数控机床讲义 6章.docx

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数控机床讲义6章

第六章数控机床的机械结构

第一节数控机床对结构的要求

数控机床是机电一体化的典型代表，其机械结构同普通机床有诸多相似之处。

一、数控机床及其加工过程的特点

1．自动化程度高

2．高的加工精度及切削效率

3．多工序和多功能集成

4．高的可靠性和精度保持性

二、数控机床对结构的要求

1．高的静、动刚度及良好的抗振性能

切削过程中的振动不仅影响工件的加工精度和表面质量，而且还会降低刀具寿命，影响生产率。

在传统机床上，操作者可以通过改变切削用量和改变刀具几何角度来消除或减少振动。

数控机床具有高效率的特点，应充分发挥其加工能力，在加工过程中不允许进行如改变几何角度等类似的人工调整。

合理地设计结构，改善受力情况，以便减少受力变形。

机床的基础大件封闭箱形结构（图7-1）

合理布置加强筋板以及加强构件之间的接触刚度，都是提高机车静刚度和故有频率的有利措施。

（图7-1a、b）

改善机床结构的阻尼特性，机床大件内腔填充阻尼材料，充分利用结合面间的摩擦阻尼以及采用新材料是提高机床动刚度的重要措施。

（图7-1c）。

2．良好的热稳定性

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，使工件与刀具之间的相对位置关系遭到破坏，从而影响工件的加工精度（图7-2）。

减小热变形主要从两个方面着手，一方面对热源采取液冷，风冷等方法来控制温升；另一方面就是改善机床结构。

3．高的运动精度和低速运动的平稳性

与传统机床不同，数控机床工作台的位移量是以脉冲当量作为它的最小单位，它常常以极低的速度运动（如在对刀，工件找正时），这时要求工作台对数控装置发出的指令要作出准确响应，这与运动件之间的摩擦特性有直接关系，（图7-3）示意了各种导轨的摩擦力和运动速度的关系。

传统机床所用的滑动导轨（图7-3a），其静摩擦力和动摩擦力相差较大，如果启动时的驱动力克服不了数值较大的静摩擦力，这时工作台并不能立即运动。

这个驱动力只能使有关的传动元件如电机轴齿轮，丝杠及螺母等产生弹性变形，而将能量储存起来。

当继续加大驱动力，使之超过静摩擦力时，工作台由静止状态变为运动状态，摩擦阻力也变为较小的动摩擦力，弹性变形恢复能量释放，使工作台突然向前窜动，产生“爬行”现象，冲过了给定位置而产生误差。

因此，作为数控机床的导轨，必须采取相应措施使静摩擦力尽可能接近动摩擦力。

由于静压导轨和滚动导轨的静摩擦力较小（如图7-3b、c），而且还由于润滑油的作用，使它们的摩擦力随运动速度的提高而加大，这就有效地避免了低速爬行现象，从而提高了数控机床的运动平稳性和定位精度，因此目前的数控机床普遍采用滚动导轨和静压导轨。

