第3章数控车床.ppt

第3章 数控车床(NC Lathe) 3.1概述 3.1.1数控车床工艺范围 数控车床主要用于加工各种轴类、套筒类和盘类零件上的回转表面。 3.1.2数控车床的分类 1．按数控系统的功能分 (1) 经济型数控车床 (2) 全功能型数控车床 (3) 车削中心 (4) FMC车床 2．按主轴的配置形式分类 (1) 卧式数控车床 (2) 立式数控车床 还有具有两根主轴的车床，称为双轴卧式数控车床或双轴立式数控车床。 3．按数控系统控制的轴数分类 (1) 两轴控制的数控车床 (2) 四轴控制的数控车床 对于车削中心或柔性制造单元，还要增加其他的附加坐标轴来满足机床的功能。 3.1.3数控车床的组成 1．主机 主机是数控车床的机械部件，如图3.5所示，是典型数控车床结构组成图。 2．数控装置 作为控制部分是数控车床的控制核心。 3．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。 4．辅助装置 辅助装置是指数控车床的一些配套部件。 数控车床主轴安装有脉冲编码器，主轴的运动通过同步齿形带1∶1的传到脉冲编码器。 3.1.4数控车床的布局形式 卧式数控车床的布局可以产生单主轴单刀架、单主轴双刀架、双主轴双刀架等不同的结构变化，如下图所示。 下面介绍卧式数控车床床身导轨和刀架布局。 1．床身和导轨布局 按照床身导轨面与水平面的相对位置，数控卧式车床床身导轨与水平面的相对位置有几种形式，如图3.7所示。 (1) 水平床身的工艺性好，便于导轨面的加工。水平床身配上水平放置的刀架可提高刀架的运动精度。 (2) 水平床身配上倾斜放置的滑板，并配置倾斜式导轨防护罩。 (3) 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。  斜床身和平床身—斜滑板布局形式在数控车床中被广泛采用，因为具备如下优点： 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。 2．刀架布局 回转刀架在机床上有两种布局形式：一种是用于加工盘类零件的回转刀架，其回转轴垂直于主轴；另一种是用于加工轴类和盘类零件的回转刀架，其回转轴平行于主轴。目前两坐标联动数控车床多采用12工位回转刀架，也有采用6工位、8工位和10工位的，4工位方刀架主要应用于经济型前置刀架数控车床。 随着机床精度的不同，数控车床的布局要考虑到切削力、切削热和切削振动的影响。要使这些因素对精度影响最小，机床在布局上就要考虑到各部件的刚度、抗振性和在受热时使得热变形的影响在不敏感的方向。如卧式车床主轴箱热变形时，随着刀架的位置不同，而对尺寸的影响不同，如图3.8所示。 图3.8主轴箱热变形对加工尺寸的影响 3.1.5数控车床的特点 数控车床与普通车床相比，有以下几个特点： 1．高精度 2．高效率 3．高柔性 4．高可靠性 5．工艺能力强 6．模块化设计 3.2数控车床的传动与结构特点 3.2.1主传动系统及主轴箱结构 1．主传动系统 数控车床的主运动传动链的两端部件是主电动机与主轴，它的功用是把动力源的运动及动力传递给主轴，使主轴带动工件旋转实现主运动，并满足主轴变速和换向的要求。主运动传动系统是数控车床的最重要组成部分之一，它的最高与最低转速范围、传递功率和动力特性决定了数控车床的最高切削加工工艺能力。 数控车床的主传动系统现在一般采用交流主轴电动机，通过带传动或主轴箱内2～4级齿轮变速传动主轴。主轴电动机在额定转速时可输出全部功率和最大转矩，随着转速的变化，功率和转矩将发生变化。下面以HTC2050型数控车床为例来介绍主传动系统，如图3.9所示。 图3.9数控车床的传动系统图 其中主传动系统由功率为11kW的变频电动机驱动，经一级5∶8的带传动带动主轴旋转，使主轴在45～4000r／min的转速范围内实现无级调速。当电动机转速在1500～6000r／min时，为恒功率输出；当电动机转速在70～1500r／min时，为恒转矩输出。主轴功率特性如图3.10所示，主轴转矩特性如图3.11所示。 2．主轴箱结构（1）HTC2050型数控车床的主轴箱展开图，如下图所示。 主轴前支承是三个角接触球轴承7020ACTBTP4，前面两个大囗向外(朝