数控车床结构

数控车床的布局
水平床身
倾斜床身
垂直床身
数控车床的结构

主传动系统
主传动方式 主传动的变速形式 主轴的支撑
自动夹紧装置
主轴速度检测装置

进给传动系统
滚珠丝杠螺母副
导轨
自动夹紧装置

其他结构
主传动方式–皮带传动
主轴脉冲编码器
主轴
同步齿形带 主轴电机
主传动方式–变速齿轮传动
主传动方式–主轴电机直接驱动
目录
数控车床的分类
数控车床的加工对象 数控车床的基本组成
数控车床的结构
数控车床的分类
按主轴位置分类——卧式数控车床
数控车床的分类
按主轴位置分类——立式数控车床
数控车床的分类
单刀架数控车床
数控车床的分类
双刀架数控车床
数控车床的分类
按系统功能分——经济型数控车床
数控车床的分类
主轴速度检测装置-光电编码器
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百度文库
8 7
信号处理电路
信号
CNC
6
5
1.转轴 2.支承轴承 3.透光狭缝 4.码盘 5. 光源 6.聚光镜 7.光栏板 8.光敏元件
数控车床的主轴结构
进给传动系统
滚珠丝杠螺母副
为了提高进给系统的灵敏度、定位精度和防止爬行，
必须要降低数控机床进给系统的摩擦并减少静、动摩 擦系数之差。因此，行程不太长的直线运动机构常用
主传动方式–电主轴
主传动的变速形式
根据主传动的形式，数控机床的主传动变速主要有无级变速、分
段无级变速、内置电机变速三种。 1．无级变速
采用无级变速的主运动，不仅能在一定的变速范围内选择到合理
的切削速度，而且还能在运动中自动换速。无级变速有机械、液压、 电气等多种形式，数控机床一般都采用直流或交流主轴伺服电动机作
为驱动的电气无级变速。
主传动的变速形式
2.分段无级变速 数控机床在实际生产中，并不需要在整个变速范 围内均为恒功率。一般要求在中、高速段为恒功率传 动，在低速段要求恒转矩传动。确保数控机床主轴低 速时有较大的转矩和主轴的变速范围尽可能大。有的 数控机床在交流或直流电动机无级变速的基础上配以 齿轮变速，使之成为分段无级变速。带有变速齿轮的 主传动采用滑移齿轮移位实现变速操作时，多采用液 压拨擦叉变速机构。
内循环式
内循环均采用反向器实现滚珠循环， 反向器有两种型式。滚珠从螺纹滚道进入
反向器，借助反向器迫使滚珠越过丝杠牙
顶进入相邻滚道，实现循环。
图10 内循环式滚珠丝杠 1－凸键 2－回珠槽
滚珠丝杠螺母副间隙的调整

滚珠丝杠的传动间隙是指丝杠和螺母无相对转动时，丝杠和螺母
两者之间的最大轴向窜动量。除了丝杠和螺母本身的轴向间隙之 外，还包括施加轴向载荷后，产生的弹性变形所造成的轴向窜动
滚珠丝杠副。
滚珠丝杠副的传动效率高达85%-98%，是普通滑动丝杠 副的2-3倍。滚珠丝杠副的摩擦角小于1°，因此不自 锁。如果滚珠丝杠副驱动升降运动（如主轴箱或升降 台的升降），则必须有制动装置。
滚珠丝杠
1–螺母
2 –丝杠
3 –滚珠
4 –滚珠循环装置
滚珠丝杠副的循环方式

滚珠丝杠螺母副常用的循环方式有内循环与外循环两 种方式。滚珠在循环过程中有时与丝杠脱落接触称为 外循环；一直与丝杠保持接触称为内循环。
量。

滚珠丝杠螺母副轴向间隙的调整和预紧的原理都是使两个螺母产 生轴向位移，以消除它们之间的间隙。除少数使用微量过盈滚珠
的单螺母结构消隙外，常采用双螺母预紧方法，其结构形式有三
种：垫片调隙法 、齿差调隙法 和螺纹调隙法 。
垫片调隙法
通过调整垫片的厚度使
左右两螺母产生轴向位移，
来消除间隙和产生预紧力。
静压导轨