数控机床在进给系统中采用滚珠丝杠代替滑动丝杠。

对数控机床进给系统的另一个要求就是无间隙传动。

由于加工的需要，数控机床各坐标轴的运动都是双向的，传动元件之间的间隙无疑会影响机床的定位精度及重复定位精度。

因此，必须采取措施消除进给传动系统中的间隙，如齿轮副、丝杠螺母副的间隙。

4．充分满足人性化要求

由于数控机床是一种高速度效率机床，在一个零件的加工时间中，辅助时间也就是非切削时间占有较大比重，因此,压缩辅助时间可大大提高生产率。

目前已有许多数控机床采用多主轴、多刀架及自动换刀等装置，特别是加工中心，可在一次装夹下完成多工序的加工，节省大量装夹换刀时间。

第二节数控机床的布局特点

机床的布局对数控机床是十分重要的，它直接影响机床的结构和使用性能。

，数控机床的布局大部采用机，电，液，气一体化布局，全封闭或半封闭防护。

一、数控车床的布局结构特点

数控车床的床身结构利导轨有多种形式，主要有水平床身、倾斜床身以及水平床身斜滑板等（图7-4）。

水平床身加工工艺性好，其刀架水平放置，有利于提高刀架的运动精度，但这种结构床身下部空间小，排屑困难。

数控车床多采用自动回转刀架来夹持各种不同用途的刀具，受空间大小的限制，刀架的工位数量不可能大多。

数控车削中心是在数控车床的基础之上发展起来的，一般具有C轴控制（C轴是绕主轴的回转轴，并与主轴互锁），在数控系统的控制下，实现C轴Z轴插补或C轴X轴插补。

它的回转刀架还可安置动力刀具，使工件在一次装夹下，除完成一般车削外，还可在工件轴向或径向等部位进行钻铣等加工。

二、加工中心的布局结构特点

各种类型的加工中心，无论它们的布局形式是卧式还是立式，都是由基础部件，主轴部件、数控系统、自动换刀系统、自动交换托盘系统和辅助系统几大部分构成。

1．卧式加工中心

卧式加工中心通常采用移动式立柱，工作台不升降，T形床身。

T形床身可做成一体，这样刚度和精度保持性能比较好，当然其铸造和加工工艺性差些。

分离式T行床身的铸造和加工工艺性都大大改善，但连接部位要用定位键和专用的定位销定位，并用大螺栓紧固以保证刚度和精度，这种结构刚性大，热对称性好，稳定性高。

。

卧式加工中心各个坐标的运动可由工作台移动或由主轴移动来完成，也就是说某一方向的运动可以由刀具固定，工件移动来完成，或者是由工件固定，刀具移

动来完成。

图7-5为各坐标运动形式不同组合的几种布局形式。

2．立式加工中心

立式加工中心与卧式加工中心相比，结构简单，占地面积小，价格也便宜。

中小型立式加工中心一般都采用固定立柱式，因为主轴箱吊在立柱一侧，通常采用方

形截面框架结构、米字形或井字形筋板，以增强抗扭刚度，而且立柱是中空的，以放置主轴箱的平衡重。

立式加工中心通常也有三个直线运动坐标，由溜板和工作台来实现平面上X、Y两个坐标轴的移动。

图7-6为立式加工中心的几种布局结构，。

立式加工中心还可在工作台上安放一个第四轴A轴，可以加工螺旋线类和圆柱凸轮等零件。

3．五面加工中心与多坐标加工中心

五面加工中心具有立式和卧式加工中心的功能。

常见的有两种形式：

一种是主轴可做90度旋转（图7-7a），既可像卧式加工中心那样切削，也可像立式加工中那样切削：

另一种是工作台可带着工件一起做900的旋转（图7-7b），这样可工件一次装夹下完成除安装面外的所有五个面的加工，这是为适应加工复杂箱类零件的需要。

第三节数控机床的主运动部件

一、主传动变速（主传动链）

数控机床的加工工艺范围很宽，工艺能力强，因此其主传动要求较大的调速范围和较高的最高转速，以便在各种切削条件下获得最佳切削速度，从而满足加工精度、生产率的要求。

现代数控机床的主运动广泛采用无级变速传动，用交流调速电机或直流调速电机驱动，它们能方便地实现无级变速，且传动链短，传动件少，提高了变速的可靠性，其制造精度则要求很高。

数控机床的主轴组件具有较大的刚度和较高的精度，由于多数数控机床具有自动换刀功能，其主轴具有特殊的刀具安装和夹紧结构。

根据数控机床的类型与大小，其主传动主要有以下三种形式。

1．带有二级齿轮变速

如图7-9a所示，主轴电机经过二级齿轮变速，使主轴获得低速和高速两种转速系列，这是大中型数控机床采用较多的一种配置方式。

2．带有定比传动

如图7-9b所示，主轴电机经定比传动传递给主轴，定比传动采用齿轮传动或带传动。

3．由主轴电机直接驱动

如图7-9c所示，电机轴与主轴用联轴器同轴联接。

这种方式大大简化了主轴结构，有效地提高主轴刚度。

但主轴输出扭矩小，电机的发热对主轴精度影响大。

二、主轴（部件）结构

1．主轴的支承

图7-10为目前的数控机床主轴轴承配置三种主要形式。

图7-10a为前支承采用双列短圆柱滚子轴承和600度角接触双列向心推力球轴承，后支承采用成对向心

推力球轴承。

此种结构普遍应用于各种数控机床，其综合刚度高，可以满足强力切削要求。

图7-10b为前支承采用多个高精度向心推力球轴承，这种配置具有良好的高速性能，但它的承载能力较小，适用于高速轻载和精密数在机床。

图7-10c为前支承采用双列圆锥滚子轴承，后支承为单列圆锥滚子轴承，其径向和轴向刚度很高，能承受重载荷。

图7-11为立式加工中心主轴结构。

图7-12为卧式加工中心主轴结构。

2．主轴内部刀具自动夹紧机构

主轴内部刀具自动夹紧机构是数控机床特别是加工中心的特有机构。

当刀具由机械手或其他方法装到主轴孔后，其刀柄后部的拉钉便被送到主轴内拉杆的前端，当接到夹紧信号时，液压缸推杆向主轴后部移动，拉杆在碟形弹簧的作用下也向后移动，其前端圆周上的钢球或拉钩在主轴锥孔的逼迫下收缩分布直径，将刀柄拉钉紧紧拉住；当液压缸接到松刀信号时，推杆克服弹簧力向前移动，使钢球或拉钩的分布直径变大，松开刀柄，以便取走刀具。

