数控车床又称CNC车床,能自动地完成对轴类与盘类零件内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、螺纹等切削加工,并能进行切槽、钻孔、扩孔和钦孔等工作。数控车床具有加工精度稳定性好、加工灵活、通用性强,能适应多品种、小批生产自动化的要求,特别适合加工形状复杂的轴类或盘类零件。
从总体上看,数控车床没有脱离卧式车床的结构形式,其结构上仍然是由主轴箱、刀架、进给系统、床身以及液压、冷却、润滑系统等部分组成,只是数控车床的进给系统与卧式车床的进给系统在结构上存在着本质的差别。卧式车床的进给运动是经过交换齿轮架、进给箱、溜板箱传到刀架实现纵向和横向进给运动的,而数控车床是采用伺服电动机经滚珠丝杠传到滑板和刀架,实现1向(纵向)和X向(横向)进给运动,其结构较卧式车床大为简化。图1-10为数控车床的结构示意图。由于数控车床刀架的两个方向运动分别由两台伺服电动机驱动,所以它的传动链短,不必使用交换齿轮、光杠等传动部件。伺服电动机可以直挂,与丝杠联结带动刀架运动,也可以用同步齿形带联结。多功能数控车床一般采用直流或交流主轴控制单元来驱动主轴,按控制指令作无级变速,所以数控车床主轴箱内的结构也比卧式车床简单得多。
在数控车床上增加刀库和C轴控制,可使它除了能车削、镗削外,还能进行端面和圆周面上任意部位的钻、铣、攻螺纹,而且在具有插补功能的情况下,还能铣削曲面,这样就构成了车削中心,如图1-11所示。综上所述,数控车床机械结构特点如下。
(1)采用高性能的主轴部件,具有传递功率大、刚度高、抗震性好及热变形小等优点。
(2)进给伺服传动一般采用滚珠丝杠副、直线滚动导轨副等高性能传动件,具有传动链短、结构简单、传动精度高等特点。
图1-10 数控车床结构
(3)高档数控车床,有较完善的刀具自动交换和管理系统。工件在车床上一次安装后,能自动地完成工件多道加工工序。
图1-11 车削中心结构
数控车床的主轴、尾座等部件相对床身的布局形式与卧式车床基本一致,但刀架和床身导轨的布局形式却发生了根本的变化。这是因为刀架和床身导轨的布局形式不仅影响机床的结构和外观,还直接影响数控车床的使用性能,如刀具和工件的装夹、切屑的清理以及机床的防护和维修等。
数控车床床身导轨与水平面的相对位置有四种布局形式。
(1)水平床身(图1-12a)。水平床身的工艺性好,便于导轨面的加工。水平床身配上水平放置的刀架可提高刀架的运动精度。但水平刀架增加了机床宽度方向的结构尺寸,且床身下部排屑空间小,排屑困难。
(2)水平床身斜刀架(图1-12b)。水平床身配上倾斜放置的刀架滑板,这种布局形式的床身工艺性好,机床宽度方向的尺寸也较水平配置滑板的要小且排屑方便。
(3)斜床身(图1-12c)。斜床身的导轨倾斜角度分别为30°、45°、75°。它和水平床身斜刀架滑板都因具有排屑容易、操作方便、机床占地面积小、外形美观等优点,而被中小型数控车床普遍采用。
(4)立床身(图1-12d)。从排屑的角度来看,立床身布局最好,切屑可以自由落下,不易损伤导轨面,导轨的维护与防护也较简单,但机床的精度不如其他三种布局形式的精度高,故运用较少。
图1-12 床身的四种布局
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