【文章內(nèi)容簡介】 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的主要作用是根據(jù)數(shù)控裝置發(fā)出的指令脈沖信號，完成圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行各種圓弧加工或曲面加工，它也可以進(jìn)行分度工作。 導(dǎo)軌 導(dǎo)軌是進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，是機(jī)床基本結(jié)構(gòu)的要素之一，它在很大程度上決定數(shù)控機(jī)床的剛度、精度與精度保持性。目前，數(shù)控機(jī)床上的導(dǎo)軌形式主要有滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌和液體靜壓導(dǎo)軌等。 （ 1 ） 滑動(dòng)導(dǎo)軌滑動(dòng)導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、剛度好、抗振性高等優(yōu)點(diǎn), 在數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用廣泛，目前多數(shù)使用金屬對塑料形式，稱為貼塑導(dǎo)軌，如圖220所示 。 貼塑滑動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)：摩擦特性好、耐磨性好、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、工藝性好、速度較低。（ 2 ） 滾動(dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌是在導(dǎo)軌面之間放置滾珠、滾柱或滾針等滾動(dòng)體，使導(dǎo)軌面之間為滾動(dòng)摩擦而不是滑動(dòng)擦擦。滾動(dòng)導(dǎo)軌與滑動(dòng)導(dǎo)軌相比，其靈敏度高，摩擦系數(shù)小，且動(dòng)、靜摩擦系數(shù)相差很小，因而運(yùn)動(dòng)均勻，尤其是在低速移動(dòng)時(shí)，不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象；定位精度高， μ m ；牽引力小 ，移動(dòng)輕便 ；磨損小，精度保持性好，使用壽命長。但滾動(dòng)導(dǎo)軌的抗振性差，對防護(hù)要求高, 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，成本高 。 一、檢測裝置作用檢測裝置是對數(shù)控機(jī)床中運(yùn)動(dòng)部件的位置及速度進(jìn)行檢測，把測量信號作為反饋信號，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送回計(jì)算機(jī)與脈沖指令信號進(jìn)行比較，以控制驅(qū)動(dòng)元件正確運(yùn)轉(zhuǎn)。檢測裝置的精度直接影響數(shù)控機(jī)床的定位精度和加工精度 。二、對檢測裝置的要求數(shù)控機(jī)床對檢測裝置的要求是：高的可靠性及抗干擾能力；滿足機(jī)床加工精度和加工速度的要求；使用維護(hù)方便；成本低等。 三、檢測裝置的分類直接測量與間接測量直接測量是指所測對象為被測對象本身，其方式有二：一是直線測量，即測工作臺直線位移（但檢測裝置需和行程等長）；二是角度測量，即測主軸旋轉(zhuǎn)角度。間接測量是指以旋轉(zhuǎn)方式檢測裝置反映工作臺直線位移，該方法使用方便又無長度限制，但精度要受機(jī)床傳動(dòng)鏈精度的影響。 增量式和絕對式測量增量式測量是指只測位移增量，由系統(tǒng)所發(fā)脈沖量累計(jì)計(jì)算位移。絕對式測量是指被測任一點(diǎn)均從固定的零點(diǎn)起算，被測點(diǎn)均有對應(yīng)編碼。 