数控机床结构及应用第2章

MMTCNC本章要点概述数控车床的传动与结构特点第2章数控车床数控车床的换刀控制数控车削中心MMTCNC2.1概述Anoverview第2章数控车床Numericalcontrollathing数控机床结构及应用MMTCNC2.1.1工艺范围与分类工艺范围：数控车床与普通车床一样，主要用于加工各种轴类、套筒类和盘类零件上的回转表面，例如内外圆柱面、圆锥面、成型回转表面及螺纹面等。数控车床是将零件的数控加工程序输入到数控系统中，由数控系统通过车床X、Z坐标轴的伺服电动机去控制车床进给运动部件的动作顺序、移动量和进给速度，再配以主轴的转速和转向，便能加工出各种形状不同的轴类或盘类回转体零件，还可加工高精度的曲面与端面螺纹。使用的刀具主要有车刀、钻头、铰刀、镗刀及螺纹刀具等。MMTCNC2.1.2数控车床的特点与发展数控车床与卧式车床相比，有以下几个特点：高精度：数控车床控制系统的性能在不断提高，机械结构不断完善，机床精度日益提高。高效率：随着新刀具材料的应用和机床结构的完善，数控车床的加工效率、主轴转速、传动功率不断提高。高柔性：数控车床具有高柔性，适应70%以上的多品种、小批量零件的自动加工。高可靠性：随着数控系统的性能提高，数控机床的无故障时间迅速增加。工艺能力强：数控车床既能用于粗加工又能用于精加工，可以在一次装夹中完成其全部或大部分工序，模块化设计：数控车床的制造多采用模块化原则设计。MMTCNC2.1.3数控车床的布局形式数控车床的主轴、尾座等部件相对床身的布局形式与普通车床一样，受工件尺寸、质量、形状、生产率、精度、操纵方便运行要求和安全与环境保护的要求的影响。而且刀架和导轨的布局形式有很大变化，并且布局形式直接影响数控车床的使用性能及机床的结构和外观。随着工件尺寸、质量和形状的变化，数控车床的布局有卧式车床、落地式车床、单立柱立式车床、双立柱立式车床和龙门移动式立式车床的变化，如图所示。工件参数对车床布局的影响MMTCNC2.1.3数控车床的布局形式数控车床常用的布局型式有平床身、斜床身、水平床身斜滑板和立式床身这四种1.床身和导轨布局MMTCNC主要内容数控车床水平床身平床身:经济型、普及型数控车床以及数控化改造的车床2.1.3数控车床的布局形式MMTCNC主要内容数控铣床常见布局数控车床倾斜床身斜床身性能要求较高的中、小规格数控车床2.1.3数控车床的布局形式斜床身导轨倾斜角有30°、45°、60°、75°和90°几种。倾斜角度小，排屑不便；倾斜角度大，导轨的导向性及受力情况差。导轨倾斜角度的大小还影响机床的刚度、排屑，也影响到占地面积、宜人性、外形尺寸高度的比例，以及刀架质量作用于导轨面垂直分力的大小等等。选用时，应结合机床的规格、精度等选择合适的倾斜角。一般来说，小型数控车床多采用30°、45°；中等规格数控车床多采用60°形式；大型数控车床多采用75°形式。MMTCNC主要内容数控铣床常见布局斜床身2.1.3数控车床的布局形式斜床身和平床身斜滑板布局在数控车床中被广泛采用原因：（1）容易实现机电一体化；（2）机床外形整齐、美观，占地面积小；（3）从工件上切下的炽热切屑不致于堆积在导轨上而影响导轨精度；（4）容易排屑和安装自动排屑器；（5）容易设置封闭式防护装置；（6）宜人性好，便于操作；（7）便于安装机械手，实现单机自动化。MMTCNC主要内容立式数控车床立式床身大型数控车床或精密数控车床2.1.3数控车床的布局形式MMTCNC2.刀架的布局•数控车床的刀架多采用回转刀架。回转刀架在机床上的布局有两种形式：一种用于盘类零件的加工，其回转轴线垂直于主轴；另一种用于轴类零件和盘类零件的加工，其回转轴线平行于主轴。2.1.3数控车床的布局形式MMTCNC2.刀架的布局•四坐标轴控制的数控车床，床身上安装有两个独立的滑板和回转刀架，称为双刀架四坐标数控车床。其上每个刀架的切削进给量是分别控制的，因此，两刀架可以同时切削同一工件的不同部位，既扩大了加工范围，又提高了加工效率，适合于加工曲轴、飞机零件等形状复杂、批量较大的零件。2.1.3数控车床的布局形式MMTCNC双主轴、3刀塔的复合加工CNC车床可以同时连续对零部件进行车削、铣削加工，只需进行一次装夹就可以完成对零部件的全加工。2.1.3数控车床的布局形式MMTCNC2.1.4数控卧式车床的组成数控卧式车床由以下几部分组成：主机主机是数控车床的机械部件，包括床身、主轴箱、刀架、尾座、进给机构等。数控装置作为控制部分是数控车床的控制核心，其主体是一台计算机。伺服驱动系统伺服驱动系统是数控车床切削工作的动力部分，主要实现主运动和进给运动。它由伺服驱动电路和驱动装置组成，驱动装置主要有主轴电动机、进给系统的步进电动机或交、直流伺服电动机等。辅助装置辅助装置是指数控车床的一些配套部件，包括液压、气动装置及冷却系统、润滑系统和排屑装置等。MMTCNC2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC数控车床外观FTC102.1.4数控卧式车床的组成MMTCNCFTC20/FTC302.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC刀塔滑座尾座底座主轴头鞍座五大铸件：底座、床鞍、主轴头、滑板、尾座2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC数控车床结构底座：整台机床的主体，支撑着机台的所有重量2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC鞍座：下面连接着底座，上面连接滑板，用于实现X轴移动等功能鞍座滑板底座2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC主轴头：用来按放主轴2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC滑板，联接刀塔和鞍座鞍座2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC刀塔，用来安装刀具动力刀塔2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC刀塔，用来安装刀具动力刀塔2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC尾座，用来支撑长轴零件的加工2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC主轴部分•基本功能：夹持工件旋转2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC硬爪2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC主轴部分•基本功能：夹持工件旋转2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC主轴传动方式:通过皮带传动编码器2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC动力系统交流伺服电机2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC动力系统主轴伺服电机2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC动力系统Z轴伺服电机2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC动力系统X轴伺服电机伺服电机编码器2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC线性轨道滚珠丝杆2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC线性轨道2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC硬轨硬轨2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC导轨特性比较导轨形式特性滑动导轨(硬轨)1.