数控机床的辅助装置
国开电大数控机床形考作业2参考答案
c.提高运动平稳性
d.消除轴向间隙和提高传动刚度
【答案】：消除轴向间隙和提高传动刚度
题目13.数控机床进给系统采用齿轮传动副时，为了提高传动精度应该有消隙措施，其消除的是（）。
a.齿根间隙
b.齿轮轴向间隙
c.齿侧间隙
d.齿顶间隙
【答案】：齿侧间隙
题目14.数控机床进给系统中采用齿轮传动副时，如果不采用消隙措施，将会（）。
d.抗振性差
【答案】：抗振性差
题目5.数控机床各个部件的热变形会影响工件的加工精度，（）是减少热变形对加工精度影响的有效措施。
a.对机床热源进行强制冷却
b.提高数控机床构件的静刚度和固有频率
c.改善数控机床结构的阻尼特性
d.消除进给传动系统中的间隙
【答案】：对机床热源进行强制冷却
题目6.数控机床在高速和重负荷条件下工作，机床（）的变形会直接或间接地引起刀具和工件之间的相对位移，从而引起工件的加工误差。
图2
a.由调速电动机直接驱动
b.以上答案都不对
c.通过带传动
d.带有变速齿轮
【答案】：由调速电动机直接驱动
题目27.在下列特点中，（）不是数控机床主传动系统具有的特点。
a.转速高、功率大
b.变速范围窄
c.主轴组件的耐磨性高
d.主轴变换迅速可靠
【答案】：变速范围窄
题目28.ATC是（），数控机床采用其后数控加工的辅助时间主要用于工件的安装和调整。
d.辅助装置
【答案】：主传动系统
题目3.数控机床（）的功用是将伺服驱动装置的运动与动力传给执行件，以实现进给切削运动。
a.主传动系统
b.基础支承件
c.辅助装置
数控机床的结构组成及原理
数控机床的结构组成及原理数控机床是一种通过计算机控制的机床，可以实现多种复杂的加工操作。
它的结构组成及原理可以大致分为机床主体部分、控制系统部分和辅助装置部分。
一、机床主体部分1.床身：床身是整个数控机床的基础部分，承载整个机床的各个部件和装置，同时具有足够的刚性和稳定性。
床身通常由大型整体铸件制成，常见的有平面床、斜床和立式床等。
床身上设有导轨、滑块和滚珠丝杠等装置，用于支撑和导向主轴箱、工作台等。
2.主轴箱：主轴箱是数控机床的重要部件之一，通常由主轴、主轴动力装置、主轴箱座、电动机及其驱动装置等组成。
主轴箱用来传递动力，使主轴旋转，是实现机床加工功能的关键部分。
3.工作台：工作台是数控机床上用于夹持工件的装置，它可以沿各个方向进行移动和转动。
工作台通常由工作台体、刀架座、刀具变位装置等组成。
工作台的移动和转动由驱动装置控制，实现对工件的定位和加工。
二、控制系统部分1.数控装置：数控装置是整个机床的控制中心，由硬件部分和软件部分组成。
硬件部分包括主机、输入输出设备、接口电路等，软件部分是指数控机床的控制程序。
数控装置能够根据加工要求，自动生成加工程序，并控制机床的各个动作。
2.伺服系统：伺服系统是数控机床的动力系统，主要由伺服电机、传动机构和测量装置等组成。
伺服电机通过控制系统接收指令，根据要求实现各个轴向的运动。
传动机构将电机运动传递到工作台或刀架等部位，测量装置用于检测轴向运动的位置和速度。
三、辅助装置部分1.刀具变位装置：刀具变位装置是数控机床上用来实现刀具的换刀和夹紧的装置。
它能够实现快速的刀具换向和自动夹紧，提高机床的加工效率。
2.冷却液供给装置：冷却液供给装置是用于给切削过程提供冷却润滑的装置，它能够保持刀具的正常工作温度，延长刀具的使用寿命，并提高加工质量。
3.操作平台：操作平台是供操作人员进行操作和监控的地方，它通常设有显示屏、键盘、手柄等操作设备，用于输入指令、调整参数以及监控加工过程。
数控机床第13章 其他辅助装置
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2．执行机构部分
• （1）液压缸。液压缸是液压系统中的执行元件，它是一种 把液体的压力能转变为直线往复运动机械能的装置。它可 以很方便地获得直线往复运动和很大的输出力，结构简单、 工作可靠，制造容易，因此应用广泛，是液压系统中最常 用的执行元件。液压缸按结构特点的不同可分为活塞缸、 柱塞缸和摆动缸三类，活塞缸和柱塞缸用以实现直线运动， 输出推力和速度；摆动缸（或称摆动马达）用以实现小于 360°的转动，输出转矩和角速度。
2021/1/20
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4．辅件部分
• 液压辅助元件包括过滤器、油箱、管道及管接头、密封件 等。这些元件，从在液压系统中的作用看，仅起辅助作用， 但从保证完成液压系统的任务看，它们是非常重要的。它 们对系统的性能、效率、温升、噪声和寿命影响极大，必 须给予足够的重视。除油箱常需自行设计外，其余的辅助 元件已标准化和系列化，皆为标准件，但应注意合理选用。 是系统中除上述三部分以外的所有其他元件，如油箱，压 力表、滤油器、管路、管接头、加热器和冷却器等。
