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HED-21S数控机床综合实训台数控机床单刀架数控车床数控机床在数控编程时为了描述机床的运动，简化程序编制的方法及保证纪录数据的互换性，以机床原点O为坐标系原点并遵循右手笛卡尔直角坐标系建立的由X、Y、Z轴组成的固定的直角坐标系。坐标原则机床坐标系是用来确定工件坐标系的基本坐标系。是机床上固有的坐标系，并设有固定的坐标原点。永远假设工件是静止的，刀具相对于工件运动。遵循右手笛卡儿直角坐标系。刀具远离工件的方向为正方向。坐标轴确定1、先确定Z轴2、再确定X轴（X轴始终水平，且平行于工件装夹面）3、最后确定Y轴。按右手笛卡儿直角坐标系确定。数控机床传递主要切削力的主轴为Z轴。若没有主轴，则Z轴垂直于工件装夹面若有多个主轴，选择一个垂直于工件装夹面的为Z轴双刀架数控车床数控机床XZYXZY1、功用：导向和承载。导轨主要用来支承和引导运动部件沿着一定的轨迹运动。两相对运动部件的配合面组成一对导轨——导轨副在导轨副中，运动的一方叫做动导轨；不动的一方叫做支承导轨。动导轨相对于支承导轨运动，通常是直线运动和回转运动。动导轨相对于支承导轨只有一个自由度。导轨作用、分类、要求、结构2、分类导轨的分类方法有多种。•按运动轨迹分：直线和园周运动导轨•按运动性质分：主运动导轨：动导轨与支承导轨之间，相对运动的速度较高。进给运动导轨：动导轨与支承导轨之间，相对运动的速度较低。调整导轨：用于调整部件间相对位置，移置后固定，无相对运动。•按受力状况分：开式导轨：在部件自重和外载作用下，导轨面在全长上可以始终贴合的导轨。闭式导轨：在较大的倾覆力矩时，部件自重不能使导轨面贴合，必须用压板作为辅助导轨面保证主导轨面贴合的导轨。导轨开式导轨闭式导轨作用、分类、要求、结构2、分类•按摩擦性质分：导轨滚动导轨：在两导轨面间装有球、滚子或滚针等滚动元件，具有滚动摩擦的性质，广泛地应用于进给运动导轨和旋转主运动导轨。动压导轨：当导轨面间的相对滑动速度达到一定值后，液体的动压效应使导轨油腔处出现压力油楔，把两导轨面分开，从而形成液体摩擦。只能用于高速的场合，故仅用作主运动导轨。静压导轨：油膜压强靠液压泵建立，两导轨面间有一层静压油膜，多用于进给运动导轨。滑动导轨普通滑动导轨作用、分类、要求、结构3、导轨应满足的要求导轨副性能的好坏，直接影响机床的加工精度、承载能力和使用寿命。导轨导向精度精度保持性(耐磨性)低速运动平稳性结构简单、工艺性好导向精度高——导向精度(导轨沿支承导轨运动的直线度和圆度)。它是保证导轨工作质量的前提，是对导轨的基本要求。影响因素：导轨几何精度、接触精度、结构形式；动导轨及支承导轨的刚度和热变形，还有装配质量等。作用、分类、要求、结构(1)几何精度反映了导轨在低速空载运动时的导向精度。直线运动导轨的几何精度:导轨在竖直平面内的直线度。导轨在水平平面内的直线度。两导轨面间的平行度。(2)接触精度磨削和刮研的导轨表面，接触精度按JB2278的规定，采用着色法进行检查。用接触面所占的百分比或25×25mm2面积内的接触点数衡量。导轨精度保持性及寿命——导轨的耐磨性决定了导轨的精度保持性。必须提高导轨的耐磨性，尽可能减小导轨的磨损的不均匀程度（沿导轨全长的均匀和不均匀磨损都会影响其精度），并使磨损后能自动补偿或调整。影响因素：导轨的材料、热处理、加工的工艺方法、磨擦性质及受力情况（即导轨的比压、润滑和防护）等有关。直线运动导轨的几何精度作用、分类、要求、结构低速平稳性当动导轨作低速运动或微量位移时，应保证导轨运动的平稳性，即不出现爬行现象。进给运动爬行，影响被加工工件的粗糙度、加工精度。定位运动爬行，将降低定位精度。垂直运动不可能出现爬行现象。影响因素：导轨的结构、材料、润滑；动、静摩擦系数的差值；运动部件的质量；传动导轨运动的传动链的刚度等。采取消除爬行现象的措施：（1）减少动、静摩擦系数的之差和改变动摩擦系数随速度变化的特性。