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第5章数控机床的辅助装置5.1数控机床用工作台5.2数控机床用附件5.3数控机床的支承件5.4润滑系统5.5自动排屑装置5.1数控机床用工作台5.1.1数控回转工作台1.开环数控回转工作台如图5-1所示为自动换刀数控立式镗铣床数控回转工作台的结构图。2.闭环数控回转工作台闭环数控回转台的结构和开环数控回转台大致相同，其区别在于闭环数控回转台有转动角度的测量元件。测量结果经反馈与指令值进行比较，按闭环原理进行工作，使转台分度精度更高。如图5-2所示为闭环数控转台的结构图。它由传动系统、间隙消除装置及蜗轮夹紧装置等组成。下一页返回5.1数控机床用工作台3.双蜗杆回转工作台如图5-3所示为双蜗杆传动结构，用两个蜗杆分别实现对蜗轮的正、反向传动。蜗杆2可作轴向调整，使两个蜗杆分别与蜗轮的左右齿面接触，尽量消除正反传动间隙。调整垫3、5用于调整锥齿轮的啮合和间隙。双蜗杆传动虽然较双寻程蜗杆及颊圆柱齿轮包络蜗杆传动结构复杂，但普通蜗轮、蜗杆制造工艺简单，承载能力比导程蜗杆大。返回上一页下一页5.1数控机床用工作台5.1.2分度工作台1.齿盘定位的分度工作台（1）齿盘定位的分度工作台工作原理齿盘定位的分度工作台能达到很高的分度定位精度，一般可达最高。能随很大的外载，定位刚度高，精度保持性好。实际上，由于齿盘啮合脱开相当于两齿盘对研过程。也用于组合机床和其他专用机床。THK6370型自动换刀数控卧式镗铣床分度工作台的结构，主要由一对分度齿盘、长虹夹液压缸、活塞、液压马达、蜗杆副和减速齿轮副组成。（2）多齿盘的特点多齿盘在使用中有很多的优点：返回上一页下一页5.1数控机床用工作台①定位精度高。大多数多齿盘采用向心多齿结构，它既可以保证分度精度，同时又可以保证定心精度，而且不受轴承间隙及正反轩的影响，一般定位精度可达±3〃，而高精度的可在±3〃以内。同时重复定位精度既高又稳定。②承载能力强，定位刚度好。由于是多齿同时啮合，一般啮合率不低于90%，每齿啮合长度不少于60%。③齿面的磨损对定位精度的影响不大，随着不断的磨合，定位精度不仅不会下降，而且有可能提高，因而使用寿命也较长。④适用于多工位分度。由于齿数的所有因数都可以作为分度工位数，因此一种多齿盘可以用于分度数目不同的场合。下一页返回上一页5.1数控机床用工作台多齿盘分度工作台出除了具有上述优点外，也有以下不足之处：①其主要零件，多齿端面齿盘的制造比较困难，其齿形及形位公差要求很高，而且成对齿盘的研磨工序很费工时，一般要研磨几十小时以上，因此生产效率低、成本也较高。②在工作时动齿盘要下降、转位、定位及夹紧。因此多齿盘分度工作台的结构也相对要复杂些。但是从综合性能来衡量，由于它能使一台加工中心的主要指标得到保证，因此目前在卧式加工中心上仍在采用。③多齿盘的分度角度多齿盘的分度可实现分度角度为：θ=3600/Z式中θ——可实现的分度数（整数）；Z——多齿盘齿数返回上一页下一页5.1数控机床用工作台2.鼠牙盘分度工作台鼠牙盘分度工作台是由工作台面、底座、压紧液压缸、鼠牙盘、伺服电动机、同步带轮和齿轮转动装置等零件组成，如图5-4所示。鼠牙盘是保证分度精度的关键零件，每个齿盘的端面带有数目相同的三角形齿，当两个齿盘啮合时，能够自动确定轴向和径向的相对位置。3.定位销式分度工作台如图5-5所示是自动换刀数控卧式镗铣床的分度工作台。分度工作台1位于长方形工作台10的中间，在不单独使用分度工作台1时，两个工作台可以作为一个整体工作台来使用。这种工作台的定位分度主要靠定位销和定位孔来实现。返回上一页下一页5.1数控机床用工作台5.1.3工作台一般所讲的工作台是不回转的，其形状一般为长方形，如图5-6所示。1、2、4槽为装夹用T形槽。1.工作台纵向传动机构工作台纵向传动机构如图5-7所示。