第七章數控機床機械結構7-1數控機床在機械結構方面有哪些主要特點?答：數控機床的結構設計已形成自己的獨立體系，其主要結構特點有：靜、動剛度高?？拐裥院脽岱€定性好靈敏度高自動化程度高、操作方便7-2數控機床的主軸軸承配置有哪些方式?各適用于什么場合?答：配置方式主要有三種：前支承采用雙列圓柱滾子軸承和雙列60°角接觸球軸承組合，后支承采用成對角接觸球軸承。普遍應用于各類數控機床。前支承采用多個高精度角接觸球軸承。適用于高速、輕載和精密的數控機床主軸。前支承采用雙列圓柱滾子軸承，后支承采用單列圓錐滾子軸承。適用于中等精度、低速與重載的數控機床。7-3加工中心主軸內的刀具自動裝卸的工作原理是什么?答：加工中心主軸內的刀具自動裝卸，是指通過自動換刀系統實現在加工過程中切換不同類型或規格的刀具。其工作原理如下：(1)刀庫儲存：加工中心通常會配置一個刀庫，用于存放多個刀具。刀具被安置在刀庫的刀位中，并根據編程或設定的順序進行編號。刀庫可以是直接集成在機床內部的刀塔式刀庫，也可以是獨立的刀庫模塊。(2)自動換刀系統：加工中心配備自動換刀系統，它由換刀臂、換刀桿和換刀器等組成。自動換刀系統的動作受控制系統的指令驅動，以完成刀具的裝卸操作。(3)換刀操作：根據加工程序的要求或人機界面的輸入，控制系統會發送換刀信號，觸發自動換刀系統的動作。換刀臂移動到刀庫區域，并伸出換刀桿。(4)刀具選?。簱Q刀桿按照預設的選擇方式（例如指定刀位序號、特定刀具尺寸等）將需要的刀具夾取。(5)主軸卸載：一旦刀具被夾取，換刀臂將其移動到加工中心主軸處。通過控制換刀器，卸下當前主軸內的刀具。(6)主軸裝載：換刀臂將已選取的新刀具放置到主軸內，并通過換刀器進行夾緊固定。(7)完成換刀：當新刀具固定在主軸內后，換刀臂退回到刀庫區域，自動換刀系統完成一次換刀操作。通過以上步驟，加工中心可以實現刀具的自動裝卸。控制系統根據加工需求選擇刀具，并指揮自動換刀系統按照預設程序進行切換操作。這樣可大大提高生產效率，減少了手動換刀的時間和人力成本，并且保證了切削工藝的準確性和穩定性。7-4主軸準停的意義是什么，如何實現主軸準停？答：主軸轉準停（也稱為主軸定位）是一種機械運動控制技術，它的意義在于確保機械系統中的主軸或旋轉裝置在需要停止或精確定位時能夠準確停止，并保持穩定的位置。實現主軸準停通常需要以下步驟：(1)傳感器檢測：使用合適的傳感器（例如編碼器）監測主軸的位置和速度。這些傳感器可以提供關于主軸當前狀態的反饋信號。(2)控制系統：將傳感器的反饋信號輸入到控制系統中。控制系統可以是基于硬件的控制器或軟件算法，負責分析和處理傳感器信號。(3)控制算法：根據傳感器的反饋信號，控制算法計算出控制指令。這些指令將傳遞給驅動器或執行器，以調整主軸的位置和速度。(4)驅動器或執行器：根據控制指令，驅動器或執行器對主軸進行調整，使其準確停止或精確定位。7-5數控機床進給傳動系統中有哪些機械環節，各有什么要求?答：有齒輪副、滾珠絲杠螺母副。設計齒輪副時要考慮齒輪副的傳動級數和速比分配，以及齒輪傳動間隙的消除。滾珠絲杠螺母副要實現旋轉運動與直線移動之間的關系，在垂直安裝時必須附加制動機構。7-6分別說明直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪，以及錐齒輪的傳動間隙的消除方法有哪些？答：直齒圓柱齒輪的傳動間隙消除方法有偏心套調整法、軸向墊片調整法，雙片薄齒輪錯齒調整法。斜齒圓柱齒輪傳動間隙的消除方法是軸向墊片消除調整法，軸向壓簧錯齒調整法。錐齒輪傳動間隙的消除方法是柔性調整法。7-7滾珠絲杠螺母副的特點是什么？答：其特點是：摩擦系數小，傳動效率高，所需傳動轉矩?。混`敏度高，傳動平穩，不易產生爬行，隨動精度和定位精度高；磨損小，壽命長，精度保持好；可通過預緊和間隙消除措施提高軸間剛度和反向精度；運動可具可逆性，不僅可以將旋轉運動變為直線運動，也可以將直線運動變動旋轉運動。7-8滾珠絲杠螺母副的滾珠有哪兩類循環方式？常用的結構型式是什么？答：有外循環和內循環兩種結構。外循環又分為插管式和螺旋槽式，常用的是插管式。