有两个独立的回转刀架，可实现四坐标轴控制。4-2 经济型数控车床 4按数控系统的功能分 (1) 经济型数控车床 如图4-2所示，经济型数控车床一般是在普通车床基础上进行改进设计的。采用步进电动机驱动的开环伺服系统。此类车床结构简单，价格低廉，但无刀尖圆弧半径自动补偿和恒线速切

7、削等功能。图4-2所示为经济型数控车床。 (2) 全功能型数控车床 全功能型数控车床如图4-1所示。一般采用闭环或半闭环控制系统，具有高刚度、高精度和高效率等特点。 (3) 车削中心 车削中心是以全功能型数控车床为主体，并配置刀库、换刀装置、分度装置、铣削动力头和机械手等，实现多工序的复合加工的机床。在工件一次装夹后，它可完FMC成回转类零件的车、铣、钻、铰、攻螺纹等多种加工工序。其功能全面，但价格较高。 (4) FMC车床 FMC车床实际上是一个由数控车床、机器人等构成的柔性加工单元。它能实现工件搬运、装卸的自动化和加工调整准备的自动化，如图4-3所示。 对于车削中心或柔性制造单元，还需增加

8、其它的附加坐标轴来满足机床的功能。目前我国使用较多的是中小规格的两坐标连续控制的数控车床。 图4-3 FMC车床 413 数控车床的布局数控车床的布局 数控车床布局形式受到工件尺寸、工件质量及其形状；机床生产率；机床精度；操纵方便运行要求和安全与环境保护的要求的影响。 随着工件尺寸、质量和形状的变化，数控车床的布局可有卧式车床、落地式车床、单立柱立式车床、双立柱车床和龙门移动式立式车床的变化，如图4-4所示。 图4-4 工件尺寸、质量对车床布局的影响 在卧式数控机床的布局中，数控车床的主轴、尾座等部件相对床身的布局形式与普通车床基本一致，而刀架和导轨的布局形式有很大变化，其直接影响着数控车床的

9、使用性能及机床的结构和外观。考虑到机床和刀具的调整、工件的装卸、机床操作的方便性，以及机床的加工精度，并且还考虑到排悄性和抗振性，导轨宜采用倾斜式。在图4-5数控卧式车床的布局形式中，以斜床身（斜导轨）平滑板式为最佳卧式车床布局形式。此外，出于对安全的要求和环境的保护，数控车床上都设有封闭的防护装置，要将机床加工区全部封闭起来。图4-5 数控卧式车床的布局形式 42 数控车床的传动系统及装置数控车床的传动系统及装置 在数控车床上有三种运动传动系统。这就是数控车床的主运动传动系统、进给运动传动系统和辅助运动传动系统。每种传动系统的组成和特点各不相同，它们一起组成了数控车床的传动系统。4.2.1

10、主传动系统及装置主传动系统及装置4.2.2 进给传动系统及装置进给传动系统及装置4.2.3 刀盘运动及传动装置刀盘运动及传动装置4.2.4 尾座尾座1.主传动系统主传动系统 数控车床主运动要求速度在一定范围内可调、有足够的驱动功率，主轴回转轴心线的 位置准确稳定、并有足够的刚性与抗振性。数控车床的主轴变速是按照加工程序指令自动进行的。为了确保机床主传动的精度，降低噪声，减少振动，主传动链要尽可能地缩短：为了保证满足不同的加工工艺要求并能获得最佳切削速度，主传动系统应能无级地大范围变速；为了保证端面加工的生产率和加工质量，还应能实现恒切削速度控制。主轴应能配合其它构件实现工件自动装夹。本节以TN

11、D360为例，介绍数控车床上常见的主传动系统。4.2.1主传动系统及装置主传动系统及装置 如图4-6所示。TND360主运动传动由主轴直流伺服电动机(27kW)驱动，经齿数为2748同步齿形带传动到主轴箱中的轴I上。再经轴I上双联滑移齿轮，经齿轮副8460或 2986传递图4-6 TND360数控卧式车床的传动系统图到轴(即主轴)，使主轴获得高(8003150rrain)、低(7800rmin)两档转速范围。在各转速范围内，由主轴伺服电动机驱动实现无级变速调速。主轴箱内部省去了大部分齿轮传动变速机构，因此减少了齿轮传动对主轴精度的影响，并且维修方便，振动小。 同时，主轴的运动经过齿轮副6060