用液压系统传动功率大、效率高、运行安全可靠的优点。 该加工中心主要实现链式刀库的刀链驱动、上下移动的主 轴箱的配重、刀具的安装和主轴高低速的转换等辅助动作 的完成。图13-6所示为VP1050加工中心的液压系统工作 原理图。整个液压系统采用变量叶片泵为系统提供压力油， 并在泵后设置止回阀2用于减小系统断电或其他故障造成 的液压泵压力突降而对系统的影响，避免机械部件的冲击 损坏。压力开关 YK1 用以检测液压系统的状态，如压力 达到预定值，则发出液压系统压力正常的信号，该信号作 为CNC系统开启后PLC高级报警程序自检的首要检测对象， 如YK1无信号，PLC自检发出报警信号，整个数控系统的 动作将全部停止。
• 数控机床的超程限位保护一般有硬限位和软限位 两种双重保护。硬限位靠行程开关碰撞机械撞块 后，自动切断进给驱动电源，为可靠起见，通常 在硬限位前又设定了软限位。其尺寸距离可通过 修改系统参数来设定，软限位需要在机床回参考 点后才起作用。
数控机床的辅助装置
当工作台静止时，必须处于锁紧状态。为此，在蜗轮底部装 有八对夹紧块12及13，并在底座上均布着八个小液压缸14， 夹紧液压缸14的上腔通入压力油，使活塞向下运动，通过钢 球17撑开夹紧块12及13，将蜗轮夹紧。当工作台需要回转时， 数控系统发出指令，夹紧液压缸14上腔的油流回油箱，
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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。
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7.1 数控机床用工作台
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。 多齿盘分度工作台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，因此生产率低、成本也较高。
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7.1 数控机床用工作台
3.双蜗杆回转工作台 如图7-3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(通过旋转安装在轴上 的螺母，迫使其左侧的调整套作轴向移动)，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导程蜗 杆及平面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，承载能力比双导程蜗杆大。
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7.1 数控机床用工作台
在于闭环数控回转台有转动角度的测量元件(圆光栅或圆感应 同步器)。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。
数控机床的组成
数控机床的工作原理
• 根据零件加工图样的要求确定零件加工的工艺过程、工艺参数和刀具 位移数据，再按编程手册的有关规定编写零件加工程序。然后数控装 置内计算机对数字和字符编码方式所记录信息进行系列处理向机床进 给等执行机构发出命令执行机构则按其命令对加工所需各种动作刀具 相对于工件运动轨迹、位移量和速度等实现自动控制从而完成工件加 工
• • • • •
数控装置具备的功能有：①多坐标控制②实现多种函数的插补 ③信息转换功能，如英制、公制转换、坐标转换、绝对值和增 量值转换④补偿功能，如刀具半径补偿、长度补偿、转动间隙 补偿、螺距误差补偿⑤多种加工方式选择，如可以实现各种加 工循环、重复加工⑥具有故障自诊断功能⑦通信和联网功能等。
• ⑥管理程序：当一个数据段开始插补时，管理程序即着手准备下一个 数据段的读入、译码、数据处理。即由它调用各个功能子程序，且保 证一个数据段加工过程中将下一个程序段准备完毕。一旦本数据段加 工完毕，即开始下一个数据段的插补加工。整个零件加工就是在这种 周而复始的过程中完成。
• 伺服电动机内装式脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、测速机、 光栅和磁尺等都常用的检测器件。
• 6 机床本体
• 数控机床的机械部件包括：主运动部件，进给运动执行部件，如工作 台、拖板及其传动部件，床身、立柱等支承部件；此外，还有冷却、 润滑、转位和夹紧等辅助装置。 数控机床的特点：具有很好的抗振性和刚度，相对运动面的摩擦因数 要小，进给传动部分之间的间隙要小，机械结构具有较高的动态刚度、 阻尼精度及耐磨性，热变形较小。
