【正文】 刀具； 3拉釘； 4主軸； 5彈性卡爪； 6噴氣嘴 7拉桿； 8定位凸輪； 9碟形彈簧； 10軸套； 11固定螺母； 12旋轉(zhuǎn)接頭； 13推桿； 14液壓缸； 15交流伺服電機(jī)； 16換擋齒輪 圖 23 ZHSK63加工中心主軸內(nèi)部刀具夾緊機(jī)構(gòu) 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng) 一、數(shù)控機(jī)床對進(jìn)給系統(tǒng)的要求 為確保數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作平穩(wěn)性，在設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)裝置時(shí)，應(yīng)滿足如下要求。 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng) 圖 24 滾珠絲杠螺母副 2. 滾珠絲杠螺母副的特點(diǎn) （ 1）傳動(dòng)效率高，摩擦損失小。因此，功率消耗只相當(dāng)于常規(guī)絲杠螺母副的 1/4～ 1/3。 （ 3）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象，傳動(dòng)精度高。 （ 5）磨損小，使用壽命長。滾珠絲杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度要求也高，故制造成本高。 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng) 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng) 3. 滾珠絲杠螺母副的參數(shù)。滾珠與螺紋滾道在理論接觸狀態(tài)時(shí)，包絡(luò)滾珠球心的圓柱直徑，它是滾珠絲杠螺母副的特征尺寸。在螺紋滾道法向剖面內(nèi)，滾珠球心與滾道接觸點(diǎn)的連線和螺紋軸線的垂直線間的夾角 . 此外還有絲杠螺紋大徑 d、絲杠螺紋小徑 d滾珠直徑 db、螺母螺紋大徑 D、螺母螺紋小徑 D滾道圓弧偏心距 e以及滾道圓弧半徑 R等參數(shù)。 （ 1） 螺紋滾道型面的形狀及其主要尺寸。在圖 26中，滾珠與滾道型面接觸點(diǎn)法線與絲杠軸線的垂直線間夾角稱為接觸角 β。 如圖 26(a)所示 。如圖 26(b)所示。目前國內(nèi)外生產(chǎn)的滾珠絲杠螺母副，可分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩類。 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng) 圖 27 外循環(huán)螺旋槽式滾珠絲杠副圖 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng) 圖 28 內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠螺母副 表 21列出國產(chǎn)滾珠絲杠螺母副的幾種不同循環(huán)方式的比較。 通常采用雙螺母預(yù)緊的方法，把彈性變形量控制在最小限度內(nèi)。 ② 注意減小絲杠安裝部分和驅(qū)動(dòng)部分的間隙。 （ a）墊片調(diào)隙式（圖 29） 2單螺母； 3螺母座； 4調(diào)整墊片 圖 29 墊片調(diào)隙式 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng) （ b）螺紋調(diào)隙式（圖 210） 2單螺母； 3平鍵； 4調(diào)整螺母 圖 210 螺紋調(diào)隙式 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng) （ c）齒差調(diào)隙式（圖 211）。 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng) (4) 滾珠絲杠螺母副的精度。其中 1級為最高，依次逐級降低。 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng) a）任意 300mm螺紋長度內(nèi)，螺紋全長內(nèi)導(dǎo)程誤差曲線的帶寬 b） 2π 弧度內(nèi)導(dǎo)程誤差 圖 212 當(dāng)方向目標(biāo)值 T不等于零時(shí)的導(dǎo)程誤差值 滾珠絲杠導(dǎo)程誤差曲線如圖 212所示。 循環(huán)方式代號見表 21， 預(yù)緊方式代號見表 22。 螺旋旋向?yàn)樽?、 右旋 ， 只標(biāo)左旋代號為 LH， 右旋不標(biāo) 。 