第七章 数控机床的机械系统

基础知识
数控设备机械系统结构的组成 数控机床机械系统结构的主要组成部分与普通机床相似，有以下 几部分。 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 主传动系统及主轴部件，使刀具(或工件)产生主运动。 伺服系统，以机械位置或速度为控制对象的自动控制系统。 进给传动系统，使工件(或刀具)产生进给运动。 基础部分，包括床身、立柱、拖板、工作台等。 换刀装置，实现刀具的自动更换。 辅助装置，包括润滑、冷却、照明、排屑等系统。 特殊功能装置，如质量检测等。
项目案例导入
分析数控铣床加工时宜采用顺铣的原因 如图7.1所示，在刀具进行数控铣削加工时通常采用顺 铣(downcut/downmilling)加工，但普通设备通常采用逆铣 (upcut/upmilling)加工，这是为什么？下面就通过本章的 项目来一步步地揭开其中的奥秘。
项目任务分析
通过对本章知识的学习了解数控设备工作时主运动和进给运动的 机械系统工作原理，找出数控机床采用顺铣加工的原因，设计工作过 程如下。 (1) 学习并理解相关的基础知识。 (2) 小组讨论顺铣加工和逆铣加工的区别，作为下一步工作的依 据。 (3) 为了提高工作效率，制订工作计划。 (4) 阐述数控加工采用顺铣加工的原因。 (5) 对工作过程进行检查与评估。
第七章 数控机床的机械系统
第七章 数控机床的机械系统
学习要点
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数控机床的机械系统是指数控机床的本机，它包括主运动传动系统、 进给运动传动系统、自动换刀系统等。它是由传动件、轴系、转动部件、 移动部件及导轨等构成的。 用数控机床进行加工，要求在保证质量的前提下有更好的经济性。 数控机床价格昂贵，每小时的加工费用比传统机床要高很多。为提高加 工效率并获得好的加工效果，数控机床使用的刀具、夹具、切削液等方 面较普通设备都采取了改进的措施。这些措施都会增加机床的负载，因 而对机床的刚度和寿命提出了新的要求，机床的结构必须具有很高的强 度、刚度、抗振性和可靠性。 本章通过基础知识的学习，将获得以下知识。 (1) 掌握数控机床机械系统结构的要求及特点。 (2) 掌握数控机床主运动部件机械结构。 (3) 掌握数控机床进给运动部件机械结构。
滚珠丝杠的支承形式
偏心套式间隙消除机构
圆柱齿轮轴向垫片间隙消除机构
周向弹簧式调隙机构
1—短柱；2—弹簧；3、4——薄片齿轮
可调拉簧式调隙机构
1、2—薄片齿轮；3—凸耳；4—弹簧；5、6—螺母；7—螺钉
斜齿轮调隙机构
1、2—薄片齿轮；3—宽齿轮；4—调整螺母；5—弹簧；6—垫片
锥齿轮轴向压簧调隙机构
数控机床主传动系统的变速方式
接触式密封
非接触式密封
主轴准停换刀示意图
主轴准停镗背孔示意图
机械准停原理示意图
磁传感器准停控制系统构成
磁传感器准停时序
编码器型主轴准停结构
数控系统控制主轴准停结构
电机与丝杠间的连接形式
滚珠丝杠螺母副结构
结构垫片调隙式
螺纹调隙式
1、2—锁紧螺母
齿差调隙式
技能目标
通过将数控铣床在切削加工时采用顺铣与普通铣床在加工时选择逆 铣进行对比分析，学习数控机床较普通机床在机械系统中所具备的特点， 掌握数控机床机械系统不同部件的工作原理，同时提升分析问题的能力， 具体如下。 (1) 掌握从机械系统角度考虑工艺问题的能力。 (2) 具备分析机械系统故障产生原因的能力。
1—斜镶条；2—压板；3—直镶条
矩形导轨垂直方向间隙的调整
1—压板；2—接合面；3—调整螺钉；4—调整垫片
几种提高连接刚度的结构
本章小结
至此完成了本章的知识学习和项目训练，主要内容有以下5个方面。 (1) 理解数控机床机械系统结构的要求及特点。 (2) 学习数控机床主运动部件机械结构。 (3) 学习数控机床进给运动部件机械结构。 (4) 学习自动换刀装置的机械结构。 (5)通过项目的训练，巩固对加工现象和工艺设计的分析能力，锻 炼对问题原因的阐述能力。这些流程和方法是有规律可循的，一定要通 过不断的思考和练习，注意总结和归纳，以加强理解，为以后的编程打 下良好的基础。
1、4—锥齿轮；2、3—键；5—压簧；6—螺母；7—传动轴
锥齿轮周向弹簧调隙机构
1—大片锥齿轮；2—小片锥齿轮；3—锥齿轮 4—镶块；5—弹簧；6—止动螺钉；7—凸爪；8—圆弧槽
齿轮齿条的双齿轮调隙机构
1、6—小齿轮；2、5—大齿轮；3、7—齿条；4—预载装置
导轨的截面形状
燕尾导轨及其组合的间隙调整