內循環的結構是在螺母的側孔中裝有圓柱凸輪式反向器，反向器上銑有S型回珠槽，將相鄰兩螺紋滾道聯接起來。滾珠從螺紋滾道進入反向器，借助反向器迫使滾珠越過絲杠牙頂進入相鄰滾道。7-9試述滾珠絲杠螺母副軸向間隙調整和預緊的基本原理，常用哪幾種結構型式？答：采用雙螺母結構，利用兩個螺母的相對軸向位移，使兩個滾珠螺母中的滾珠分別貼緊在螺旋滾道的兩個相反的側面上。預緊力不宜過大，防止空載力矩增加。常用的結構型式有：墊片調隙式、螺紋調隙式、齒差調隙式。7-10滾珠絲杠螺母副在機床上的支承方式有幾種？各有何優缺點？答：一端安裝推力軸承的方式：承載能力小，軸向剛度低，適用于行程小的短絲杠。一端安裝推力軸承，另一端安裝深溝球軸承的方式：當熱變形造成絲杠伸長時，其一端固定，另一端能做微量的軸向浮動，適用于絲杠較長的情況。兩端安裝推力軸承的方式：安裝在滾珠絲杠的兩端，并施加預緊力，可以提高軸向剛度。但這種安裝方式對絲杠的熱變形比較敏感。兩端安裝推力軸承及深溝球軸承的方式：兩端均采用雙重支承并施加預緊力，使絲杠具有較大的剛度。還可以使絲杠的變形轉化為推力軸承的預緊力，但設計時要要求提高推力軸承的承載能力和支架的剛度。7-11數控機床的導軌有哪些類型?各有何特點?答：分為滑動導軌、滾動導軌和靜壓導軌?；瑒訉к壘哂薪Y構簡單、制造方便、剛度好、抗振性高等優點，在數控機床上廣泛使用。滾動導軌的摩擦系數很小，動、靜摩擦系數相差很小，運動輕便靈活，所需功率小，精度好，無爬行，應用廣泛?，F代數控機床常采用的滾動導軌有滾動導軌塊和直線滾動導軌兩種。靜壓導軌的摩擦系數小，效率高，能長期保持導軌的導向精度；其承載油膜有良好的吸振性，低速下不易產生爬行，因此在機床上得到日益廣泛的應用。一般多用于重型機床。7-12數控回轉工作臺的功用如何？試述其工作原理。答：數控回轉工作臺主要作用是根據數控裝置發出的指令脈沖信號，完成圓周進給運動，進行各種圓弧加工或曲面加工；另外，也可以進行分度工作。數控回轉工作臺的工作原理如下：(1)控制系統設置：在數控機床的控制系統中，通過編程或人機界面輸入所需的旋轉參數，包括旋轉方向、旋轉速度、旋轉角度和停止位置等。(2)信號傳遞：控制系統將設置好的旋轉參數轉化為電信號，并通過控制信號線路傳遞給回轉工作臺上的伺服驅動器。(3)伺服驅動器控制：回轉工作臺上安裝有伺服驅動器，它接收到來自控制系統的信號后，會根據指令控制驅動電機的轉速和轉向。(4)驅動電機動作：驅動電機接收到伺服驅動器的控制信號后，會開始運轉，使得回轉工作臺開始旋轉。驅動電機可以采用直流電機或交流伺服電機，具體的類型和結構取決于回轉工作臺的設計和性能要求。(5)多軸同步控制（可選）：如果數控機床具有多個控制軸（例如同時需要進行X、Y、Z軸運動），那么控制系統將對各軸進行同步控制，以確?；剞D工作臺與其他軸的協調運動。通過以上步驟，數控回轉工作臺可以按照預定的角度和速度進行旋轉，使工件在加工過程中達到所需的位置和姿態。這種控制方式實現了高精度、高效率的加工操作，并且可以自動化地進行多種不同面向的加工任務。7-13分度工作臺的功用如何？試述其工作原理？答：功用：按照數控裝置的指令，在需要分度時，工作臺連同工件回轉規定的角度，有時也可采用手動分度。分度工作臺只能完成分度工作，不能實現圓周進給，并且其分度運動只限于完成規定的角度。定位銷式分度工作臺工作原理：如書中7-29，數控裝置發出指令，由電磁閥控制下底座20上六個均布的鎖緊液壓缸9中的液壓油經環形槽流回油箱，活塞22被彈簧21頂起，工作臺處于松開狀態。同時消除間隙液壓缸6卸荷，液壓缸中的液壓油流回油箱。油管15中的液壓油進人中央液壓缸16使活塞17上升，并通過螺柱18、支座5把推力軸承13向上抬起15mm。固定在工作臺面上的削邊定位銷8從定位襯套7中拔出。數控裝置再發出指令使液壓馬達轉動，帶動固定在分度工作臺2下面的大齒輪10轉動進行分度。分度時工作臺的旋轉速度由液壓馬達和液壓系統中的單向節流閥調節，分度初始時做快速轉動，在將要到達規定位置前減速，減速信號由大齒輪10上的擋塊1

