数控车床的基本结构组成

2.5.1　数控车床的基本结构组成

1．数控车床的基本分类

根据数控车床所配备的数控系统性能及机床功能的高低不同，数控车床一般可分为经济型数控车床（简易数控车床）、全功能数控车床和数控车削中心三个大类。

（1）经济型数控车床　经济型数控车床所配备的数控系统一般多是功能较基本的车削数控系统，其刀架的伺服进给驱动控制一般是采用普通的步进电动机作动力的开环控制伺服系统，其数控系统多半采用价格较低廉的单板机或单片机。机床主轴的驱动控制多半采用传统的机械变速控制，所以，机床主轴是否采用数控伺服控制驱动往往成为区别数控机床是经济型还是功能型数控车床的一个标准。目前，这些单片机数控系统主要用来对旧的卧式车床进行数控化改造，所以习惯上也称这类车床为简易数控车床。如图2-114所示为经过改造的简易数控车床的外形结构。

图2-114　简易数控车床

由图2-114可以看出，普通车床去掉原来复杂的刀架进给驱动系统，抽掉自动走刀光杠，采用两个纵向和横向进给步进电动机来直接带动刀架的驱动丝杠，就可以满足刀架的复杂进给要求，只要配备一套简易数控车削控制系统，就可以改造成为一台简易的数控车床了。车床的数控化改造比较经济，是我国众多旧车床改造的必经之路。

（2）全功能型数控车床　如图2-115和图2-116所示是全功能型数控车床的外观结构，也是大多数数控车床的基本结构。

图2-115　全功能型数控车床

1—床身　2—主轴箱　3—切削液系统　4—压力表　5—护罩　6—机内对刀仪　7—液动卡盘　8—回转刀架及纵横滑板　9—尾座　10—控制面板　11—清屑系统　12—脚踏开关

图2-116　TND360数控车床

其机床的主要结构由机床的机械系统、数控装置、刀架驱动伺服装置等几部分所组成。

机械系统主要包括机床床身、主轴箱、刀架及纵横滑板、尾座等部件。

数控车床的床身经常采用倾斜结构，如图2-117所示。采用倾斜床身具有以下好处：

① 倾斜床身有利于排屑，可以防止高温切屑造成的床身热变形，数控机床属于高精度机床，所以热变形会给机床的几何精度带来很大的影响。

② 倾斜床身有利于提高床身导轨的刚性，使机床工艺系统的工作更加稳定。

③ 倾斜床身有利于减小机床的横向尺寸，减小机床的平面占地空间。

④ 倾斜床身可以方便操作，提高工作效率，降低劳动强度。

图2-117　数控车床的倾斜床身结构

数控车床的主轴箱内的结构很简单，功能型数控车床的主轴一般采用AC交流伺服电动机进行数字化控制驱动，所以省掉了复杂的主轴机械变速系统。刀架的纵横驱动也采用步进电机或伺服电机，所以省去了复杂的进给变速传动装置。这两项驱动就使得数控车床的机械结构大为简化。

主轴卡盘一般采用液动或气动卡盘，以便实现快速自动装夹。为了工件装夹的操作方便，采用液动驱动的卡盘和尾座套筒的动作控制常使用脚踏开关来操作。

数控车床采用多刀回转刀架，在一个回转刀架上可以同时安装8～12把刀，可以满足车床多工序集中加工的要求。数控车床切削加工中的换刀直接利用回转刀架的回转来完成。刀架的横向滑板沿着床身的倾斜角度来设置，一般有30°、45°、60°等几种角度。其工件坐标系的X轴方向也是该倾斜方向。

由于数控机床属于高效率工作机床，所以一般都配备有密封性良好的防护罩。如图2-115所示数控车床的数控系统控制面板设置在机床的右侧，所以其防护罩是左置式的。如图2-116所示TND360型数控车床的数控系统操作面板设置在机床的左侧，所以防护罩是右置式的。

根据用户的需要，机床可以配备机内对刀仪，如图2-115中的6，用来进行机内对刀时，可将对刀仪的转臂摆出，用完后将其锁进防护罩内。

（3）车削中心　所谓车削中心是指刀架带有动力刀具，主轴具有C轴功能的数控车床，所谓C轴功能是指主轴能够完成回转进给运动，以满足慢速C轴回转的加工要求。所谓动力刀具是指当车床主轴带动工件承担回转进给运动而不再高速转动时，切削的主运动要由刀具来完成，此时的刀具要像铣刀那样高速回转，所以车削中心的回转刀架上的刀具要自带动力电机，或者由专门的刀具驱动装置来完成刀具的主运动。

许多车削中心从外形上看不出它与功能型数控车床有多大的区别，但仔细观察刀架，你会发现，部分刀具是自带动力的。

2．数控车床的结构组成

功能型数控车床中包括多个工作系统，包括机械系统、数控系统、伺服驱动系统、检测系统、液压系统、气压系统、切削液供给和切屑清理系统等。根据机床自动化程度的不同，还会根据需要配备其他系统辅助。但概括起来看，一台最基本的数控车床还是要具备机械系统、数控系统、伺服驱动系统和检测系统这四个基本结构，这也是其他数控机床的基本结构的组成情况。