•用滚动摩擦代替滑动摩擦；•采用卸荷导轨和静压导轨；•采用减摩材料；•采用导轨油。（2）提高传动机构的刚度。工艺性好在可能的情况下，应尽量使导轨结构简单，便于制造和维护。对于刮研导轨，应尽量减少刮研量。对于镶装导轨，应做到更换容易。导轨作用、分类、要求、结构1）直线滑动导轨的截面形状直线滑动导轨的截面形状常用的有：矩形、三角形、燕尾形和圆形。各平面所起的作用各不相同。在矩形和三角形导轨中，M面主要起支承作用，N面是保证直线移动精度的导向面，J面是防止运动附件抬起的压板面；在燕尾形导轨中，M面起导向和压板作用，J面起支承作用。导轨磨损自动补偿间隙导轨的类型和特点贴塑滑动导轨贴塑导轨一般与铸铁导轨或淬硬的钢导轨相配使用。是在与铸铁导轨或淬硬的钢导轨相配合的导轨（即由工作台导轨面2、镶条面3、压板面5组成的导轨面）上贴一层塑料导轨软带而成。导轨贴塑滑动导轨导轨面镶条面压板面支撑面塑料导轨软带与其他导轨相比，具有以下特点：1）摩擦系数低而稳定，比铸铁导轨副低一个数量级。2）动、静摩擦系数相近，运动平稳性和爬行性能较铸铁导轨副好。3）吸收振动，具有良好的阻尼性。优于接触刚度较低的滚动导轨和易漂浮的静压导轨。4）耐磨性好，有自身润滑作用，无润滑油也能工作。灰尘、磨粒的嵌入性好。5）化学稳定性好。耐磨、耐低温，耐强酸、强碱、强氧化剂及各种有机溶剂。6）维护修理方便，软带耐磨，损坏后更换容易。7）经济性好，结构简单，成本低，约为滚动导轨成本的1/20。滚动直线导轨滚动直线导轨副是由导轨、滑块、钢球、反向器、保持架、密封端盖及挡板组成。导轨滚动直线导轨侧密封垫导轨钢球保持架侧密端盖反向器滑块油杯当导轨与滑块做相对运动时，钢球就沿着导轨上的滚道滚动（导轨上有四条经过淬硬和精密磨削加工而成的滚道）。在滑块的端部钢球又通过反向装置（返向器）进入反向孔后再进入导轨上的滚道，钢球就这样周而复始地进行滚动运动。返向器两端装有防尘密封端盖，可以有效的防止灰尘、屑末进入滑块内部。滚动直线导轨优点：由于刚球的作用，使滑块与导轨之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，大大降低了两者之间的运动摩擦阻力，从而获得：•①导轨的动、静摩擦系数差别小，随动性极好，即驱动信号与机械动作滞后的时间间隔极短，有效的提高了数控系统的响应速度和灵敏度。•②驱动功率大大下降，只相当于普通机械的十分之一。•③与滑动导轨和滚子导轨相比，摩擦力可下降约40倍。•④适用于高速直线运动，运动速度比滑动导轨提高约10倍。•⑤可以实现较高的定位精度和重复定位精度。实现无间隙运动，提高机械系统的运动刚度。成对使用导轨副时，具有“误差均化效应”，从而可以降低基础件（导轨安装面）的加工精度要求，降低基础件的机械制造成本与难度。简化了机械结构的设计和制造。缺点：抗振性差，结构复杂，成本高，对脏物比较敏感。导轨滚动直线导轨滚珠丝杆副传动组成与工作原理滚珠丝杠副传动螺旋槽的丝杠螺母间装有滚珠作为中间元件的传动机构称为滚珠丝杠副。滚珠丝杠螺母副的组成：丝杠+螺母+减摩介质+滚动体（回珠装置）工作原理：当丝杠或者螺母转动时，带动滚珠沿螺纹滚道滚动，滚珠在丝杠上滚过数圈后，通过回程引导装置，逐个地滚回到丝杠和螺母之间，构成了一个闭合的循环回路。丝杠和螺母之间为滚动摩擦。滚珠丝杆副传动滚珠丝杠副特点滚珠丝杠副的特点传动效率高、摩擦损失小——相当于普通滑动丝杠副（传动效率为0.2~0.4）的3~4倍。传动可逆性、非自锁性——普通的螺旋传动是指其正传动，即把回转运动→直线运动。而滚珠丝杠副不仅能实现正传动，还能实现逆传动（将直线运动→旋转运动）。而且逆传动效率同样高达90％以上。传动精度高——传动精度主要是指进给精度和轴向定位精度。滚珠丝杠螺母副属于精密机械传动机构，丝杠与螺母经过淬硬和精磨后，本身就具有较高的定位精度和进给精度。高精度滚珠丝杠副，任意300mm的导程累积误差为4μm/300mm。