(共八個，周向均布)碰撞限位開關發出。當擋塊1碰撞第二個限位開關時，分度工作臺停止轉動，同時另一削邊定位銷8正好對準定位襯套7的孔。鼠牙盤式分度工作臺工作原理：先是分度工作臺上升，鼠牙盤脫離嚙合，完成分度前的準備工作。再使工作臺回轉分度，分度運動的速度可由節流閥控制齒條活塞8的運動速度來調整。最后使分度工作臺下降，并定位壓緊，分度工作完畢。7-14螺旋升降式四方刀架有何特點？簡述其換刀過程？答：特點：可安裝四把不同的刀具，轉位信號由加工程序指定。工作過程：換刀指令發出后，刀架抬起，抬至一定距離后，端面齒輪脫開，刀架轉位。當轉到程序指定的刀號時，刀架實現精準定位。當電動機繼續反轉，蝸輪停止轉動，刀架處理夾緊狀態。7-15轉塔頭式換刀裝置有何特點？簡述其換刀過程？答：特點：轉塔頭式換刀裝置通常采用環狀的刀庫結構，刀具被安置在刀庫的刀位中。刀庫分為內圈和外圈，每個刀位上都配置一個刀具。轉塔頭是轉塔頭式換刀裝置的核心部件，它通過旋轉的方式來實現刀具的選取和裝卸。轉塔頭上設有多個刀位，并可根據需要旋轉到指定的刀位位置。換刀過程：開始換刀信號觸發轉塔頭運動。控制系統發送換刀指令，轉塔頭開始旋轉。步驟2：轉塔頭旋轉到指定的刀位位置。刀具選取完成后，轉塔頭停止旋轉。步驟3：換刀臂移動到刀庫區域，并伸出夾取裝置。夾取裝置通過機械手、氣動夾緊器或其他方式夾持住當前刀具。步驟4：轉塔頭開始逆時針旋轉，將當前刀具帶到換刀臂面前。步驟5：換刀臂收回，將當前刀具卸下并放置在指定位置上，完成卸載。步驟6：轉塔頭繼續旋轉，將所需的新刀具旋轉到換刀臂前方。步驟7：換刀臂伸出，夾持住新刀具。步驟8：轉塔頭逆時針旋轉，將新刀具帶到主軸處。步驟9：換刀臂將新刀具安裝到主軸內，并通過換刀器進行夾緊。步驟10：換刀臂歸位，轉塔頭停止旋轉，完成一次換刀操作。7-16JCS-013型機床的換刀有何特點？并簡述其換刀過程。答：是目前應用最為普遍的一種裝置，布局結構多種多樣。四排鏈式刀庫分置機床的左側，由裝在刀庫與主軸之間的單臂往復交叉雙機械手進行換刀。換刀過程：先是讓機械手架處于最高位置，為換刀做好準備。上一工步結束，機床立柱后退，主軸箱上升，使主軸處于換刀位置。卸刀機械手前伸，抓住主軸上已用過的T05號刀具。機械手架由滑座帶動，沿刀具軸線前移，將T05號刀具從主軸上拔出。卸刀機械手縮回原位。裝刀機械手前伸，使T09號刀具對準主軸。機械手架后移，將T09號刀具插入主軸。裝刀機械手縮回原位。機械手架回轉180°，使裝刀、卸刀機械手轉向刀庫。機械手架由橫梁帶動下降，卸刀機械手將T05號刀具插回P05號刀套中。將T46號刀具送到刀具位置，由裝刀機械手將T46號刀具取出。把P09號刀具送到換刀位置，機械手架上升至最高位置。7-17常用的刀具交換裝置有哪幾種？各有何特點？答：通常分為由刀庫與機床主軸的相對運動實現刀具交換和采用機械手交換刀具兩類。利用刀庫與機床主軸的相對運動實現刀具交換裝置特點：換刀時首先將用過的刀具送回刀庫，然后再從刀庫中取出新刀具，兩個動作不可能同時進行，換刀時間較長。刀庫-機械手的刀具交換裝置特點：機械手換刀有很大的靈活性，可以縮短換刀時間，這種方式應用最廣泛。7-18常見的機械手有幾種型式？各有何特點？答：常見的機械手型式有：單臂單爪回轉式機械手：可以回轉不同的角度，進行自動換刀，手臂上只有一個卡爪，不論在刀庫上還是在主軸上，均靠這一個卡爪來裝刀及卸刀，換刀時間較長。單臂雙爪回轉式機械手：有兩個卡爪，一個只執行從主軸上取下“舊刀”送回刀庫的任務，另一個則執行取出“新刀”送到主軸的任務，換刀時間有所減少。雙臂回轉式機械手：兩臂各有一個卡爪，可同時抓取刀庫及主軸上的刀具，回轉180°后又同時將刀具放回刀庫及裝入主同。換刀時間更少，是最常用的一種型式。雙機械手：相當于兩個單臂單爪機械手，互相配合起來進行自動換刀。雙臂往復交叉式機械手：可以實現往復運動，并交叉成一定角度，整個機械手沿某導軌直線移動或繞某個轉軸回轉，以實現刀庫與主軸間的運刀工作。雙臂端面夾緊式機械手：其只是在夾緊部位上與前幾種不同，需夾緊刀柄的兩個端面。7-19數控機床為何需專設排屑裝置？目的何在？答：主要是為了有效處理加工過程中