熊光华 数控机床课件

第三节 数控车床传动系统的主要结构
四、尾座
数控车床尾座一般是在加工时对工件起辅助支承作用， 它是由尾座体和尾座套筒两部分组成。尾座体可在床身上移动 和固定。图2-14是TNn360数控车床的尾座结构图。
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图2-14 尾座
复习思考题
2.1 数控车床的机械部分由哪几个主要部件组成？ 他们的各自作用是什么？ 2.2 数控车床上有哪些运动传动是属于外传动链？ 哪些运动传动属于内传动链？ 2.3 机床传动系统图有哪些作用? 2.4 在TND360机床上，当主轴转速为500r/min时， 主轴电动机的实际转速为多少？ 2.5 在TND360机床上，为什么安全联轴器能保护 进给系统的安全？
二、加工中心的分类
l.按加工范围分类 2.按机床结构分类 3.按数控系统分类 4.按精度分类
第一节 加工中心概述
三、加工中心的发展
1.高速化 (1)主轴转速的高速化 1)选用陶瓷轴承 2)主轴轴承采用预紧量可调装置 3)改进主轴轴承润滑、冷却方式 ①油气润滑方式 ②喷注润滑。这是近年开始采用的新型润滑方式，其原理 如图3-1所示。 (2)进给速度的高速化 (3)自动换刀的高速化 (4)自动托盘交换装置的高速化
高等职业技术教育机电类专业规划教材 机 械 工 业 出 版 社 精 品 教 材
数 控 机 床
高等职业技术教育机电类专业教材编委会 组编 熊光华 主编
机械工业出版社
CHINA MACHINE PRESS
ISBN 978-7-111-10155-0
目 录
前言 第一章 概论
第二章 数控机床 第三章 加工中心 第四章 其他数控机床
第一节 加工中心概述
图3-1 喷注润滑 1-主轴 2-主轴电动机 3-油温自动控制箱 6-节流阀 7-流量计 8-排油泵
4-油箱
5-给油泵
第一节 加工中心概述
2．进一步提高精度 (1)机床总体方面 (2)主轴箱方面 (3)X、Y、Z轴进给方面 3.功能更加完善 (1)愈来愈完善的自诊断功能 (2)来自百度文库式刀具破损检测装置 (3)加工中心复合化趋势 (4)功能更趋完善的数控装置 (5)MAP的利用，柔性制造系统技术的高级化发展
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第二章 数控车床
第一节 数控车床概述 第二节 数控车床的传动系统
第三节 数控车床传动系统的主要结构
复习思考题
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第一节 数控车床概述
一、工艺范围与分类
车床主要是用于进行车削加工，在车床上一般可以加工各 种回转表面，如内外圆柱面、圆锥面、成型回转表面及螺纹面 等。
二、数控车床的特点与发展
四、尾座套筒的驱动
尾座套筒的驱动是由液压驱动来实现
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第三节 数控车床传动系统的主要结构
一、主轴箱
数控机床主轴箱是个比较复杂的传动部件。如图2-7所示 为TND360数控机床的主轴箱展开图。
图2-7 TND360数控机 床的主轴箱展开图
第三节 数控车床传动系统的主要结构
1.主轴电动机 主轴电动机是采用直流主轴伺服电动机，无级调速，由安 装在主电动机尾部的测速发电机实现速度反馈。图2-8是主电 动机的功率、扭矩特性图。
1.高精度 2.高效率 3.高柔性 4.高可靠性 5.工艺能力强 6.模块化设计
三、数控车床的布局形式
第一节 数控车床概述
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、双立柱立式车床的 变化，如图2-1所示。
图2-1 工件尺 寸、质量对车床 布局的影响
第一节 数控车床概述
1.数控机床的工作原理。在普通机床上加工零件时，机床 运动开始、结束，运动的先后次序及刀具和工件的相对位置等 都由人工去完成。零件在机床上的加工过程如图1-6所示。
图1-6 零件在数控机床上的加工过程
第二节 数控机床概论
2.数控机床的组成。数控机床由控制介质（加工程序）、 数控装置、伺服系统和机床主机组成，如图1-7所示。 （1）控制介质 常用的控制介质中的穿孔纸带是八单位的标准穿孔带，其 尺寸和规格如图1-8所示。 （2）数控装置 图1-9所示为CNC装置的一般结构
图2-12 横向滑板传动系统