位置檢測與速度檢測 位置檢測指對運(yùn)動(dòng)部件的位置作測量，而速度檢測則是對運(yùn)動(dòng)件速度作測量（如測速發(fā)電機(jī)）。數(shù)控機(jī)床中一般為位置檢測，常用位置檢測元件及其特點(diǎn)、應(yīng)用詳見表 24 。 一、自動(dòng)換刀裝置的作用 自動(dòng)換刀裝置可幫助數(shù)控機(jī)床節(jié)省輔助時(shí)間，并滿足在一次安裝中完成多工序、工步加工要求。 二、對自動(dòng)換刀裝置的要求 數(shù)控機(jī)床對自動(dòng)換刀裝置的要求是：換刀迅速、時(shí)間短，重復(fù)定位精度高，刀具儲存量足夠，所占空間位置小，工作穩(wěn)定可靠。 三、換刀形式 回轉(zhuǎn)刀架換刀 其結(jié)構(gòu)類似普通車床上回轉(zhuǎn)刀架，根據(jù)加工對象不同可設(shè)計(jì)成四方或六角形式，由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令進(jìn)行回轉(zhuǎn)換刀。 更換主軸頭換刀 各主軸頭預(yù)先裝好所需刀具，依次轉(zhuǎn)至加工位置，接通主運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)。該方式的優(yōu)點(diǎn)是省去了自動(dòng)松夾、裝卸刀具、夾緊及刀具搬動(dòng)等一系列復(fù)雜操作，縮短了換刀時(shí)間，提高了換刀可靠性。 使用刀庫換刀 將加工中所需刀具分別裝于標(biāo)準(zhǔn)刀柄，在機(jī)外進(jìn)行尺寸調(diào)整之后按一定方式放入刀庫，由交換裝置從刀庫和主軸上取刀交換。 四、刀具交換裝置 自動(dòng)換刀裝置中，實(shí)現(xiàn)刀庫與主軸間傳遞和裝卸刀具的裝置為刀具交換裝置。刀具交換方式常有兩種：采用機(jī)械手交換刀具和由刀庫與機(jī)床主軸的相對運(yùn)動(dòng)交換刀具（刀庫移至主軸處換刀或主軸運(yùn)動(dòng)到刀庫換刀位置換刀）,其中以機(jī)械手換刀最為常見。 五、刀庫 刀庫是自動(dòng)換刀裝置中最主要的部件之一，其容量、布局及具體結(jié)構(gòu)對數(shù)控機(jī)床的總體設(shè)計(jì)有很大影響。 刀庫容量 指刀庫存放刀具的數(shù)量，一般根據(jù)加工工藝要求而定。刀庫容量小，不能滿足加工需要；容量過大，又會使刀庫尺寸大，占地面積大，選刀過程時(shí)間長，且刀庫利用率低，結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，造成很大浪費(fèi)。刀庫類型 一般有盤式、鏈?zhǔn)郊肮妮喪降稁鞄追N。 盤式刀庫 刀具呈環(huán)行排列，空間利用率低，容量不大但結(jié)構(gòu)簡單。 鏈?zhǔn)降稁?結(jié)構(gòu)緊湊，容量大，鏈環(huán)的形狀也可隨機(jī)床布局制成各種形式而靈活多變，還可將換刀位突出以便于換刀，應(yīng)用較為廣泛。鼓輪式或格子式刀庫 占地小，結(jié)構(gòu)緊湊，容量大，但選刀、取刀動(dòng)作復(fù)雜，多用于 FMS 的集中供刀系統(tǒng)。 選刀方式 常有順序選刀和任意選刀兩種。 順序選刀是在加工前，將加工所需刀具依工藝次序插入刀庫刀套中，順序不能有差錯(cuò)，加工時(shí)按順序調(diào)刀。工件變更時(shí)，需重調(diào)刀具順序，操作煩瑣，且加工同一工件中刀具不能重復(fù)使用。任意選刀是刀具均有自己的代碼，加工中任選且可重復(fù)使用，也不用放于固定刀座，裝刀、選刀都較方便。 一、數(shù)控機(jī)床床身作用 數(shù)控機(jī)床床身用于支承機(jī)床中各零部件，并承受切削力。 二、對床身的要求 數(shù)控機(jī)床對床身的要求是：有足夠的剛性、抗振性，小的熱變形，且易安裝、調(diào)整。 