交流伺服电机20的轴上装有圆弧齿同步齿形带轮19，通过同步齿形带14和装在丝杠右关的同步齿形带11带动丝杠旋转，使底部装有螺母的工作台4移动。同步齿形带与电机轴，以及与丝杠之间采用锥环无键式联接，这种联接方法不需要开键槽，而且无间隙，对中性好。滚珠丝杠两端采用角接触球轴承支承，左端为一个7602025TN/P4轴承，右端支承采用三个7602030TN/P4TFTA轴承，精度等级P4，径向载荷由三个轴承分担。下一页返回上一页5.1数控机床用工作台2.升降台传动机构及自动平衡机构如图5-8所示是升降传动部分。交流伺服电机1经齿形带轮2、3将运动传到轴Ⅶ，轴Ⅶ右端的弧齿锥齿轮7带动锥齿轮8转动，使垂直滚珠丝杠Ⅶ旋转，升降台实现上升、下降。传到轴Ⅶ采用左、中、右三点支承，其轴向定位由中间支承的一对无须接触球轴承来保证，由螺母4锁定轴承与传动轴的轴向位置，并对轴承预紧，预紧量用修磨两轴承的内外圈之间的隔套5、6的厚度来保证。传动轴的轴向定位由螺钉25调节。垂直滚珠丝杠螺母副的螺母24由支承套23固定在机床底座上，丝杠通过锥齿轮8与升降台联接，其支承由深沟球轴承9和角接触球轴承10轴承径向载荷；由D级精度的推力圆柱滚子轴承11承受轴向载荷。返回上一页5.2数控机床用附件5.2.1卡盘1.三爪卡盘如图5-9所示为三爪卡盘，它是最常用的车床通用卡具，三爪卡盘最大的优点是可以自动定心，夹持范围大，装夹速度快，但定心精度存在误差，不适于同轴度要求高的工件的二次装夹。2.液压动力卡盘为提高生产效率和减轻劳动强度，数控车床广泛采用液压自定心卡盘。如图5-10所示，当数控装置发出夹紧和松开指令时，直接由电磁阀控制压力油进入缸体的左腔或右腔，使活塞向左或向右移动，并由拉杆2通过主轴通孔拉动主轴前端卡盘上的滑体3，滑体3又与三个可在盘体上T型槽内作径向移动的卡爪滑座4以斜楔连接。下一页返回5.2数控机床用附件3.可调卡爪式卡盘可调卡爪式卡盘的结构如图5-11所示。基体卡座2上对应配有不淬火的卡爪1，其径向夹紧所需位置可以通过卡爪上的端齿和螺钉单独进行粗调整，或通过差动螺杆3单独进行细调整。为了便于对较特殊的、批量大的盘类零件进行准确定位及装夹，还可按实际需要，通过简单的加工程序或数控系统的手动功能，用车刀将不淬火卡爪的夹持面车至所需的尺寸。4.高速动力卡盘为了提高数控车床的生产效率，对其主轴提出越来越高的要求，以实现高速甚至超高速切削。现在有的数控车床可达到100000r/min。对于这样高的转速，一般的卡盘已不适用，而必须采用高速动力卡盘才能保证安全可靠地进行加工。返回上一页下一页5.2数控机床用附件5.2.2尾座数控车床尾座一般是在加工时对工件起辅助支承作用，它是由尾座体和尾座套筒两部分组成。尾座体可在床身上移动和固定。尾座套筒前端安装顶针，套筒可以自动伸出和缩回，实现顶尖对工件的支撑作用。如图5-13所示为TND360数控车床的尾座结构图。尾座装在床身导轨上，它可以根据工件的长短调整位置，用拉杆加以夹紧定位。顶尖装在套筒的锥孔中。尾座套筒安装在尾座体的圆孔中，并用平键导向，所以套筒只能轴向移动。在尾座套筒尾部的孔中装有一活塞杆，与尾座套筒一起构成一个液压缸。当套微液压缸左腔进压力油时，右腔内的油回油，套筒向前伸出；当液压缸右腔中进压力油时，左腔中的油回油，套筒向后回缩。下一页返回上一页5.2数控机床用附件5.2.3分度头1.概述等分式的FKNQ系列数控分度头的最终分度定位采用齿数为72牙的端齿盘来完成。万能式的FK14系列数控分度头角精密蜗杆副作为分度定位元件，用于完成任意角度的分度工作，采用双导程式蜗杆消除传动间隙。2.工作原理如图5-14所示的FKNQ160型数控气动等分分度头的工作原理如下：滑动端齿盘4的前腔通入压缩空气后，借助弹簧6和滑动销轴3在镶套内平稳地沿轴向右移。齿盘完全松开后，无触点传感器7发信号给控制装置，这时分度活塞17开始运动，使棘爪15带动棘轮16进行分度，每次分度角度为50。