数控机床典型机械结构概述

三、刀库
鼓轮端面上双环排列
特点：刀库空间利用率较高，但装刀、取 刀机构复杂，仅适用于机床空间有 限制而刀库容量较大的场合。
三、刀库
鼓轮端面上多环排列 鼓轮弹仓式 2）多鼓轮式
双鼓轮式
主轴
三、刀库
❖三鼓轮式
行星鼓轮式
特点：不同类型的刀具及轻重型刀具可分别放置， 空间利用率高，但传动机构和运动控制装置 复杂，适用于刀库容量大的场合。
1、刀库的功能 功能：储存加工工序所需的各种刀具及辅助工具。 2、刀库的种类
① 直线式
特点：结构简单，刀库容量小，一般可容纳 8-12把刀具，故少用。
三、刀库
② 鼓轮式（圆盘式） 1）单鼓轮式 刀具、鼓轮轴线平行
❖刀具、鼓轮轴线垂直
盘式刀库
三、刀库
刀具、鼓轮轴线成锐角
特点：结构简单紧凑，应用较多，但刀具单 环排列，空间利用率低，适用于刀库 容量较小的场合，一般不多于50-60把刀。
六、滚珠丝杠螺母副
3、滚珠丝杠螺母副的循环方式 ①外循环：滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的称为外循环 ②内循环：滚珠在循环过程中始终与丝杠保持接触的成为内循环
六、滚珠丝杠螺母副
4、滚珠丝杠螺母副的预紧 ①预紧的目的：减小轴向间隙
轴向间隙：指丝杠和螺母间无相对转动时，二者之间的最大 轴向窜动量
②预紧的方法
双螺母垫片式 双螺母螺纹式 双螺母齿差式
六、滚珠丝杠螺母副
双螺母垫片式
六、滚珠丝杠螺母副
双螺母螺纹式
六、滚珠丝杠螺母副
双螺母齿差式
六、滚珠丝杠螺母副
5、滚珠丝杠螺母副的安装 ① 一端装止推轴承（固定—自由式）
特点：其承载能力小，轴向刚度低，仅适用于短丝杠
六、滚珠丝杠螺母副
5、滚珠丝杠螺母副的安装 ② 一端装止推轴承，另一端装深沟球轴承（固定—支承式）
回转刀架换刀 更换主轴头换刀 更换主轴箱换刀 带刀库的自动换刀系统
二、自动换刀装置
1、回转刀架换刀
1）回转刀架结构要求：良好的强度和刚性
2）回转刀架的换刀动作 2、更换主轴换刀
刀架抬起 刀架转位 刀架压紧
优点：换刀时间短，换刀的可靠性强。
缺点：主轴系统的刚度较差。
适用场合：适应于工序较少、精度要求不太高的机床
机 械 手 换 刀
五、刀具交换装置
机 械 手 传 动 结 构
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六、滚珠丝杠螺母副
1、滚珠丝杠螺母副的结构
滚珠丝杠螺母副
六、滚珠丝杠螺母副
1、滚珠丝杠螺母副的结构
丝杠 滚珠 作用：将回转运动转换成直线运动 螺母
六、滚珠丝杠螺母副
2、滚珠丝杠螺母副的特点 优点：①传动效率高 ②摩擦阻力小 ③传动精度高 ④有可逆性 ⑤使用寿命长 缺点：①制造工艺复杂 ②不能实现自锁
顺序选择方式 刀具编码方式 2、刀具的选择方式 刀座编码方式 任意选择方式
四、刀具的选刀方式
① 顺序选择方式
刀具的顺序选择方式是将刀具按加工工序 的顺序，依次放入刀库的每一个刀座中。
特点：不需要刀具识别装置，结构简单， 工作可 靠，但刀库中刀具在不同工序中不能重复 使用，因此，刀具的数量的刀库的容量大。
数控机床典型机械结构
一、主轴准停装置