另外，拉杆是空心的，为的是每次换刀时要用压缩空气清洁主轴孔和刀具锥柄，以保证刀具的准确安装。

3．主轴准停装置

主轴准停也叫主轴定向停止。

在加工中心等数控机床上，由于有机械手自动换刀，要求刀柄上的键槽对准主轴的端面键上，因此主轴每次必须停在一个固定准确的位置上，以便机械手换刀。

另外在镗孔时为不使刀尖划伤加工表面，在退刀时要让刀尖退出加工表面一个微小量，由于退刀方向是固定的，因而要求主轴也必须在一固定方向上停止。

另一方面，在加工精密的坐标孔时，由于每次都能在主轴固定的圆周位置上装刀，就能保证刀尖与主轴相对位置的一致性，从而减少被加工孔的尺寸误差。

主轴准停装置有机械式和电气式两种。

图7-11和图7-12主轴的准停装置。

第四节数控机床的进给运动系统

一、对进给系统的要求

被加工工件的轮廓精度和位置精度都要受到进给运动的传动精度，灵敏度和稳定性的直接影响。

对于闭环控制系统，还要在进给运动的末端加上位置检测系统，并将测量的实际位移反馈到控制系统中，以使运动更准确。

因此，进给运动的机械结构必须具备以下几个特点：

1．运动件间的摩擦阻力小

进给系统中的摩擦阻力，会降低传动效率，并产生热，特别是会影响系统的快速响应特性。

在由于爬行现象，必须有效地减少运动件之间的摩擦阻力。

2．消除传动系统中的间隙

进给系统的运动都是双向的，系统中的间隙使工作台不能马上跟随指令运动，造成系统快速响应特性变差。

3．传动系统的精度和刚度高

通常数控机床进给系统的直线位移精度达微米级，角位移达秒级。

进给传动系统的驱动力矩也很大，进给传动链的弹性变形会引起工作台运动的时间滞后，降低系统的快速响应特性，因此提高进给系统的传动精度和刚度是首要任务。

导轨结构及丝杠螺母、蜗轮蜗杆的支承结构是决定传动精度和刚度的主要部件。

对轴承、滚珠丝杠等预加载荷不仅可以消除间隙，而且还可以大大提高系统刚度。

此外，传动链中的齿轮减速可以减小脉冲当量，能够减小传动误差的传递，提高传动精度。

4．减小运动惯量，具有适当的阻尼

进给系统中每个零件的惯量对伺服系统的启动和制动特性都有直接影响，特别是高速运动的零件。

二、传动齿轮副

1．设计传动齿轮副应考虑的问题

在设计齿轮传动装置时，除考虑应满足强度、精度之外．还应考虑其速比分传动级数对传动的转动惯量和执行件的失动的影响。

增加传动级数，可以减小转动惯量。

但级数增加，使传动装置结构复杂，降低了传动效率，增大了噪声，同时也加大了传动间隙和摩擦损失，对伺服系统不利。

2．消除传动齿轮间隙的措施

由于数控机床进给系统的传动齿轮副存在间隙，在开环系统中会造成进给运动的位移值滞后于指令值；反向时，会出现反向死区，影响加工精度。

在闭环系统中，由于有反馈作用，滞后量虽可得到补偿，但反向时会使伺服系统产生振荡而不稳定。

为了提高数控机床伺服系统的性能，在设计时必须采取相应的措施。

使间隙减小到允许的范围内。

三、丝杠螺母副

1．滚珠丝杠螺母副

滚珠丝杠螺母副的结构原理示意图如图7-13所示。

在丝杠3和螺母1上都有半圆弧形的螺旋槽，当它们套装在一起时便形成了滚珠的螺旋滚道。

螺母上有滚珠回路管道b，将几圈螺旋滚道的两端连接起来构成封闭的循环滚道，并在滚道内装满滚珠2。

当丝杠旋转时，滚珠在滚道内既自转又沿滚道循环转动。

因而迫使螺母（或丝杠）轴向移动。

可知，滚珠丝杠螺母副中是滚动摩擦，它具有以下特点：

1）摩擦损失小，传动效率高。

2）丝杠螺母之间预紧后，可以完全消除间隙，提高了传动刚度；

