现代数控车床知识讲义.pptx

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 图3.1 经济型数控车床(2) 全功能型数控车床 图3.2 全功能型数控车床(3) 车削中心 图3.3 车削中心(4) FMC车床 图3.4 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。图3.5 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。图3.7 数控卧式车床床身导轨布局形式 (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。 图3.10 主轴转速和功率特性图3.11 主轴转速和转矩特性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(朝向主轴前端)，后面一个大口朝里(朝向主轴后端)，形成背靠背组合形式。轴承由压块锁紧圆螺