1、徐晓峰机电工程系,数控技术及应用,第一部分 数控机床,数控技术及应用,项目一 走近数控机床 项目二 数控机床的典型结构项目三 数控机床的主传动及主轴部件项目四 数控机床的进给传动系统项目五 数控机床的选用、安装、调试和验收,第二部分 数控原理,数控技术及应用,项目六 计算机数控（CNC）装置项目七 伺服驱动装置项目八 数控机床的检测装置项目九 数控系统中可编程控制器（PLC）,项目二 数控机床的典型结构,第一部分 数控机床,数控机床机械结构的组成及要求数控机床的布局形式数控机床的导轨、换刀装置和工作台,项目二 数控机床的典型结构,任务一 数控机床机械结构的组成,CK6132数控车床结构组成,数
2、控系统,床身,防护罩,主轴,三爪卡盘,尾座,导轨,溜板箱,中托板,刀架,项目二 数控机床的典型结构,主轴电动机,伺服电动机,配电柜,项目二 数控机床的典型结构,项目二 数控机床的典型结构,典型数控铣床结构组成,项目二 数控机床的典型结构,数控机床机械结构组成,主传动系统：实现主运动；进给系统：实现进给运动；机床基础部件：床身、底座、立柱等，支撑机床本体；辅助装置：液压、气动、润滑、冷却、防护、排屑等装置，实现某些动作和辅助功能；实现工件回转、分度定位的装置，如回转工作台；刀库、刀架和自动换刀装置（ATC）；自动托盘交换装置（APC）；特殊功能装置，如刀具破损检测、精度检测、监控装置等。,项目二
3、 数控机床的典型结构,任务二 数控机床的总体布局,数控车床常用布局形式,平床身,斜床身,平床身斜滑板,立床身,项目二 数控机床的典型结构,项目二 数控机床的典型结构,项目二 数控机床的典型结构,项目二 数控机床的典型结构,数控镗铣床及加工中心常用布局形式,卧式数控镗铣床（加工中心）常用布局形式,项目二 数控机床的典型结构,立式数控镗铣床（加工中心）常用布局形式,项目二 数控机床的典型结构,任务三 数控机床的导轨,数控机床对导轨的基本要求,1）导向精度高2）精度保持性好3）足够的刚度4）良好的摩擦特性,按运动部件的运动轨迹：直线运动导轨和圆周运动导轨,数控机床导轨的种类,项目二 数控机床的典型结
4、构,按导轨接合面的摩擦特性：滑动导轨、滚动导轨和静压导轨,其中，滑动导轨又分为：普通滑动导轨和塑料（滑动）导轨。,1.滑动导轨常见截面形状,矩形,三角形,燕尾槽形,圆柱形,项目二 数控机床的典型结构,2.塑料滑动导轨,1-床身 2-工作台 3-下压板 4-导轨软带 5-镶条,项目二 数控机床的典型结构,塑料导轨常用在导轨副的运动导轨上，与之相配的金属导轨是铸铁或钢质导轨。,1）聚四氟乙烯导轨软带（贴塑导轨）,软带导轨粘合,1-滑座 2-胶条 3-注塑层,项目二 数控机床的典型结构,2）环氧型耐磨涂层（注塑导轨）,3.滚动导轨块的结构,1-防护板2-端盖3-滚柱4-导向片5-保持器6-本体,项目
5、二 数控机床的典型结构,4.直线滚动导轨,项目二 数控机床的典型结构,5.静压导轨,项目二 数控机床的典型结构,项目二 数控机床的典型结构,1.导轨的润滑,导轨的润滑与防护,目的：减少摩擦阻力和摩擦磨损，避免低速爬行，降低高速时的温升。润滑剂：滑动导轨润滑油；滚动导轨润滑油（高速）和润滑脂（低速）。,2.导轨的防护,目的：防止或减少导轨副磨损，延长导轨寿命。措施：防护装置，刮板式、卷帘式和伸缩式（多数）。,项目二 数控机床的典型结构,任务四 数控机床的自动换刀装置,自动换刀装置的形式,1.数控车床回转刀架装置,四方刀架,六角刀架,项目二 数控机床的典型结构,2.转塔式自动换刀装置,转塔式数控镗