•滚珠丝杠螺母副采用专门的设计，可以调整到完全消除轴向间隙，而且还可以施加适当的预紧力，在不增加驱动力矩和基本不降低传动效率的前提下，提高轴向刚度，进一步提高正向、反向传动精度。•滚珠丝杠副的摩擦损失小，因而工作时本身温度变化很小，丝杠尺寸稳定，有利于提高传动精度。•由于滚动摩擦的启动摩擦阻力很小，所以滚珠丝杠螺母副的动作灵敏，且滚动摩擦阻力几乎与运动速度无关，这样就可以保证运动的平稳性，即使在低速下，仍可获得均匀的运动，保证了较高的传动精度。磨损小、使用寿命长——滚动磨损要比滑动磨损小得多，而且滚珠、丝杠和螺母都经过淬硬，所以滚珠丝杠副长期使用仍能保持其精度，工作寿命比滑动丝杠副高5~6倍。滚珠丝杆副传动结构与调整滚珠丝杠副的结构滚珠丝杠螺母副结构多样，主要区别在：用途、螺纹滚道截面的形状、滚珠循环方式、轴向间隙调整和预紧方法四个方面。1．用途定位滚珠丝杠传动滚珠丝杠通过旋转角度和导程控制轴向位移量。称为P类滚珠丝杠。用于传动动力的滚珠丝杠。称为T类滚珠丝杠。滚珠丝杆副传动结构与调整2．螺纹滚道的截面形状单圆弧滚道型面双圆弧滚道型面R与rb比值的大小，对滚珠丝杠副承载能力影响很大，一般取R/rb=1.04~1.11之间。比值过大摩擦损失增加；比值过小承载能力降低。目前普遍采用的滚道形状是双圆弧滚道型面。特点：成型比较简单，易于得到较高的精度。接触角β转动中不断变化，因此，效率、承载能力和轴向刚度均不够稳定。β↑→η↑，轴向刚度↑，承载能力↑特点：接触角β基本保持不变，传动效率、承载能力和轴向刚度较稳定。由于双圆弧，螺旋槽底部与滚珠形成小空隙，可容润滑油，使磨损减小。rb——滚珠半径R——滚道圆弧半径e——偏心距滚珠与滚道表面在接触点处的公法线与过滚珠中心的螺杆直径线间的夹角β叫接触角。理想接触角β＝45°滚珠丝杆副传动结构与调整3．滚珠循环的方式内循环外循环内循环是以一圈为循环,因而回路短，滚珠少，滚珠的流畅性好，灵敏度高,效率高。径向尺寸小，零件少，装配简单。缺点是反向器的回珠槽具有空间曲面，加工较复杂。适用于高速、高灵敏度、高刚度的精密进给系统。滚珠循环回路长，流畅性差，效率低,工艺简单，螺母的径向尺寸大，易于制造,挡珠器刚性差，易磨损。结构上外循环有三种形式:螺旋槽式、插管式、端盖式滚珠在循环过程中始终与螺杆滚道保持接触滚珠在循环过程中一部分与丝杆滚道脱离接触滚珠螺母丝杆螺旋槽螺旋槽回路管道螺母丝杆滚珠反向器滚珠丝杆副传动结构与调整外循环的三种结构形式在螺母的外围表面上铣出螺纹凹槽，槽的两端钻出两个与螺纹滚道相切的通孔，螺纹滚道内装入两个挡珠器引导滚珠通过这两个孔，应用套筒盖住凹槽，构成滚珠的循环回路。结构工艺简单，易于制造，螺母径向尺寸小。缺点挡珠器刚度较差，容易磨损。用一弯管代替螺纹凹槽，弯管的两端插入与螺纹滚道相切的两个内孔，用弯管的端部引导滚珠进入弯管，构成滚珠的循环回路，再用压板用螺钉将弯管固定。结构简单，工艺性好，适于批量生产。缺点是弯管突出在螺母的外部，径向尺寸较大，若用弯管端部作挡珠器，则耐磨性较差。螺旋槽式插管式端盖式在螺母上钻出纵向孔作为滚子回程滚道，螺母两端装有的块扇形盖板或套筒，滚珠的回程道口就在盖板上。结构紧凑，工艺性好。缺点是滚珠通过短槽时容易卡住。常以单螺母形式用作升降传动机构。滚珠丝杆副传动结构与调整4．轴向间隙调整与预紧滚珠丝杠副在承受负载时，其滚珠与滚道面接触点处将产生弹性变形。换向时，其轴向间隙会引起空回，且是非连续的，既影响传动精度，又影响系统的动态性能。轴向间隙调整的目的保证反向传动精度预紧目的消除轴向间隙；提高传动刚度轴向间隙的调整双螺母螺纹预紧调整双螺母齿差预紧调整双螺母垫片预紧调整弹簧式自动调整预紧单螺母消隙滚珠丝杆副传动结构与调整双螺母螺纹预紧调整螺母3的外端有凸缘，而螺母4的外端虽无凸缘，仅制有螺纹，并通过两个圆螺母固定。调整时旋转圆螺母2消除轴向间隙并产生一定的预紧力，然后用锁紧螺母l锁紧。预紧后两个螺母中的滚珠相向受力，如图所示，从而消除轴向间隙。特点：结构简单，刚性好，预紧可靠，使用中调整方便，但不能精确