三、转塔刀架
转塔刀架是由刀架换刀机构和刀盘组成，如图2-13所示。 刀盘用于刀具的安装。刀盘的背面装有端面齿盘，用于刀盘的 定位。
第三节 数控车床传动系统的主要结构
图2-13 转塔刀架 1、2-齿轮 3-槽盘 4-滚子 5-驱动轴 6-齿轮 7、8-端面齿盘 9-锥销 10-转 塔盘 11-转塔轴 12-碟形弹簧 13、14-滚子 15-杠杆
图1-7 数控机床的组成
第二节 数控机床概论
图1-8 穿孔纸带
第二节 数控机床概论
图1-9 CNC装置的结构
第二节 数控机床概论
（3）伺服系统。伺服系统主要由调节放大单元、执行单 元、检测单元和控制对象组成，如图1-10所示。图1-10a所示 系统称为闭环伺服系统。图1-10b为区别上述直接移动反馈系 统，而是在中间部分取出反馈信号的系统，称为半闭环系统。 伺服系统只有信号的放大和变换不带检测反馈的称为开环系统， 如图1-10c所示。 （4）机床主机
三 磨
牙
丝
铣
刨
拉
割
其 它
第一节 金属切削机床
因此，两个成形运动，可以各自与单独的电动机联结，也 可共用一个电动机，其原理图与图1-2相似。
图1-2 用螺纹车刀车螺纹时的传动原理图
第一节 金属切削机床
（4）机床传动系统图 图1-3是CK7815型数控车床传动系统图。
图1-3 CK7815型数控车床传动系统图
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第二节 立式加工中心
一、立式加工中心基本布局结构形式
中型加工中心应用最普遍的形式是单柱水平刀库布局(图3 -2),它是立式加工中心的基本布局方式。
二、数控机床分类
1.按加工工艺范围分 2.按机床结构分 3.按伺服系统分 4.按数控系统分
三、数控机床的特点和应用
第二节 数控机床概论
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图1-10 机床的伺服系统
复习思考题
1.1 金属切削机床型号包含了哪些内容？ 1.2 说明下列机床型号的含义： XK5032 C2150X6 T4163B TH65100 MK1320E YK3180 1.3 金属切削机床上有哪些运动？它们各自有什么作用 和特点？ 1.4 为什么要对数控机床进行坐标规定，X、Y、Z三轴如 何确定？如何确定它们的方向？回转运动坐标如何确定？ 1.5 数控机床的加工原理是什么？数控机床的加工特点 是什么？ 1.6 数控机床有哪些类型？何谓开环、半闭环和闭环控 制系统？优缺点何在？适用于什么场合？
第五章 数控特种加工机床 第六章 金属切削机床概论
目 录
第七章 数控机床典型部件
第八章 数控机床液压与气压系统及机床润滑系统
第九章 数控机床电气控制系统
第十章 数控机床的应用
第十一章 机床的数控技术改造 参考文献
第一章 概论
第一节 金属切削机床
第二节 数控机床概论
复习思考题
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第一节 金属切削机床
二、进给传动系统
TND360数控车床进给传动系统有纵向滑板和横向滑板两个 部件组成。 1.纵向滑板进给传动机构 纵向滑板的传动系统见图2-10所示。是由纵向直流伺服电 动机，经安全联轴器直接驱动滚珠丝杠螺母副，传动纵向滑板， 使其沿床身上的纵向导轨运动。
第三节 数控车床传动系统的主要结构
图2-10 纵向滑板的传动系统 1-旋转变压器和测速发电机 2 -直流伺服电动机 3-锥环 4、 6-半联轴器 5-滑块 7-钢片 8-碟形弹簧 9-套 10-滚珠丝 杠 11-垫圈 12、13、14-滚 针轴承 15-堵头
尾座换为第二主轴
尾座换为第二主轴
第一主轴送棒料 第二主轴拉棒料可完成无人加工
图2-2 某公司CNC车床系列布局图
第一节 数控车床概述
随着机床精度的不同，数控车床的布局要考虑到切削力、 切削热和切削振动的影响。如卧式车床主轴箱热变形时，随着 刀架的位置不同，对尺寸的影响而不同，如图2-3所示。
图2-3 主轴箱热变形对加工尺寸的影响
一、金属切削机床
金属切削机床通常是指用切削的方法将金属毛坯加工成 机器零件的一种机器。
二、金属切削机床的分类与编号
1.机床的分类 按照万能程度，机床又分为： （1）通用机床 （2）专门化机床 （3）专用机床 2.机床型号的编制方法 （1）型号表示方法。型号的构成如下：
第一节 金属切削机床
第一节 金属切削机床
