數(shù)控沖床分度工作臺(tái)的分度和定位按照控制系統(tǒng)的指令自動(dòng)進(jìn)行，每次轉(zhuǎn)位回轉(zhuǎn)一定的角度(90°、60°、45°、30°等)，為滿(mǎn)足分度精度的要求，要使用專(zhuān)門(mén)的定位元件。常用的定位元件有插銷(xiāo) 定位、反靠定位、端齒盤(pán)定位和鋼球定位等幾種。
1.插銷(xiāo)定位的分度工作臺(tái)
數(shù)控沖床這種工作臺(tái)的定位元件由定位銷(xiāo)和定位套孔組成，圖6 -5所示是自動(dòng)換刀數(shù)控臥式鍵鏡床分度工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)圖。
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(一)工作原理
在大型數(shù)控沖床中，工作臺(tái)的行程很大。因此，它的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)不宜采用滾珠絲杠副實(shí)現(xiàn)(滾珠絲杠只能用在~6m的傳動(dòng)中)，因太長(zhǎng)的絲杠易于下垂，將影響到它的螺距精度及工作性能，此外，其扭轉(zhuǎn)剛度也相應(yīng)萬(wàn)降，故常用窗輪齒條傳動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)負(fù)載小時(shí)，可采用雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法，分別與齒條齒槽左、右制貼緊，從而消除齒側(cè)隙。因3 -33所示是這種消除間隙方法的原理。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由軸2輸入，通過(guò)兩對(duì)斜窗輪將運(yùn)動(dòng)傳給軸1 和軸3，然后由兩個(gè)直齒輪4和5去傳動(dòng)齒條，帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)，軸2上兩個(gè)斜齒輪的螺旋線(xiàn)方向相反。如果通過(guò)彈簧在軸2上作用一個(gè)軸向力F，則使斜齒輪產(chǎn)生微盤(pán)的軸向移動(dòng)，這時(shí)軸l和3便以相反的方向轉(zhuǎn)過(guò)微小的角度，使齒輪4和5分別與齒條的兩齒面貼緊，消除了間隙。當(dāng)驅(qū)動(dòng)負(fù)載大時(shí)，采用徑向加載法消除間隙。如圖3 -34所示，兩個(gè)小齒輪1和6分別與齒條7啃合，并用加載裝置4在齒輪3上預(yù)加負(fù)載，于是齒輪3使咱合的大齒輪2和5向外伸開(kāi)，與其同軸上的齒輪1、6也同時(shí)向外伸開(kāi)，與齒條7上齒槽的左、有兩側(cè)相應(yīng)貼緊而無(wú)間隙。齒輪3由液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)。
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數(shù)控沖床直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)是指可以直接產(chǎn)生直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，可作為進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，如圖3 -43所示。
其雛形在世界上出現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)不久之后就出現(xiàn)了，但由于受制造技術(shù)水平和應(yīng)用能力的限制，一直未能在制造業(yè)領(lǐng)域作為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)使用。在常規(guī)的數(shù)控沖床進(jìn)給系統(tǒng)中，仍一直采用"旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)+滾珠絲杠"的傳動(dòng)體系。隨著近幾年來(lái)超高速加工技術(shù)的發(fā)展。滾珠絲杠機(jī)構(gòu)已不能滿(mǎn)足高速度和高加速度的要求，直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)才有了用武之地。特別是大功率電子器件、新型交流變頻調(diào)速技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，為直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)在高速數(shù)控機(jī)修床中的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。
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20世紀(jì)80年代，美國(guó)通過(guò)下一代控制器(NGC)計(jì)劃提出了開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)控制器的概念，激發(fā)了人們開(kāi)發(fā)新一代數(shù)控，即開(kāi)放式數(shù)控的研究熱潮。國(guó)內(nèi)外對(duì)開(kāi)放式數(shù)控的體系結(jié)構(gòu)以及具體實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行了廣泛的研究。目前，其研究已超過(guò)了開(kāi)放式數(shù)控的內(nèi)涵，數(shù)控系統(tǒng)朝著開(kāi)放式、智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)一直采用的ISO 6983標(biāo)準(zhǔn)(G、M代碼)已不能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的需要。這種面向運(yùn)動(dòng)和開(kāi)關(guān)控制的數(shù)控程序限制了CNC系統(tǒng)的開(kāi)放性和智能化發(fā)展，同時(shí)也使得CNC與CAX技術(shù)之間形成了瓶頸， STEP-NC的概念正是在這種背景下提出的。
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1.專(zhuān)業(yè)知識(shí)面廣
(1)掌握計(jì)算機(jī)原理、電子技術(shù)、電工原理、自動(dòng)控制與電力拖動(dòng)、檢測(cè)技術(shù)、機(jī)械傳動(dòng)及機(jī)械加工方面的知識(shí)。
(2)掌握數(shù)字控制、伺服驅(qū)動(dòng)及PLC的工作原理。
(3)掌握檢測(cè)系統(tǒng)的工作原理。
(4)能編寫(xiě)簡(jiǎn)單的數(shù)控加工程序。
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1.直流電動(dòng)機(jī)的熱保護(hù)
