数控技术-数控机床结构及主要部件

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三、进给传动系统种类 1.步进电机伺服进给系统 2.直流电机伺服进给系统 3.交流电机伺服进给系统 4.直线电机伺服进给系统
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螺母
电机
丝杠 支承
伺服进给系统
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伺服电机
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工作台
床身
直线电机
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脉冲编码器
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项目六 自动换刀装置(ATC)
一、自动换刀装置作用 自动换刀装置可帮助数控机床节省辅助时间,并满足 在一次安装中完成多工序、工步加工要求。
二、对自动换刀装置的要求
换刀时间短,刀具重复定位精度高,足够的刀具容量, 体积小,稳定可靠。
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模块二 数控机床结构及主要部件
变速齿轮传动
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同步齿形带传动
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主轴电机直接驱动
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电主轴
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四、主轴部件 1.主轴轴承 2.主轴准停装置 3.刀具自动夹紧和清洁装置
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机 床 调 整 阶 段
程 序 调 试 阶 段
试 切 加 工 阶 段
正 式 加 工 阶 段
检 测
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三、数控机床的性能指标
1.精度指标 定位精度、重复定位精度、分辨率、脉冲当量等 2.坐标轴指标 可控轴数 、联动轴数 3.运动性能指标 主轴转速、进给速度 、行程 、换刀时间等 4.加工能力指标 每分钟最大金属切除率
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卧式数控铣床
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龙门数控铣床
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3.加工中心的布局和结构特点
固定立柱立式加工中心
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固定立柱立式加工中心
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滑枕立式加工中心
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2.作用
接受信息—计算处理—发出控制命令
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二、数控系统工作过程
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三、数控系统要求、类型及性能评价指标 1.要求 高效、稳定、可靠、开放 2.类型 电子管 晶体管 集成电路 硬线连接数控系统(NC系统)
小型计算机 微处理器 工控PC机
软件数控系统 (CNC系统)
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数控机床认识项目 项目一 数控机床组成
一、数控机床的组成与结构
输 入 装 置 主轴控制单元 主轴 机床 速度控制单元 伺服电机
输 出 装 置
计 算 机 数 控 装 置
PLC
工 作 台
位置检测反馈装置
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二、数控机床工作过程
加 工 准 备 阶 段
落地式5坐标加工中心
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MOV3 五坐标高速加工中心
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A
C
实现2个回转坐标运动的工作台
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4.数控电火花线切割机床的布局和结构特点
快走丝电火花线切割机床
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垂直慢走丝电火花线切割机床
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水平慢走丝电火花线切割机床
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水平慢走丝电火花线切割机床
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水平慢走丝电火花线切割机床
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5.数控电火花成型加工机床的布局和结构特点
工作台移动式电火花机床
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工作台固定式电火花机床
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1)滑动导轨 摩擦特性好、耐磨性好、运动平稳、工艺性好、速 度较低。 2)滚动导轨 摩擦系数小、运动轻便、位移精度和定位精度高、 耐磨性好、抗震性较差、结构复杂、防护要求较高。
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滑动导轨
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滚动导轨
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三点支承床身
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项目八 刀具系统
一、刀具系统作用
数控车床刀具系统
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数控铣床刀具系统
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加工中心刀具系统
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二、刀具系统要求 1.刀片或刀具几何参数和切削参数的规范化、典型化 2.刀片或刀具材料及切削参数与被加工工件材料之间的匹配 3.刀片或刀具耐用度及其经济寿命指标的合理性 4.刀片或刀柄的定位基准的优化 5.刀片或刀柄对机床主轴的相对位置精度的要求 6.刀片或刀柄的转位、拆装的重复精度的要求 7.刀柄强度、刚性和耐磨性的要求 8.刀柄或工具系统的装机重量限度的要求 9.刀片或刀柄切入位置和方向的要求 10.刀片或刀柄的通用化、规格化、系列化 11.整个工具系统和自动换刀系统的优化
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三、检测装置的分类 直线型 直线位移检测装置 位置检测装置
旋转型
检测装置 速度检测装置 角度位移检测装置
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感应同步器 光 栅 磁 栅
直线型检测装置
旋转型检测装置
旋转变压器 脉冲编码器 测速发电机
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O形整体床身立式加工中心
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移动立柱卧式加工中心
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移动立柱卧式加工中心
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移动立柱卧式加工中心
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移动立柱卧式加工中心
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工作台移动式龙门加工中心
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2.类型
任意选刀
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盘式刀库
链式刀库
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项目七 数控机床床身