静压导轨的滑动面之间开有油腔，将有一定压力的油通
过节流器输入油腔，形成压力油膜，浮起运动部件，使 导轨工作表面处于纯液体摩擦，不产生磨损，精度保持
性好。
回转刀架
电动四方刀架
电动（或液压）回转刀架
四方刀架工作过程
刀塔
刀塔采用伺服电机分度、牙盘定位、液压夹紧
接触式对刀仪
液压尾座
可编程控制液压尾座
双螺母螺纹消隙
导轨
滚珠丝杠螺母副+滑动导轨
导轨
滚珠丝杠螺母副+滚动导轨
导轨


目前，数控机床上的导轨型式主要有滑动导轨、滚动导 轨和静压导轨等。 滚动导轨 为了提高数控机床机床的移动部件的运动精度和定位 精度，数控机床的导轨广泛采用滚动导轨。
滑动导轨


如果数控机床加工零件时经常受到变化的切削力作用， 或当传动装置存在间隙或刚性不足时，则过小的摩擦 阻力反而容易产生振动。这时，可以采用滑动导轨副， 以改善系统的阻尼特性。 分为三类：普通滑动导轨、注塑导轨和贴塑导轨。
智能尾座
采用带制动伺服电机驱动
外循环式
图9为外循环式，当丝杠相对于螺母旋转 时，丝杠的旋转面经滚珠推动螺母轴向移动，
同时滚珠沿螺旋形滚道滚动，使丝杠和螺母
之间的滑动摩擦转变为滚珠与丝杠、螺母之 间的滚动摩擦。螺母螺旋槽的两端用回珠管
3连接起来，使滚珠能够从一端重新回到另
一端，构成一个闭合的循环回路。
图9 外循环式滚珠丝杠 1－丝杠 2－滚珠 3－回珠管 4－螺母
液压拨擦叉变速机构
三位液压拨叉变速 1、5液压缸 2活塞杆 3拨叉 4套 筒
主轴部件
主轴部件是主运动的执行
部件，它夹持刀具或工件， 并带动其旋转。主轴的部件 包括主轴、主轴的支承以及 安装在主轴上的传动部件和 速度反馈装置。
主轴的支承
自动夹紧装置
三爪自定心卡盘
适合安装较短的轴类或盘类 工件。为减少数控车床装夹工 件的辅助时间，广泛采用液压 或气动动力自定心卡盘。 四爪卡盘 适合安装方型﹑椭圆型或 不规则形状的工件，装夹时必 须找正，定中心 。
调整垫片消隙 1.2左右螺母 3 螺母座 4垫片
齿差调隙法
内齿轮紧固在螺母座上， 预紧时脱开内齿轮，使两个 螺母同向转过相同的齿数， 然后再合上内齿轮。两螺母 的轴向相对位置发生变化从 而实现间隙的调整和施加预 紧力。
齿差调隙法
螺纹调隙法
调整时，只要拧紧圆螺母
3使右螺母l向右滑动，可以 改变两螺母的间距，即可消 除间隙并产生预紧力。螺母2 是锁紧螺母，调整完毕后， 将螺母2和螺母3并紧，可以 防止螺母在工作中松动。
三爪卡盘
主轴速度检测装置
数控机床采用了分散的单独驱动方式，即机床的每一 个运动都由一个独立的电动机驱动。机床加工螺纹时 主运动与进给运动应有一定的关系，即主轴每转一转， 刀具沿轴向进给一个螺距，所以必须对主轴运动进行 检测并控制。
主轴的检测通常利用光电式编码器，编码器又称为码 盘，是一种角位移传感器，有光电式、接触式和电磁 式三种。光电式编码器的精度和可靠性都很好，在数 控机床上应用广泛。
按系统功能分——全功能数控车床
数控车床的加工对象
精密、复杂的回转体类零件
数控车床的加工对象
数控车床的加工对象
数控车床的组成与布局
数控车床一般由数控装置、床身、主轴箱、刀架、
进给系统、尾座、液压系统、冷却系统、润滑系统、
排屑器等各部分组成。
数控车床的布局分水平床身、倾斜床身、水平床
身斜滑板及立床身等 。