三、數(shù)控機(jī)床床身類型大部分機(jī)床采用鑄鐵床身，生產(chǎn)中亦有采用人造花崗石及鋼板焊接床身的。 一、刀具系統(tǒng)作用 數(shù)控刀具系統(tǒng)在數(shù)控加工中具有極其重要的意義，正確選擇和使用與數(shù)控機(jī)床相匹配的刀具系統(tǒng)是充分發(fā)揮機(jī)床的功能和優(yōu)勢、保證加工精度以及控制加工成本的關(guān)鍵。 二、刀具系統(tǒng)內(nèi)容 刀具系統(tǒng)非常龐大，包含內(nèi)容極多：刀具種類、規(guī)格、結(jié)構(gòu)、材料、參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)等。 不同的刀具類型和刀柄的結(jié)合構(gòu)成一個(gè)品種規(guī)格齊全的刀具系統(tǒng)，供用戶選擇和組合使用， 所具備的刀具系統(tǒng)必須與所使用的機(jī)床相適應(yīng)。 三、刀具結(jié)構(gòu)與刀具材料 與普通刀具相類似，數(shù)控刀具亦有整體、機(jī)夾式之分，為充分發(fā)揮刀具的切削能力，優(yōu)化其結(jié)構(gòu)，數(shù)控刀具更多采用機(jī)械夾固可轉(zhuǎn)位刀具式。與普通刀具不同，數(shù)控刀具在結(jié)構(gòu)上對尺寸精度要求很高，以滿足較高的定位精度及重復(fù)定位精度要求，與之對應(yīng)的是，刀架或刀柄等接口部分的制造精度亦很高。在數(shù)控加工中，速度要遠(yuǎn)高于普通加工，為適合因高速而帶來的高切削溫度及嚴(yán)重摩擦，而不致使刀具磨損過于迅速，數(shù)控加工刀具以硬質(zhì)合金為主，一般采用 YT 類硬質(zhì)合金加工鋼料，YG 類硬質(zhì)合金加工鑄鐵。為不斷提高刀具切削性能，數(shù)控刀具中，越來越多地采用涂層硬質(zhì)合金，涂層材料及涂層技術(shù)的迅猛發(fā)展，為數(shù)控刀具的性能提高提供了良好的條件。除此以外，數(shù)控刀具中，亦有采用CBN 、金屬復(fù)合陶瓷等特硬材料的。 數(shù)控機(jī)床依靠機(jī)床精度和數(shù)控加工程序準(zhǔn)確控制刀具的正確位置和保證工件的位置精度，使用夾具時(shí)勿需考慮常規(guī)夾具上的導(dǎo)向和對刀功能，只需具備定位和夾緊兩種功能就能滿足要求。通常，選用通用夾具，在一次安裝中完成工件盡可能多表面的加工；當(dāng)工件品種和結(jié)構(gòu)變化較大時(shí)，可選用組合夾具；當(dāng)工件形狀復(fù)雜，不易安裝且批量較大時(shí)，可考慮設(shè)計(jì)專用夾具。 作為一種可重復(fù)使用的夾具系統(tǒng)，組合夾具尤其是孔系組合夾具已在數(shù)控機(jī)床上逐步獲得推廣應(yīng)用，如圖 221 所示為在臥式加工中心上加工閥體零件的孔系組合夾具。數(shù)控機(jī)床上常用的夾具及附件有：機(jī)用虎鉗、平口虎鉗、液壓虎鉗、卡盤、對刀儀等，其具體使用方法參見各常用數(shù)控機(jī)床操作項(xiàng)目。 模塊三 數(shù)控車床與普通車床相比，數(shù)控車床具有以下特點(diǎn)：采用了全封閉或半封閉防護(hù)裝置數(shù)控車床采用封閉防護(hù)裝置可防止切屑或切削液飛出，給操作者帶來意外傷害。采用自動(dòng)排屑裝置數(shù)控車床大都采用斜床身結(jié)構(gòu)布局，排屑方便，便于采用自動(dòng)排屑機(jī)。主軸轉(zhuǎn)速高，工件裝夾安全可靠。數(shù)控車床大都采用了液壓卡盤，夾緊力調(diào)整方便可靠，同時(shí)也降低了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。可自動(dòng)換刀數(shù)控車床都采用了自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架，在加工過程中可自動(dòng)換刀，連續(xù)完成多道工序的加工。