数控车床的伺服系统介绍

4、简述采用的数控铣床伺服系统的组成、原理及作用

数控机床伺服系统是以机床运动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统，又称位置

随动系统，简称伺服系统。

数控机床伺服系统包括进给伺服系统和主轴伺服系统。

1、进给伺服系统用于控制机床各坐标轴的切削进给运动，是一种精密的位置跟踪、定位

系统，它包括速度控制和位置控制，是一般概念的伺服驱动系统；数控机床的进给伺服系

统与一般的机床的进给系统有本质的差异，它能根据指令信号自动精确的控制执行部件运

动的位移、方向和速度，以及数个执行部件按一定的规律运动以合成一定的运动轨迹。

2、主轴伺服系统用于控制机床主轴的旋转运动和切削过程中的转矩和功率，一般只以速

度控制为主。

伺服控制系统分为开环伺服系统和闭环伺服系统，开环伺服系统由驱动控制单元、执行原

件和机床组成。闭环伺服系统由执行元件、驱动控制单元、机床及反馈检测元件、比较环

节组成。

图4-1数控伺服系统的组成

伺服系统的作用是接受数控系统发出的进给位移和速度指令信号，由伺服驱动电路作一定

的转换和放大后，经伺服驱动装置和机械传动机构，驱动机床的工作台等执行部件进行运动。

5、分析所采用数控铣床所需的主运动、进给运动、换刀与刀库原理结构，并画出数控机

床总体方案草图，简述其尺寸、动力、运动参数范围。

5.1数控机床CK6140主轴运动

主轴部件是机床的重要部件之一，其精度、抗振性和热变形对加工质量有直接影响。特别

是如果数控机床在加工过程中不进行人工调整，这些影响将更为严重。数控机床主轴部件

在结构上要解决好主轴的支承、主轴内刀具自动装夹、主轴的定向停止等问题。

数控机床主轴的支承主要采用图1所示的三种主要形式。图5-1a所示结构的前支承采用

双列短圆柱滚子轴承和双向推力角接触球轴承组合，后支承采用成对向心推力球轴承。这

种结构的综合刚度高，可以满足强力切削要求，是目前各类数控机床普遍采用的形式。图

5-1b所示结构的前支承采用多个高精度向心推力球轴承，后支承采用单个向心推力球轴承。这种配置的高速性能好，但承载能力较小，适用于高速、轻载和精密数控机床。图5-1c所示结构为前支承采用双列圆锥滚子轴承，后支承为单列圆锥滚子轴承。这种配置的径向和

轴向刚度很高，可承受重载荷，但这种结构限制了主轴最高转速和精度，因而仅适用于中

等精度、低速与重载的数控机床主轴。

主轴内部刀具自动夹紧机构是数控机床特别是加工中心的特有机构。图5-2为ZHS-K63加

工中心主轴结构部件图，其刀具可以在主轴上自动装卸并进行自动夹紧，其工作原理如下：当刀具2装到主轴孔后，其刀柄后部的拉钉3便被送到主轴拉杆7的前端，在碟形弹簧9

的作用下，通过弹性卡爪5将刀具拉紧。当需要换刀时，电气控制指令给液压系统发出信号，使液压缸14的活塞左移，带动推杆13向左移动，推动固定在拉杆7上的轴套10，

使整个拉杆7向左移动，当弹性卡爪5向前伸出一段距离后，在弹性力作用下，卡爪5自

动松开拉钉3，此时拉杆7继续向左移动，喷气嘴6的端部把刀具顶松，机械手便可把刀

具取出进行换刀。装刀之前，压缩空气从喷气嘴6中喷出，吹掉锥孔内脏物，当机械手把

刀具装入之后，压力油通人液压缸14的左腔，使推杆退回原处，在碟形弹簧的作用下，

通过拉杆7又把刀具拉紧。冷却液喷嘴1用来在切削时对刀具进行大流量冷却。

图5-1主轴支承配置

(a)高刚度型 (b)高速轻载型 (c)低速重载型

图5-2 加工中写内部刀具夹紧机构

5.2数控机床CK6140进给运动

数控机床的进给运动系统一般有传动机构、运动变换机构、导向机构、执行件等组成。

图5-3进给传动系统简图

5.3数控机床CK6140的刀库和换刀装置

数控机床的刀库作用是储备一定数量的刀具，通过机械手实现与主轴上刀具的互换。刀库的类型有盘式刀库、链式刀库等多种形式。CK6140是盘式刀库。

图5-4盘式刀库

刀具识别方法。目前大多数的数控系统都采用任意选刀的方式，其分为刀套编码、刀具编码和记忆式三种。

自动换刀装置。自动回转刀架是数控车床上使用的一种简单的自动换刀装置，可以根据数控指令进行换刀。

5.4数控机床CK6140相关内容简介

ck6140数控车床采用高强度铸铁、精密滚丝竹杠、优质耐磨片制成，是一种新型数控车床。

图5-5数控机床CK6140结构图表5-1数控机床CK6140参数表