6、铣床,项目二 数控机床的典型结构,3.车削中心动力刀架,项目二 数控机床的典型结构,4.带刀库的自动换刀系统,由刀库和刀具换刀机构组成。,（1）无机械手交换刀具方式,项目二 数控机床的典型结构,无机械手换刀（刀库与主轴相对运动换刀）,项目二 数控机床的典型结构,（2）带机械手交换刀具方式,单、双臂机械手结构,a）单臂单爪回转式b）单臂双爪摆动式c）双臂回转式d）双机械手e）双臂往复交叉式f）双臂端面夹紧式,项目二 数控机床的典型结构,机械手换刀,项目二 数控机床的典型结构,刀库的类型与容量,1.刀库类型,盘式刀库布局形式,盘式刀库,项目二 数控机床的典型结构,链式刀库布局形式,链式刀库,项目二
7、 数控机床的典型结构,单面,格子箱式刀库,多面,项目二 数控机床的典型结构,2.刀库容量,刀库中的刀具并不是越多越好，太大的容量会增加刀库的尺寸和占地面积，使选刀过程时间增长。因此，从使用角度出发，刀库的容量一般取为10-40把。,项目二 数控机床的典型结构,刀具的选择,1.顺序选择,将刀具按加工工序的顺序，依次放入刀库的每一个刀座内。每次换刀时，刀库按顺序转动一个刀座的位置，并取出所需要的刀具。,优点：刀库的控制与驱动简单；无需刀具识别装置；维护简单。缺点：当加工零件改变后，刀库中的刀具顺序需按照新零件的工艺顺序重新排列，降低了系统的柔性；当工艺过程中有些工步所用的刀具相同时，也不允许重复使
8、用同一把刀，必须按加工顺序排列几把相同的刀具，增加了刀具数量和刀库储存量；操作人员必须在加工前仔细检查刀具的排列顺序，否则会造成严重事故。,项目二 数控机床的典型结构,2.任意选择,根据程序指令的要求来选择所需要的刀具，刀具在刀库中不必按照工件的加工顺序排列，可任意存放。,必须有刀具识别装置，每把刀具或刀座都编上代码，当某把刀具的代码与数控指令的代码相符合时，该刀具就被选中。,方式：刀具编码选择、刀座编码选择。,与顺序选择相比，其优点是：刀库中刀具的排列顺序与加工零件的加工顺序无关，无论加工任何零 件，都不必改变刀具在刀库中原有的排列顺序，这就增加了系统的柔性；同一刀具可供不同工件、不同工步共
9、同使用，减少了刀具数量。缺点有：需设置刀具识别装置，使刀库的控制与驱动复杂；需对刀具或刀座编码，增加了辅助工作量；维护比顺序选择的要复杂。,项目二 数控机床的典型结构,刀具编码方式,采用一种特殊的刀柄结构，对每把刀具进行编码。,此方式对每把经组装刀具都进行二进制编码，并设法把此编码信息 的载体以某种方式固定在刀具上，由于各种刀具几何形状和尺寸不同，而刀具的夹头则相同，为便于识别，一般都把代码信息载体固定在组装刀具的夹头上。此方式的刀具可随机存放在任一刀座内，但刀具夹头必须专门设计和制造。,项目二 数控机床的典型结构,1）编码刀柄的结构,项目二 数控机床的典型结构,2）刀具识别装置,接触式刀具识
10、码,1.编码环2.刀具识别装置3.触针4.编码环,项目二 数控机床的典型结构,非接触式刀具识码,项目二 数控机床的典型结构,刀座编码方式,对刀座进行编码，并将与刀座编码相对应的刀具一一放入指定的刀座中，根据刀座的编码选取刀具。,刀座编码装置,形式：永久性编码和临时性编码。,如盘形刀库，可在各刀座相对应的圆周上安装一组编码块，而在刀库圆周外固定一个刀座识别装置，识别刀座的编码。此方式只识别刀座不识别刀具。因此各刀具必须“对号入座”，已使用过的刀具也需放回刀库原来的刀座中，否则将发生错误与混乱。,项目二 数控机床的典型结构,*编码附件,编码附件方式可分为编码钥匙、编码卡片、编码杆和编码盘等，其中应