3 进给伺服驱动系统 进给伺服驱动系统由伺服控制电路、功率放大电路和伺服电动机组成。 作用：是把来自数控装置的位置控制移动指令转变成机床工作部件的运 动，使工作台按规定轨迹移动或精确定位，加工出符合图样要求的工 件，即把数控装置送来的微弱指令信号，放大成能驱动伺动电动机的 大功率信号。 常用的伺服电动机有步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机。 根据接收指令的不同，伺服驱动有脉冲式和模拟式，而模拟式伺服驱 动方式按驱动电动机的电源种类，可分为直流伺服驱动和交流伺服驱 动。步进电动机采用脉冲驱动方式，交、直流伺服电动机采用模拟式 驱动方式。
数控机床的系统组成及其功能
数控机床的系统组成及其功能数控机床是一种高度自动化的机床，它利用数字控制技术来加工金属或其他材料。
数控机床的系统组成包括以下几个主要部分：1.数控装置：数控装置是数控机床的核心部件，它通过接收输入的加工程序，将加工过程转化为一系列的指令，控制机床的各个部件进行精确的运动。
数控装置一般由计算机硬件、控制软件和输入输出接口等组成。
2.进给系统：进给系统是数控机床的重要部分，它负责将动力传递给机床的各个运动部件，包括工作台、主轴、刀架等。
进给系统通常由电动机、丝杠、齿轮、轴承等组成，通过改变电动机的转速和旋转方向来控制机床的运动速度和方向。
3.主轴系统：主轴系统是数控机床的关键部件，它负责驱动刀具进行切削加工。
主轴系统一般由电动机、主轴、轴承、刀具夹头等组成，通过调节电动机的转速和旋转方向来控制刀具的旋转速度和旋转方向。
4.辅助装置：数控机床的辅助装置包括冷却系统、润滑系统、排屑系统、照明系统等，它们分别负责提供冷却液、润滑油、排除切屑、照明等工作。
这些辅助装置对于保证机床的正常运转和加工过程的顺利进行至关重要。
5.控制系统：控制系统是数控机床的基础部分，它通过接收操作者输入的指令，将加工过程转化为一系列的数控指令，控制机床的各个部件进行精确的运动。
控制系统通常由控制器、操作面板、传感器等组成，通过调节电动机的转速和旋转方向来控制刀具的旋转速度和旋转方向。
数控机床的功能非常广泛，它可以加工各种类型的零件，包括金属和非金属材料，如钢、铸铁、有色金属、塑料等。
数控机床可以完成多种加工操作，如车削、铣削、钻孔、攻丝、磨削等。
此外，数控机床还可以进行精确的测量和检验，确保加工出的零件符合精度要求。
除了自动化和高精度，数控机床还具有高效率的特点。
由于数控机床可以同时控制多个坐标轴，因此它可以一次装夹多个工件，减少装夹和测量时间，提高生产效率。
此外，数控机床还可以进行在线监测和故障诊断，及时发现并解决问题，减少停机时间和维修成本。
数控机床习题
数控机床习题一、单选题1．机床在切削热、摩擦热等内外热源的影响下，各个部件将发生不同程度的热变形，使工件与刀具之间相对位置关系遭到破坏，从面影响工件的加工精度，下列(D、数控铣床主轴箱采卸荷装置平衡载荷)措施减少热变形无效。
2．数控机床安装测量与反馈装置的作用是为了(B、提高机床的定位精度)3．欲加工一条与X轴成30°的直线，应采用(C、轮廓控制)数控机床。
4．数控机床解决了在普通机床加工中存在的一系列缺点和不足，为(单件、小批量生产)的精密复杂零件提供了自动化加工手段同。
5．静压导轨与滚动导轨相比，其抗振性(A 前者优于后者)。
6．滚动丝杠螺母副消除间隙的主要目的是(B提高反向传动精度)。
7．在采用全数字伺服系统的基础上，采用下图所示(D、直线电机)直接驱动机床工作台实现“零传动”伺服进给方式。
8．在下列特点中，(B变速范围窄)不是数控机床主传动系统具有的特点。
9．ATC是(A自动换刀系统)，采用A TC后数控加工的辅助时间主要用于工件的安装和调整。
10、滚珠丝杠预紧的目的是(C消除箱内间隙和提高传动刚度)。
11．下列(D回转轴原点的返回精度)检验属于定位精度检验。
12．数控机床进给系统采用齿轮副时，为了提高传动精度应该有消除(C齿侧间隙)措施。
13．数控电火花加工机床可以加工(A导电材料)。
14.(C液压装置)机构输出力大，机械结构更紧凑、动作平稳可靠，易于调节和噪声较小，但当工作介质液渗漏时会污染环境。
15.下图2所示(A、激光干涉仪)是精密测量数控机床精度的检测工具。
16世界上第一台数控机床是在(B、美)国研制成功的。
17数控机床进给系统中采用齿轮副时，如果不采用消隙措施，将会(D、造成反向间隙)18测量与反馈装置的作用是为(C提高机床的精度)19按照运动轨迹控制分类，加工中心属于(B、轮廓控制)20．液压和气动装置在数控车床中不能用于(A、交流伺服电机的控制)21．(A、润滑装置)属于数控机床的辅助装置。
数控车床的组成
数控车床的组成数控机床的基本组成包括加工程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床主体和其他辅助装置。
下面分别对各组成部分的基本工作原理进行概要说明。
加工程序载体数控机床工作时，不需要工人直接去操作机床，要对数控机床进行控制，必须编制加工程序。