主、進(jìn)給傳動(dòng)分離數(shù)控車床的主傳動(dòng)與進(jìn)給傳動(dòng)采用了各自獨(dú)立的伺服電機(jī)，使傳動(dòng)鏈變得簡單、可靠，同時(shí)，各電機(jī)既可單獨(dú)運(yùn)動(dòng)，也可實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)。數(shù)控車床品種、規(guī)格繁多，按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，有不同的分類方法。目前應(yīng)用較多的是中等規(guī)格的兩坐標(biāo)連續(xù)控制的數(shù)控車床。 一、按主軸布置形式分 臥式數(shù)控車床 最為常用的數(shù)控車床，其主軸處于水平位置。 立式數(shù)控車床 其主軸處于垂直位置。 立式數(shù)控車床主要用于加工徑向尺寸大，軸向尺寸相對較小，且形狀較復(fù)雜的大型或重型零件，適用于通用機(jī)械、冶金、軍工、鐵路等行業(yè)的直徑較大的車輪、法蘭盤、大型電機(jī)座、箱體等回轉(zhuǎn)體的粗、精車削加工。 二、按可控軸數(shù)分 兩軸控制 當(dāng)前大多數(shù)數(shù)控車床采用的兩軸聯(lián)動(dòng)，即 X 軸、 Z 軸。 多軸控制 檔次較高的數(shù)控車削中心都配備了動(dòng)力銑頭，還有些配備了 Y 軸，使機(jī)床不但可以進(jìn)行車削，還可以進(jìn)行銑削加工。 三、按數(shù)控系統(tǒng)的功能分 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床 一般采用開環(huán)控制，具有 CRT 顯示、程序儲存、程序編輯等功能，加工精度不高，主要用于精度要求不高，有一定復(fù)雜性的零件。 全功能數(shù)控車床 這是較高檔次的數(shù)控車床，具有刀尖圓弧半徑自動(dòng)補(bǔ)償、恒線速、倒角、固定循環(huán)、螺紋切削、圖形顯示、用戶宏程序等功能，加工能力強(qiáng)， 適宜加工精度高、形狀復(fù)雜、工序多、循環(huán)周期長、品種多變的單件或中小批量零件的加工。 車削中心 車削中心的主體是數(shù)控車床，配有動(dòng)力刀座或機(jī)械手，可實(shí)現(xiàn)車、銑復(fù)合加工，如高效率車削、銑削凸輪槽和螺旋槽。 一、數(shù)控車床主要功能 不同數(shù)控車床其功能也不盡相同，各有特點(diǎn)，但都應(yīng)具備以下主要功能。 直線插補(bǔ)功能 控制刀具沿直線進(jìn)行切削，在數(shù)控車床中利用該功能可加工圓柱面，圓錐面和倒角。 圓弧插補(bǔ)功能 控制刀具沿圓弧進(jìn)行切削，在數(shù)控車床中利用該功能可加工圓弧面和曲面。 固定循環(huán)功能 固化了機(jī)床常用的一些功能，如粗加工、切螺紋、切槽、鉆孔等，使用該功能簡化了編程。 恒線速度車削 通過控制主軸轉(zhuǎn)速保持切削點(diǎn)處的切削速度恒定，可獲得一致的加工表面。 刀尖半徑自動(dòng)補(bǔ)償功能 可對刀具運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行半徑補(bǔ)償，具備該功能的機(jī)床在編程時(shí)可不考慮刀具半徑，直接按零件輪廓進(jìn)行編程，從而使編程變得方便簡單。 二、數(shù)控車床主要加工對象 數(shù)控車床主要用于軸類或盤類零件的內(nèi)、外圓柱面、任意角度的內(nèi)外圓錐面、復(fù)雜回轉(zhuǎn)內(nèi)外曲面和圓柱、圓錐螺紋等的切削加工，并能進(jìn)行切槽、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔及鏜孔等，特別適合加工形狀復(fù)雜的零件。 