机 械 式 主 轴 准 停
二、自动换刀装置
自动换刀装置 (ATC)
刀库 机械手
作用——交换主轴与刀库中的刀（工）具
二、自动换刀装置
对自动换刀装置的 基本要求
自动换刀装置的形式
❖换刀时间短 ❖刀具重复定位精度高 ❖有足够的刀具贮存量 ❖刀库占地面积小及安全可靠
特点：轴向刚度较小，丝杠有伸缩余地，结构复杂，仅 适用于长丝杠
六、滚珠丝杠螺母副
5、滚珠丝杠螺母副的安装 ③ 两端装止推轴承
特点：将装止推轴承装在滚珠丝杠两端，并施加预紧拉 力，有助于提高传动刚度，但对热伸长较敏感
六、滚珠丝杠螺母副
5、滚珠丝杠螺母副的安装 ④ 两端装双重止推轴承及深沟球轴承（固定—固定式）
三、刀库
❖多面网格式
特点：刀库容量大，辅助装置较复杂，用于需刀库 容量大的机床上。
三、刀库
3、刀库的容量
100
90
可 80 加 70
工 60
件 50
的 40
比 率
30
20
10
0
5
铣削加工
10
15
刀具数
车削加工
20
25
钻削加工
30
四、刀具的选刀方式
1、自动选刀：在自动换刀装置换刀时，按数控装 置发出的换刀指令，刀具交换装置 从刀库中挑选各工序所需刀具的操 作称为自动换刀。
特点：传动刚度高，结构和安装工艺复杂，适用于长丝 杠或高转速、高刚度、高精度的丝杠
六、滚珠丝杠螺母副
6、滚珠丝杠螺母副的润滑与防护 润滑的作用：减少摩擦，降低温升，并与密封装置一起
保护丝杠不受外物的 损伤与腐蚀 润滑油：机油、90—180号透平油、140号主轴油
润滑脂：锂基油脂或高压润滑脂 防护：防止尘埃、切屑等硬质颗粒进入
回 转 刀 架 换 刀
二、自动换刀装置
3、更换主轴箱换刀
适用场合： 适用于箱体 类零件的加 工
二、自动换刀装置
4、带刀库的自动换刀系统 刀库
组成 选刀系统 刀具交换机构 刀具自动装卸机构
特点：结构较复杂，换刀过程动作多，换刀时间长。
适用场合：多用于钻床、镗铣床和数控组合机床。
三、刀库
四、刀具的选刀方式
③ 刀座编码方式
永久性编码 临时性编码
刀座编码
四、刀具的选刀方式
刀座编码
四、刀具的选刀方式
识别码块
识别传感器 刀柄编码
四、刀具的选刀方式
临时性编码
五、刀具交换装置
1、无机械手换刀
五、刀具交换装置
1、无机械手换刀
五、刀具交换装置
2、机械手换刀
机 械 手 形 式
五、刀具交换装置
四、刀具的选刀方式
② 刀具编码方式
四、刀具的选刀方式
接触式识别装置
刀柄
触针 刀具识别装置
编码环
特点：结构简单，寿命较短，可靠性较差，难于快速换刀
四、刀具的选刀方式
非接触式识别装置 1 10 10
特点：无磨损，无噪音，寿命长，反应速度快，适用于高 速，换刀频繁的场合。
四、刀具的选刀方式
光电识别装置
密封圈：采用毛毡圈（耐油橡胶、尼龙）
三、刀库
③ 链式 单环链式
特点：结构紧凑，刀库 容量大，可充分利用空 间，通常为轴向取刀， 位置精度较低，适用于 刀库容量大的场合。
龙门加工中心
三、刀库
❖多环链式
三、刀库
加长链式
三、刀库
④ 格子箱式 单面网格式
特点：刀库结构紧凑，空间利用率高，但换刀时间 较长，小直径刀具为轴向取刀，大直径刀具 为径向取刀，布局不灵活，通常刀库安置在 工作台上，应用较少。