直流電動(dòng)機(jī)安裝在工作臺(tái)和導(dǎo)軌之間，處于數(shù)控沖床的腹部，散熱條件不好。直流電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱主要是由初級(jí)部件中產(chǎn)生的熱損失引起的，次堤聲件中產(chǎn)生的熱量是由其渦流損失引起的，而渦流損失的大小取決于電動(dòng)機(jī)電流的頻率，這個(gè)損失不大，僅為初級(jí)部件熱損失的8%左右。為了減小電動(dòng)機(jī)發(fā)熱對(duì)機(jī)械的影響，電動(dòng)機(jī)采用了雙冷卻回路:主冷卻回路和精密冷卻回路，如圖3 -46所示。
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對(duì)數(shù)控沖床主軸的結(jié)構(gòu)要處理好卡盤(pán)或刀具的裝夾、主軸的卸荷、主軸軸承的定位和間隙調(diào)整、主軸組件的潤(rùn)滑和密封及工藝上的一系列問(wèn)題。為盡可能減少主軸組件溫升引起的熱變形對(duì)機(jī)床工作精度的影響，通常利用潤(rùn)滑油的循環(huán)系統(tǒng)把主軸組件的熱量帶走，使主軸組件與箱體保持恒定的溫度，在某些數(shù)控沖床上采用專(zhuān)用的制冷裝置，可以比較理想地實(shí)現(xiàn)溫度控制。近十幾年來(lái)，一些數(shù)控沖床的主軸軸承采用高級(jí)油脂，用封入方式進(jìn)行潤(rùn)滑，每加一次油脂可以使用7-10年。為了使?jié)櫥秃陀椭恢禄旌?，通常采用迷宮式密封方式。
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數(shù)控沖床斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)副
(1)軸向墊片調(diào)整法。圖3 - 12所示為斜齒輪墊片調(diào)整法，其原理與錯(cuò)齒調(diào)整法相同。斜窗I和2的齒形拼裝在一起加工，裝配時(shí)在兩薄片齒輪間裝人已知厚度為t的墊片3，這樣它的螺旋便錯(cuò)開(kāi)了，使兩薄片齒輪分別與寬齒輪4的左、右齒面貼緊，消除丁間隙。墊片3的厚度t與齒俱IJ間隙A的關(guān)系可用下式表示 墊片厚度一般由測(cè)試法確定，往往要經(jīng)幾次修磨才能調(diào)整好。數(shù)控沖床這種結(jié)構(gòu)的齒輪承載能力較小，且不能自動(dòng)補(bǔ)償消除間隙。
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數(shù)控沖床導(dǎo)軌主要用來(lái)支承和引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件沿一定的軌道運(yùn)動(dòng)。在導(dǎo)軌副中，運(yùn)動(dòng)的一方叫做動(dòng)導(dǎo)軌，不動(dòng)的一方叫做支承導(dǎo)軌。動(dòng)導(dǎo)軌相對(duì)于支承導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)，通常是直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。數(shù)控沖床對(duì)導(dǎo)軌的要求有：
1.導(dǎo)向精度高
導(dǎo)向精度主要是指導(dǎo)軌沿支承導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的直線(xiàn)度或圓度。影響導(dǎo)向精度的主要因素有導(dǎo)軌的幾何精度、導(dǎo)軌的接觸精度、導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式、動(dòng)導(dǎo)軌及支承導(dǎo)軌的剛度和熱變形、裝配質(zhì)以及動(dòng)壓導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌之間油膜的剛度。
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如圖5 -18所示， H400型數(shù)控沖床工作臺(tái)具有回轉(zhuǎn)分度功能。與工作臺(tái)連接為一體的鞍座采用蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)使之可以回轉(zhuǎn)，鞍座與床鞍之間具有了相對(duì)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并分別采用插銷(xiāo)和可以變形的薄壁氣缸實(shí)現(xiàn)床鞍和鞍座之間的定位與鎖緊。當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出鞍座回轉(zhuǎn)指令并做好相應(yīng)的準(zhǔn)備后，兩位單電控電磁閥HF7得電，定位插銷(xiāo)缸活塞向下帶動(dòng)定位銷(xiāo)從定位孔中拔出，到達(dá)下運(yùn)動(dòng)極限位置后，由感應(yīng)開(kāi)關(guān)檢測(cè)到位信號(hào)，通知數(shù)控系統(tǒng)可以進(jìn)行鞍座與床鞍的放松，此時(shí)兩位正在電控電磁闊盯8得電動(dòng)作，鎖緊薄壁缸中高壓氣體放出，鎖緊活塞彈性變形囚復(fù)，使鞍座與床鞍分離。該位置由于受結(jié)構(gòu)限制，檢測(cè)放松與鎖緊信號(hào)較困難，故采用可調(diào)工作點(diǎn)的壓力繼電器YK2檢測(cè)壓力信號(hào)，并以此信號(hào)作為位置檢測(cè)信號(hào)。該信號(hào)送人數(shù)控系統(tǒng)，控制鞍座進(jìn)行回轉(zhuǎn)動(dòng)作，鞍座在電動(dòng)機(jī)、同步帶、蝸桿-蝸輪機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)達(dá)到預(yù)定位置時(shí)，由感應(yīng)開(kāi)關(guān)發(fā)出到位信號(hào)，停止轉(zhuǎn)動(dòng)，完成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的初次定位。電磁閥HF7斷電，插銷(xiāo)缸下腔通人高壓氣，活塞帶動(dòng)插銷(xiāo)向上運(yùn)動(dòng)，插入定位孔，進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的精確定位。定位銷(xiāo)到位后，感應(yīng)開(kāi)關(guān)發(fā)信通知鎖緊缸鎖緊，電磁閥舊3失電，鎖緊缸充入高壓氣體，鎖緊活塞變形，YK2檢測(cè)到壓力達(dá)到預(yù)定值后，即是鞍座與鞍床夾緊完成。至此，整個(gè)鞍座回轉(zhuǎn)動(dòng)作完成。另外，在該定位支路中， DJ9、DJIO是為避免插銷(xiāo)沖擊損壞而設(shè)置的調(diào)節(jié)上升、下降速度的單向節(jié)流閥。
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