11、用最多的是编码钥匙。这种方式是先给各刀具都缚上一把表示该刀具号的编码钥匙，当把各刀具放到刀库的刀座中时，将编码钥匙插进刀座旁边的钥匙孔中。这样就把钥匙的号码转记到刀座中，给刀座编上了号码。识别装置可以通过识别钥匙上的号码来选取该钥匙旁边刀座中的刀具。,项目二 数控机床的典型结构,钥匙沿着水平方向的钥匙缝插入钥匙孔座，然后顺时针方向旋转90，处于钥匙代码突起6的第一弹簧片5被撑起，表示代码“1”，处于代码处的第二弹簧接触片7保持原状，表示代码“0”。由于钥匙上每个凸凹部分的旁边均有相应的炭刷4或1。故可将钥匙各个凸凹部分均识别出来，即识别出相应的刀具。这种编码方式称为临时性编码，因此从刀座中取出
12、刀具时，刀座中的编码钥匙也取出，刀座中原来编码随之消失。因此，这种方式具有更大的灵活性。,项目二 数控机床的典型结构,计算机记忆方式（PLC）,把刀具号和刀库上存刀位置（地址）对应地记忆在计算机存储 器或可编程序控制器的存储器内。刀库上安装位置检测装置，刀库上每个存刀位置（地址）都可以通过位置检测装置测出。每次换刀的同时改变存储器内容，始终跟踪记忆哪号刀具放于哪把存刀位置（地址）。这种方式选刀，刀具可任意取出，任意送回，而且刀具本身不必设编码元件，省去编码识别装置，使控制大为简化。非常适用于计算机控制的自动换刀数控机床。该方式是刀库选刀的发展方向，正被越来越多的各类数控机床自动换刀装置采用。,
13、项目二 数控机床的典型结构,自动换刀实例,1-机械手2-刀库3-主轴4-刀套5-刀具,自动换刀工作过程：1）刀套下转90；2）机械手转75；3）刀具松开；4）机械手拔刀；5）交换两刀具位置；6）机械手插刀；7）刀具夹紧；8）机械手转180；9）机械手反转75；10）刀套上转90。,项目二 数控机床的典型结构,任务五 数控机床的回转工作台,数控机床常用的回转工作台有两类：分度工作台和数控回转工作台，二者外形相似，但结构上各有特点。,数控机床除了沿坐标轴X、Y、Z三个方向的直线进给运动之外，常常还需要有绕X、Y、Z三个基本坐标轴回转的圆周运动，通常为A、B、C轴。数控机床靠回转工作台实现圆周运动。
14、,项目二 数控机床的典型结构,1.分度工作台,功能：完成回转分度运动，即在需要分度时，将工作台及工件回转一定角度。,作用：在加工中自动完成工件的转位换面，实现工件一次安装完成几个面的加工。,特点：不能实现0-360范围内任意角度的分度。,分类：按采用的定位元件不同，分为鼠齿盘式分度工作台和定位销式分度工作台。,项目二 数控机床的典型结构,2.数控回转工作台,功能：完成分度运动，还能进行连续圆周进给运动。,特点：可按照数控系统指令进行连续回转，回转速度是无级、连续可调的；能实现任意角度的分度定位；必须采用伺服电动机驱动。,分类：根据安装形式，分为立式和卧式。,立式数控回转工作台,卧式数控回转工作台,可倾数控回转工作台,任务六 思考与练习,数控机床机械结构的组成？数控车床的布局有哪些形式？数控机床采用的滑动导轨与普通机床所采用的滑动导轨有何不同？为什么采用塑料导轨？数控机床自动换刀装置有哪几种类型？加工中心常用的刀库形式及适用场合？数控机床常用的回转工作台有哪几种？各有什么特点？,项目二 数控机床的典型结构,