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng) 滾珠絲杠及螺母零件圖上螺紋尺寸的標(biāo)注方法見圖 213。 (a)滾珠螺母尺寸的標(biāo)注 (b)滾珠絲杠尺寸的標(biāo)注 圖 213 滾珠絲杠副尺寸的標(biāo)注 (6) 滾珠絲杠副在機(jī)床上的安裝方式 (1)支承方式 滾珠絲杠的支承方式有以下幾種： ① 一端裝推力軸承，見圖 214a。 ②一端裝推力軸承，另一端裝深溝球軸承，見圖 214b。 ④ 兩端裝推力軸承及深溝球軸承，見圖 214d。潤滑劑可分為潤滑油及潤滑脂兩大類。潤滑脂可采用鋰基油脂。 (1)密封圈 密封圈裝在滾珠螺母的兩端。 (2)防護(hù)罩 防護(hù)罩能防止塵土及硬性雜質(zhì)等進(jìn)入滾珠絲杠。 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng) 數(shù)控機(jī)床用導(dǎo)軌 導(dǎo)軌按運(yùn)動(dòng)軌跡可分為直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌；按工作性質(zhì)又分為主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和調(diào)整導(dǎo)軌；按受力情況又分為開式導(dǎo)軌和閉式導(dǎo)軌。數(shù)控機(jī)床常用的導(dǎo)軌按其接觸面間摩擦性質(zhì)的不同可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌。在數(shù)控機(jī)床上常用的滑動(dòng)導(dǎo)軌有液體靜壓導(dǎo)軌、氣體靜壓導(dǎo)軌和貼塑導(dǎo)軌。在兩導(dǎo)軌工作面間通入具有一定壓力的潤滑油，形成靜壓油膜，使導(dǎo)軌工作面間處于純液態(tài)摩擦狀態(tài)，摩擦系數(shù)極低。在兩導(dǎo)軌工作面間通入具有恒定壓力的氣體，使兩導(dǎo)軌面形成均勻分離，以得到高精度的運(yùn)動(dòng)。在動(dòng)導(dǎo)軌的摩擦表面上貼上一層由塑料等其他化學(xué)材料組成的塑料薄膜軟帶。滾動(dòng)導(dǎo)軌的最大優(yōu)點(diǎn)是摩擦系數(shù)小，一般為～ 近年來數(shù)控機(jī)床愈來愈多地采用由專業(yè)廠家生產(chǎn)的直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副或滾動(dòng)導(dǎo)軌塊。 數(shù)控機(jī)床用導(dǎo)軌 如圖 216所示為一種滾動(dòng)導(dǎo)軌塊組件，其特點(diǎn)是剛度高、承載能力大、導(dǎo)軌行程不受限制。每一導(dǎo)軌上使用導(dǎo)軌塊的數(shù)量可根據(jù)導(dǎo)軌的長度和負(fù)載的大小確定。 數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架動(dòng)作的要求是刀架抬起、刀架轉(zhuǎn)位、刀架定位和刀架夾緊。 1－活塞 2－刀架體 7－齒輪 4－齒圈 5－空套齒輪 6－活塞 8－齒條 9－固定插銷 10－活動(dòng)插銷 11－推桿 12－觸頭 圖 217 數(shù)控車床六角回轉(zhuǎn)刀架 自動(dòng)換刀裝置 回轉(zhuǎn)刀架的全部動(dòng)作由液壓系統(tǒng)通過電磁換向閥和順序閥進(jìn)行控制，它的動(dòng)作分為 4個(gè)步驟： (1) 刀架抬起。同時(shí)，活塞桿下端的端齒離合器與空套齒輪 5結(jié)合。當(dāng)?shù)都芴鸷?，壓力油?c孔進(jìn)入轉(zhuǎn)位液壓缸左腔，活塞 6向右移動(dòng)，通過連接板帶動(dòng)齒條 8移動(dòng)，使空套齒輪 5作逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)?；钊男谐虘?yīng)等于齒輪 5分度圓周長的 1/6，并由限位開關(guān)控制。刀架轉(zhuǎn)位之后，壓力油從 b孔進(jìn)入壓緊液壓缸上腔，活塞 1帶動(dòng)刀架體 2下降。刀架體 2下降時(shí)，定位活動(dòng)插銷 10與另一個(gè)固定插銷 9卡緊，同時(shí)齒輪 3與齒圈 4的錐面接觸，刀架在新的位置定位并夾緊。 (4) 轉(zhuǎn)位液壓缸復(fù)位。 如果定位和夾緊動(dòng)作正常，推桿 11與相應(yīng)的觸頭 12接觸，發(fā)出信號表示換刀過程已經(jīng)結(jié)束，可以繼續(xù)進(jìn)行切削加工。