零件加工程序中，包括机床上刀具和工件的相对运动轨迹、工艺参数（进给量主轴转速等）和辅助运动等。
将零件加工程序用一定的格式和代码，存储在一种程序载体上，如穿孔纸带、盒式磁带、软磁盘等，通过数控机床的输入装置，将程序信息输入到CNC单元。
数控装置数控装置是数控机床的核心。
现代数控装置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，这种CNC装置一般使用多个微处理器，以程序化的软件形式实现数控功能，因此又称软件数控（Software NC）。
CNC系统是一种位置控制系统，它是根据输入数据插补出理想的运动轨迹，然后输出到执行部件加工出所需要的零件。
因此，数控装置主要由输入、处理和输出三个基本部分构成。
而所有这些工作都由计算机的系统程序进行合理地组织，使整个系统协调地进行工作。
1）输入装置：将数控指令输入给数控装置，根据程序载体的不同，相应有不同的输入装置。
主要有键盘输入、磁盘输入、CAD/CAM系统直接通信方式输入和连接上级计算机的DNC（直接数控）输入，现仍有不少系统还保留有光电阅读机的纸带输入形式。
（1）纸带输入方式。
可用纸带光电阅读机读入零件程序，直接控制机床运动，也可以将纸带内容读入存储器，用存储器中储存的零件程序控制机床运动。
（2）MDI手动数据输入方式。
操作者可利用操作面板上的键盘输入加工程序的指令，它适用于比较短的程序。
在控制装置编辑状态（EDIT）下，用软件输入加工程序，并存入控制装置的存储器中，这种输入方法可重复使用程序。
一般手工编程均采用这种方法。
在具有会话编程功能的数控装置上，可按照显示器上提示的问题，选择不同的菜单，用人机对话的方法，输入有关的尺寸数字，就可自动生成加工程序。
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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。
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。
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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：
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
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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。
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。
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5.1 数控机床用工作台
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。
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。
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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
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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。
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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%。
5.1.2 分度工作台
1. 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：
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
1
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
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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56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。