(2)机床类、组、系的划分及其代号。例如磨床分为M、2M、 3M三个分类。机床类别代号见表1-1。
表1-1 通机床类别代号
类 别
车 床
钻 床
镗 床
磨床
齿 轮 加 工 机 床 2M 3M Y
螺 纹 加 工 机 床 S
铣 床
刨 插 床
拉 床
锯 床
其 它 机 床 Q
代 号
C
Z
T
M
X
B
L
G
读 音
车
钻
镗
磨
二 磨
第三节 数控车床传动系统的主要结构
安全联轴器的作用是在进给过程中当进给力过大或滑板移 动过载时，为了避免整个运动传动机构的零件损坏，安全联轴 器动作，终止运动的传递。其原理如图2-11所示。
图2-11 安全联轴器工作原理
第三节 数控车床传动系统的主要结构
2．横同滑板传动系统。横向滑板通过矩形导轨安装在纵 向滑板的上面．作横向进给运动。如图2-12所示。
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第三章 加工中心
第一节 加工中心概述 第二节 立式加工中心
第三节 卧式加工中心
复习思考题
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第一节 加工中心概述
加工中心机床又称多工序自动换刀数控机床。
一、加工中心的特点
1.具有至少三个轴的点位／直线切削控制能力 2.具有自动刀具交换装置(ATC) 3.具有分度工作台和数控转台 4.除自动换刀功能外，加工中心机床具有选择各种进给速 度和主轴转速的能力及各种辅助功能，以保证加工过程的自动 化进行。
图2-6 TND360数控卧式机床的传动系统图
第二节 数控车床的传动系统
一、主运动传动 二、进给运动传动
进给运动传动是指机床上驱动刀架实现纵同(z轴)和横 向(x向)运动的进给传动。在TND360数控机床上，各轴都由直 流伺服电动机直接驱动。
三、刀盘传动
刀盘运动是指实现刀架上刀盘的转动和刀盘的开定位、定 位与夹紧的运动，以实现刀具的自动转换。
第一节 金属切削机床
四、数控机床坐标系 1.右手直角坐标系。如图1-4所示。
图1-4 右手直角笛卡 尔坐标系
第一节 金属切削机床
2.机床坐标系 图1-5是几台常见的数控机床的坐标系。
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图1-5 常见的数控机床的坐标系 a）数控机床 b）数控铣床 c）数控镗铣床
第二节 数控机床概论
一、数控机床的工作原理与组成
图2-5 TND360外形图 1-荧光屏显示器 2-卡盘 3-转塔刀架 4-刀架滑板
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2．TND360数控车床的拄术参数数控机床的技术参数
第二节 数控车床的传动系统
数控机床的运动是通过传动系统实现。为了认识和使用数 控机床，必须对数控机床传动系统进行分析。TND360数控卧式 车床的传动系统如图2-6所示。
图2-8 主电动机的功率、扭矩特性图
第三节 数控车床传动系统的主要结构
2．变速轴。变速轴(轴I)是花键轴。 3.主轴组件数控机床的主轴是一个空心的阶梯轴，如图29所示。
图2-9 TND360的机床主轴组件 1、2、3、4、5-角接触球轴承
第三节 数控车床传动系统的主要结构
4.检测轴 检测轴是阶梯轴，通过两个球轴承支承在轴承套中。 5.主轴箱 主轴箱的作用是支承主轴和支承主轴运动的传动系统，主 轴材料为密烘铸铁。主轴箱使用底部定位面在床身左端定位， 并用螺钉紧固。
第一节 数控车床概述
由此可看出，在卧式数控机床布局中，刀架和导轨的布 局已成为重要的影响因素。在图2—4中，以斜床身（斜导 轨）—平滑板式为最佳卧式车床布局形式。
图2-4 数控卧式机床的布局形式
第一节 数控车床概述
四、数控卧式车床的组成与技术参数
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。图2-5是TND360(国内编号为CK 6136)的机床外形与组成部件。
图2-2是某公司CNC车床和车削加工系列布局图。
TT25 TM25 TM25Y
NC4轴 多刀平衡刀削
NC5轴
NC6轴
铣削 上刀架有Y轴、ATC和动力 动力工具 刀具 图2-2 某公司CNC车床系列布局图
第一节 数控车床概述
（续）
TT25S TM25S TM25YS
尾座换为第二主轴
1台机床上完成1.2工序全部加工 附上下料装置可完成无人加工