一、数控机床床身作用 支承机床的零部件并保证这些零部件在加工过程中占 有的准确位置。
二、对床身的要求
刚性高、抗振性好、热变形小、易于安装调整。 三、数控机床床身类型 1.铸铁 2.人造大理石 3.钢板焊接
(2004版)
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数控机床认识项目 项目一 数控机床组成 项目二 数控机床结构性能与布局特点 数控机床了解项目 项目一 数控机床坐标系 项目二 数控系统 项目三 数控机床的主传动系统 项目四 数控机床的进给传动系统 项目五 检测装置
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项目六 项目七 项目八 项目九 自动换刀装置 数控机床床身 刀具系统 夹具及附件
项目五 检测装置
一、检测装置作用
检测装置是把位移和速度测量信号作为反馈信号,并 将反馈信号转换成数字信号送回计算机与脉冲指令信号进 行比较,以控制驱动元件正确运转。检测装置的精度直接 影响数控机床的定位精度和加工精度。 二、对检测装置的要求
高的可靠性和抗干扰能力,满足机床加工精度和加工 速度的要求,使用维护方便,成本低。
1.假定刀具相对于固定的 工件运动
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2.采用右手笛卡儿坐标系 直线坐标 X Y Z 旋转坐标 A B C
附加坐标 U V W
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3.确定顺序:Z—X—Y
4.增大工件和刀具之间距离的方向为运动的正方向
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四、数控机床坐标系坐标原点
三、换刀方式 回转刀架换刀 更换主轴头换刀
机械手换刀
使用刀库的换刀 刀库与主轴相对运动换刀 四、刀具交换装置
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回转刀架换刀
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机械手换刀
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刀Biblioteka Baidu与主轴相对运动换刀
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五、刀库 1.刀库容量 10-40 塔式 盘式 链式 顺序选刀 3.选刀方式
2.回转工作台 1)作用:实现绕X、Y、Z轴的圆周进给运动 2)种类:数控回转工作台、数控分度工作台
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数控回转工作台
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数控分度头
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3.导轨 导轨是进给系统的重要环节,是机床基本结构的要素之 一。机床加工精度和使用寿命很大程度上取决于机床导轨 的质量。 对导轨的要求:高的导向精度、良好的精度保持性、 良好的摩擦特性、运动平稳、高灵敏度、寿命长。
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3.数控系统的性能指标 (1)分辨率和进给速度 (2)可控轴数和联动轴数 (3)显示功能 (4)通信功能 (5)主CPU性能 (6)自诊断功能
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四、常见数控系统
SIEMENS FANUC
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华中HNC
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项目四 数控机床进给传动系统
一、进给传动系统作用
接受数控系统发出的进给脉冲,经放大和转换后 驱动执行元件实现预期的运动。 二、对进给传动系统的要求 1.有较高的工作精度 2.响应速度快 3.调速范围宽 4.稳定性好 5.可靠性高
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滚珠丝杠螺母副+滚动导轨副
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模块二 数控机床结构及主要部件
+Z +X
卧式数控车床坐标系
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+Z
+X +Y
立式数控铣床坐标系
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项目二 数控系统
一、数控系统的组成与作用 1.组成 CNC系统由输入输出设备、CNC装置、可编程控制 器(PLC)、主轴驱动装置和进给驱动装置等组成。
龙门架移动式电火花机床
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数控机床了解项目
项目一 数控机床坐标系
一、数控机床坐标系的作用
描述机床的运动,产生数据信息。
二、数控机床坐标系确定的依据—JB3051-8(ISO841)
为简化程序编制,保证数据的互换性。
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三、数控机床坐标系的确定方法
数控车床主轴结构
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4. 主轴的润滑、冷却方式 (1)主轴轴承润滑方式:油脂润滑、油液循环润滑、 油雾润滑、油气润滑 (2)主轴冷却方式:减少轴承及切割磁力线发热,有 效地排除已产生的热量
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主轴的润滑、冷却方式
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四、进给运动传动部件
1.滚珠丝杠螺母副 1)工作原理 2)作用:将回转运动转换为直线运动 3)特点:传动效率高,摩擦力小,寿命长,经预紧后 可消除轴向间隙,无反向空行程,成本高,不能自锁,尺 寸不能太大。 4)用途:各类中小型数控机床的直线进给
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滚珠丝杠螺母副
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3.数控机床运动件之间的摩擦要小,要消除传动系统 的间隙,达到低速时无爬行,高速时快速响应。
MOV2 进给运动
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4.数控机床应有更好的宜人性(人机关系及环保)
便于操作的机床结构
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二、数控机床布局特点 数控机床大都采用机、电、液、气一体化布局,全封 闭或半封闭防护,机械结构大大简化,易于操作及实现自 动化。
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项目二 数控机床结构性能与布局特点
一、对数控机床结构的基本要求 1.数控机床应具有更高的静、动刚度 (1)提高静刚度的措施 1)基础大件采用封闭整体箱形结构 2)合理布置加强筋 3)提高部件之间的接触刚度。
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封闭整体箱形结构
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项目三 数控机床的主传动系统
一、主传动系统作用
产生主切削力
二、对主传动系统的要求
1.足够的转速范围 2.足够的功率和扭矩 3.各零部件应具有足够的精度、强度、刚度和抗振性 4.噪声低、运行平稳
模块二 数控机床结构及主要部件
三、主传动的变速方式 1.采用变速齿轮传动 2.采用同步齿形带传动 3.采用主轴电机直接驱动(一体化主轴,电主轴)
(2)提高动刚度的措施 1)改善机床的阻尼特性(如填充阻尼材料) 2)床身表面喷涂阻尼涂层 3)充分利用结合面的摩擦阻尼 4)采用新材料,提高抗震性
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人造大理石床身(混凝土聚合物)
模块二 数控机床结构及主要部件
天然大理石床身
模块二 数控机床结构及主要部件
2.数控机床应有更小的热变形
模块二 数控机床结构及主要部件
1.数控车床的布局和结构特点
水平床身
模块二 数控机床结构及主要部件
倾斜床身
模块二 数控机床结构及主要部件
垂直床身
模块二 数控机床结构及主要部件
垂直床身
模块二 数控机床结构及主要部件
立式数控车床
模块二 数控机床结构及主要部件
2.数控铣床的布局和结构特点
立式数控铣床
控制热变形的措施:对机床热源进行强制冷却,采
用热对称结构。
模块二 数控机床结构及主要部件
冷却风管
主轴
对机床热源进行强制冷却
模块二 数控机床结构及主要部件
主轴
冷却风管
对机床热源进行强制冷却
模块二 数控机床结构及主要部件
热对称结构立柱
模块二 数控机床结构及主要部件
机床排屑系统
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