下一页返回上一页5.2数控机床用附件在分度活塞17下方有二个传感器14，用于检测活塞17的到位、返回位置并发出分度信号。当分度信号与控制装置预置信号重合时，分度台刹紧，这时滑动端齿盘4的后腔通入压缩空气，端齿盘啮合，分度过程结束。为了防止棘爪返回时主轴反转，在分度活塞17上安装凸块11，使驱动销10在返回过程中插入定位轮9的槽中，以防转过位。如图5-15所示为FK14160B型数控分度头，其工作原理如下：刹紧液压缸活塞4的后腔通入压缩空气后，主轴松开。松开信号由传感器6发出。伺服电动机旋转至选定的角度后，刹紧液压缸的活塞4的前腔通入压缩空气，刹紧信号由传感器5发出，刹紧完毕后，主机发信号，开始切削加工。当工作台完成一个工作循环后，工作台返回零位，零们信号传感器8发出零位到位信号。下一页返回上一页5.2数控机床用附件5.2.4常用铣削刀柄（1）拉钉拉钉有三个关键参数：θ角、长度l以及螺纹G，如图5-16所示。根据三个关键参数的不同，不同刀柄配备的拉钉也不同。当然，拉钉还有是否带内冷却孔之分。（2）DIN2080型（简称NT或ST）DIN2080是德国标准，即国际标准ISO2583，是我们通常所说的NT型刀柄，不能用机床的机械手装刀而用手动装刀，如图5-17所示。（3）DIN69871型（简称JT、DIN、DAT或DV）DIN69871型分为两种，即DIN69871A/AD型和DIN69871B型，前者是中心内冷，后者是法兰盘内冷，其他尺寸相同。如图5-18所示。下一页返回上一页5.2数控机床用附件（4）ISO7388/1型（简称IV或IT）其刀柄安装尺寸与DIN69871型没有区别，但由于ISO7388/1型刀柄的d4值小于DIN69871型刀柄的d4值，所以将ISO7388/1型刀柄安装在DIN69871型锥孔的机床上是没有问题的，但将DIN69871型刀柄安装在ISO7388/1型机床上则有可能会发生干涉。如图5-19所示。（5）MASBT型（简称BT）BT型是日本标准，安装尺寸与DIN69871、ISO7388/1及ANSI完全不同，不能换用。BT型刀柄的对称性结构使它比其他三种刀柄的高速稳定性要好。如图5-20所示。下一页返回上一页5.2数控机床用附件（6）ANSIB5.50型（简称CAT）ANSIB5.50型是美国标准，安装尺寸与DIN69871、ISO7388/1类似，但由于少一个楔缺口，所以ANSIB5.50型刀柄不能安装在DIN69871和ISO7388/1机床上，但DIN69871和ISO7388/1刀柄可以安装在ANSIB5.50型机床上。如图5-21所示。5.2.5三坐标测量机1.三坐标测量机的原理三坐标测量机基于坐标测量原理。早期出现的测量机可在一个坐标方向上进行工件长度的测量，称为单坐标测量机，仅完成一维测量。下一页返回上一页5.2数控机床用附件2.三坐标测量机的组成作为一种测量仪器，三坐标测量机主要是比较被测量与标准量，并将比较结果用数值表示出来。三坐标测量机需要3个方向的标准器，利用导轨实现沿相应方向的运动，还需要三维测头对被测量进行探测和瞄准。此外，测量机还具有数据处理和自动检测等功能，需由相应的电气控制系统与计算机软硬件实现。三坐标测量机可分为主机、测头、电气系统三大部分，如图5-34所示。返回上一页下一页5.2数控机床用附件3.三坐标测量机的类型（1）按自动化程度分类①数字显示及打印型。这种类型主要用于几何尺寸测量，采用数字显示，可用打印机打印出测量结果，原理框图如图5-36所示。数字显示及打印型一般采用手动测量。②带有小型计算机的测量机。带有小型计算机的测量机的数据处理系统的原理框图如图5-37所示。它由三部分组成，即数据输入部分、数据处理部分与数据输出部分。③计算机数字控制型。对于一些大型零件和一些精度要求较高或对测力有一定要求的零件的测量，手工操作既费力，又不能保证检验精度，因此发展出计算机数字控制坐标测量机，如图5-38所示为其原理