在轉(zhuǎn)塔的各個(gè)主軸頭上，預(yù)先安裝有各工序所需要的旋轉(zhuǎn)刀具，當(dāng)發(fā)出換刀指令時(shí)，各種主軸頭依次轉(zhuǎn)到加工位置，并接通主運(yùn)動(dòng)，使相應(yīng)的主軸帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)，而其他處于不同加工位置的主軸都與主運(yùn)動(dòng)脫開。轉(zhuǎn)塔頭上徑向分布著八根結(jié)構(gòu)完全相同的主軸 1，主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由齒輪 15輸入。由于活塞桿和活塞口固定在底座上，因此中心液壓缸 13帶著由兩個(gè)推力軸承 9和 11支承的轉(zhuǎn)塔刀架 10抬起，鼠齒盤 7和 8脫離嚙合。在壓力油的作用下，轉(zhuǎn)塔頭被壓緊，轉(zhuǎn)位液壓缸退回原位。 自動(dòng)換刀裝置 1主軸； 2端蓋； 3螺母； 4套筒； 15齒輪； 8鼠齒盤； 11推力軸承； 10轉(zhuǎn)塔刀架； 12活塞 13中心液壓缸； 14操縱桿； 16頂桿； 17螺釘； 18軸承 圖 218 臥式八軸轉(zhuǎn)塔頭 自動(dòng)換刀裝置 為了改善主軸結(jié)構(gòu)的裝配工藝性，整個(gè)主軸部件裝在套筒 4內(nèi)，只要卸去螺釘 17，就可以將整個(gè)部件抽出。 為了便于卸出主軸錐孔內(nèi)的刀具，每根主軸都有操縱桿 14，只要按壓操縱桿，就能通過斜面推動(dòng)頂出刀具。 如圖 219(b)所示為該轉(zhuǎn)塔刀架的傳動(dòng)示意圖。帶刀庫的自動(dòng)換刀系統(tǒng)由刀庫和刀具交換機(jī)構(gòu)組成，它是多工序數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用最廣泛的換刀方法。在進(jìn)行刀具交換之后，將新刀具裝入主軸，把舊刀具放入刀庫。 自動(dòng)換刀裝置 1. 直接在刀庫與主軸（或刀架）之間換刀的自動(dòng)換刀裝置 這種換刀裝置只具備一個(gè)刀庫，刀庫中儲存著加工過程中需使用的各種刀具，利用機(jī)床本身與刀庫的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)換刀過程。 1工作臺； 2工件； 3立柱 4橫梁； 5刀架滑座 6刀架滑枕； 7刀庫 圖 220 自動(dòng)換刀數(shù)控立式車床示意圖 自動(dòng)換刀裝置 機(jī)床自動(dòng)換刀的過程如下： (1) 刀架快速右移，使其上的裝刀孔軸線與刀庫上空刀座的軸線重合，然后刀架滑枕向下移動(dòng)，把用過的刀具插入空刀座。 (3) 刀庫回轉(zhuǎn)，將下一工步所需使用的新刀具軸線對準(zhǔn)刀架上裝刀孔軸線。 (5) 刀架帶著換上的新刀具離開刀庫，快速移向加工位置。 換刀過程可用圖 221中 (a)~(l)的分圖所示實(shí)例加以說明。 (2) 上一工步結(jié)束，機(jī)床立柱后退，主軸箱上升，使主軸處于換刀位置。轉(zhuǎn)向主軸。 (4) 機(jī)械手架由滑座帶動(dòng)，沿刀具軸線前移，將 T05號刀具從主軸上拔出。 (6) 裝刀機(jī)械手前伸，使 T09號刀具對準(zhǔn)主軸。 (8) 裝刀機(jī)械手縮回原位。使裝刀、卸刀機(jī)械手轉(zhuǎn)向刀庫。 (11) 刀套鏈轉(zhuǎn)動(dòng)，把在下一個(gè)工步需用的 T46號刀具送到換刀位置；機(jī)械手架下降，找第三排刀鏈，由裝刀機(jī)械手將 T46號刀具取出。 自動(dòng)換刀裝置 3. 用機(jī)械手和轉(zhuǎn)塔頭配合刀庫進(jìn)行換刀的自動(dòng)換刀裝置 這種自動(dòng)換刀裝置實(shí)際是轉(zhuǎn)塔頭式換刀裝置和刀庫換刀裝置的結(jié)合，其工作原理如圖 222所示。刀具的交換方式通常分為由刀庫與機(jī)床主軸的相對運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)刀具交換和采用機(jī)械手交換刀具兩類。 1工件； 2刀具； 3主軸 4主軸箱； 5刀庫 圖 223 數(shù)控立式鏜銑床 自動(dòng)換刀裝置 2. 刀庫 機(jī)械手的刀具交換裝置 采用機(jī)械手進(jìn)行刀具交換應(yīng)用最為廣泛，在各種類型的機(jī)械手中，雙臂機(jī)械手集中地體現(xiàn)了以上的優(yōu)點(diǎn)。 自動(dòng)換刀裝置 圖 224 雙臂機(jī)械手常用機(jī)構(gòu) 自動(dòng)換刀裝置 如圖 225所示是雙刀庫機(jī)械手換刀裝置 圖 225 雙刀庫機(jī)械手換刀裝置 自動(dòng)換刀裝置 根據(jù)各類機(jī)床的需要，自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床所使用的刀具的刀