可承受重负荷2.阻尼效果较佳3.对灰尘介入的忍受性较高4.摩擦系数大，容易产生迟滞现象5.需要完善的润滑系统滚动导轨(线轨)1.体积小2.摩擦系数小，没有迟滞现象3.润滑简单4.可高速移动5.阻尼效果差6.对灰尘介入较敏感2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC滚珠丝杆2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC润滑系统2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC润滑系统油压检知2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC油排X轴油排2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNCZ轴油排润滑系统2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC液压站液压泵压力调节液压表指示油压系统2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC去刀塔去尾座去油压夹头2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC回油管夹头油管2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC尾座油管2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC夹头压力尾座压力系统压力2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC液压油冷却装置2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC液压站2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC油水分离装置废油箱切削液水箱2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC尾座脚踏开关脚踏开关夹头脚踏开关2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC变压器：将三相380V交流电转变为三相220V交流电供机床电气柜使用。2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC电气箱：机台电路的控制中心,由NC控制器、电源供应器、主轴放大器、伺服放大器、强电板、转接板、小变压器等等元气件组成2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNCNC控制器：类似于电脑的主机，可进行处理、计算、转换、输入输出各种信号，以及存储系统资料、用户资料……等等FANUC三菱2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC电源模块：先将3相220V的交流电源，整流为2相300V直流电源，然后再将300V直流电源通过短接铜片传输给下一个伺服单元。（提供伺服驱动电源及工作电源）2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC伺服放大器：通过伺服马达编码的脉冲信号经伺服放大器放大转变为数值信号，再经由NC控制器处理，然后再由放大器又转为脉冲信号，以达到控制伺服轴运动的装置。FANUC三菱2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNCI/O板：控制信号输入输出的装置，也是指INPUT、OUPUT的含义三菱2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC中间继电器电磁接触器小变压器24V电源供应器继电器模组保险丝组一般用于控制小于110V电源的通断，通过的电流较小将12个小继电器集成于一块电路板上，以提高效率，简化线路将交流220V电源转换成为直流24V电源的装置，为系统提供控制电源一般用于控制交流220V电源的通断，有时也会用在主轴高低档的配线中，其通过的电流较大将220V的交流电源转换成交流110V、100V、22V、19V电源的装置电抗器2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC转接板：与NC输入输出、外围线路连接时，信号线PIN口与接点的转换装置，以集成形式制定的电路板，以简化线路2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC操作箱：用于控制、执行、监视机床的状态动作的装置，由显示器、操作面板、电源开关…等等组成2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNCFANUC系统操作面板2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNCFANUC21i-TB系统操作面板2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC手轮：用于慢速控制轴向移动的装置,最小移动单位是0.001mm。2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC风压电磁阀组：利用风压来控制、实现机床部分功能的装置，如气动刀塔的驱动2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC主轴马达：受主轴放大器控制,来实现主轴正反转的功能2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC切削液马达：用于实现喷切削液的功能的装置，以便提高刀具寿命、工件表面光洁度2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC排屑机：自动清理铁屑的装置2.1.4数控卧式车床的组成MMTCNC①经济型数控车床：属低档型，一般采用步进电动机和单片机控制，成本较低，车削精度也不高2.1.5数控车床的分类按数控系统的功能分类MMTCNC②全功能数控车床：数控系统功能强，具有刀具半径补偿、固定循环等功能，可同时控制两个坐标轴，即X轴和Z轴，普遍应用于企业的实际生产中。2.1.5数控车床的分类按数控系统的功能分类MMTCNC按数控系统的功能分类③车削加工中心是在普通数控车床的基础上，增加了C轴和铣削动力头，有的还配备了刀库和机械手，可实现X、Z和C三个坐标轴联动。车削中心除可以进行一般车削外，还可以进行径向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工。2.1.5数控车床的分类MMTCNC立式数控车床(回转直径较大的盘类零件)卧式数控车床(轴向尺寸较长或小型盘类零件)3.1.1数控车床的分类按车床主轴位置分类MMTCNC2.1.5数控车床的分类3、按数控系统控制的轴数分类两轴控制的数控车床，机床上只有一个回转刀架，可实现两坐标轴联动四轴控制的数控车床，机床上有两个独立的回转刀架，可实现四轴联动单主轴单刀架双主轴双刀架MMTCNC数控机床结构及应用2.2数控车床的传动与结构特点Transmissionands