數(shù)控車床的主要技術(shù)參數(shù)包括最大回轉(zhuǎn)直徑、最大車削長度、各坐標(biāo)軸行程、主軸轉(zhuǎn)速范圍、切削進(jìn)給速度范圍、定位精度、刀架定位精度等，其具體內(nèi)容及作用詳見表 3 1 。 一、數(shù)控車床的基本組成如圖 31 所示，數(shù)控車床由數(shù)控裝置、床身、主軸箱、刀架進(jìn)給系統(tǒng)、尾座、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、排屑器等部分組成。 二、數(shù)控車床的布局?jǐn)?shù)控車床的主軸、尾座等部件相對床身的布局形式與普通車床基本一致，而床身結(jié)構(gòu)和導(dǎo)軌的布局形式則發(fā)生了根本變化，這是因?yàn)槠渲苯佑绊憯?shù)控車床的使用性能及機(jī)床的結(jié)構(gòu)和外觀所致。 數(shù)控車床的床身結(jié)構(gòu)和導(dǎo)軌有多種形式，主要有水平床身、傾斜床身、水平床身斜滑鞍及立床身等，其 布局形式 如圖 32 所示 ： a ） 為平床身 ， b ） 為斜床身 ， c ） 為平床身斜滑板 ， d ） 為立床身。 水平床身的工藝性好，便于導(dǎo)軌面的加工。水平床身配上水平放置的刀架可提高刀架的運(yùn)動(dòng)精度，一般可用于大型數(shù)控車床或小型精密數(shù)控車床的布局。但是水平床身由于下部空間小，故排屑困難。從結(jié)構(gòu)尺寸上看，刀架水平放置使得滑板橫向尺寸較長，從而加大了機(jī)床寬度方向的結(jié)構(gòu)尺寸。水平床身配上傾斜放置的滑板，并配置傾斜式導(dǎo)軌防護(hù)罩，這種布局形式一方面有水平床身工藝性好的特點(diǎn)，另一方面機(jī)床寬度方向的尺寸較水平配置滑板的要小，且排屑方便。水平床身配上傾斜放置的滑板和斜床身配置斜滑板布局形式被中、小型數(shù)控車床所普遍采用。這是由于此兩種布局形式排屑容易，熱鐵屑不會堆積在導(dǎo)軌上，也便于安裝自動(dòng)排屑器；操作方便，易于安裝機(jī)械手 ，以實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化；機(jī)床占地面積小，外形簡潔、美觀，容易實(shí)現(xiàn)封閉式防護(hù)。傾斜床身多采用30176。、45176。、60176。、75176。和90176。（稱為立式床身）角，常用的有45176。、60176。和75176。數(shù)控車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)一般采用直流或交流無級調(diào)速電動(dòng)機(jī)，通過皮帶傳動(dòng)，帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)無級調(diào)速及恒線速度控制。 主軸部件是機(jī)床實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行件，結(jié)構(gòu)如圖 33 所示，其工作原理如下： 交流主軸電動(dòng)機(jī)通過帶輪 15 把運(yùn)動(dòng)傳給主軸 7。 主軸有前后兩個(gè)支承。前支承由一個(gè)圓錐孔雙列圓柱滾子軸承 11 和一對角接觸球軸承 10 組成，軸承 11 用來承受徑向載荷，兩個(gè)角接觸球軸承一個(gè)大口向外（ 朝向主軸前端 ），另一個(gè)大口向里（朝向主軸后端），用來承受雙向的軸向載荷和徑向載荷。前支撐軸的間隙用螺母 8 來支撐。螺釘 12 用來防止螺母 8 回松。主軸的后支承為圓錐孔雙列圓柱滾子軸承 14 ，軸 承間隙由螺母 1 和 6 來調(diào)整。螺釘 17 和 13 是防止螺母 1 和 6 回松的。主軸的支承形式為前端定位，主軸受熱膨脹向后伸長。前后支承所用圓錐孔雙列圓柱滾子軸承的支承剛性好，允許的極限轉(zhuǎn)速高。 前支承中的角接觸球軸承能承受較大的軸向載荷，且允許的極限轉(zhuǎn)速高。主軸所采用的支承結(jié)構(gòu)適