3）摩擦阻力小，几乎与运动速度无关，动静摩擦力之差极小，能保证运动平稳，不易产生低速爬行现象。

4）不能自锁，有可逆性，因此丝杠使用时，应增加制动装置。

滚珠丝杠螺母副有两种结构形式：

滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的称为外循环式。

始终与丝杠保持接触的称内循环式。

外循环结构制造工艺简单使用较广泛。

其缺点是滚道接缝处很难做得平滑，影响滚珠滚动的平稳性，甚至发生卡珠现象，噪声也较大。

内循环反向器和外循环反向器相比，其结构紧凑定位可靠，刚性好，且不易磨损，返回滚道短，不易发生滚珠堵塞，摩擦损失也小。

其缺点是反向器结构复杂，制造较困难，且不能用于多头螺纹传动。

滚珠丝杠螺母副的预紧方法有三种，基本原理都是使两个螺母产生轴向位移，以消除它们之间的间隙和施加预紧力。

1）图7-14所示结构，是通过改变垫片的厚度，使螺母产生轴向位移。

这种结构简单可靠、刚性好，但调整较费时间，且不能在工作中随意调整。

2）图7-15所示为利用螺纹来调整实现预紧的结构，两个螺母以平键与外套相联，其中右边的一个螺母外伸部分有螺纹。

用两个锁紧螺母1、2能使螺母相对丝杠作轴向移动。

这种结构既紧凑，工作又可靠、调整也方便，故应用较广。

但调整位移量不易精确控制，因此，预紧力也不能准确控制。

3）图7-16所示为齿差式调整结构。

滚珠丝杠螺母副的精度标准为四级：

普通级P、标准级B、精密级J和超精密级C。

为提高传动刚度，不仅应合理确定滚珠丝杠螺母副的参数，螺母座的结构，丝杠两端的支承型式，它们与机床的连接刚度也很重要，常用的支承方式有下列几种，如图7-17所示。

a．一端装止推轴承如图a所示。

这种安装方式的承载能力小，轴向刚度低，仅适应于短丝杠。

b．一端装止推轴承，另一端装向心球轴承如图b所示。

滚珠丝杠较长时，一端装止推轴承固定，另一自由端装向心球轴承。

c．两端装止推轴承如图c所示。

将止推轴承装在滚珠丝杠的两端，并施加预紧拉力，有助于提高传动刚度。

但这种安装方式对热伸长较为敏感。

d．两端装止推轴承及向心轴轴承如图d所示。

为了提高刚度，丝杠两端采用双重支承，如止推轴承和向心球轴承，井施加预紧拉力。

这种结构方式可使丝杠的热变形转化为止推轴承的预紧力，但设计时要注意提高止推轴承的承载能力和支架刚度。

另外有一种滚珠丝杠专用轴承，如图7-18所示。

滚珠丝杠螺母副传动效率很高，但不能自锁，用在垂直传动或水平放置的高速大惯量传动中，必须装有制动装置。

2．静压丝杠螺母副

静压丝杠螺母副是在丝杠和螺母的接触面之间保持有一定厚度，且具有一定刚度的压力油膜，使丝杠和螺母之间由边界摩擦变为液体摩擦。

当丝杠转动时通过油膜推动螺母直线移动，反之，螺母转动也可使丝杠直线移动。

静压丝杠螺母的特点是：

1摩擦系数很小，仅为0.0005，比滚珠丝杠（摩擦系数为0．002～0．005）的摩擦损失还小，启动力矩很小，传动灵敏，避免了爬行；

2油膜层可以吸振，提高了运动的平稳性，由于油液不断流动，有利于散热和减少热变形，提高了机床的加工精度和表面质量；

3油膜层具有一定刚度，大大减小了反向间隙，同时油膜层介人螺母与丝杠之间，对丝杠的误差有“均化”作用，即丝杠的传动误差比丝杠本身的制造误差还小；

4承载能力与供油压力成正比，与转速无关。

（1）工作原理油膜在螺旋面的两侧，而且互不相通，如图7-19所示。

压力油经节流器进入油腔，并从螺纹根部与端部流出。

设供油压力为PH，经节流器后的压力为Pi（即油腔压力），当无外载时，螺纹两侧间隙h1=h2，从两侧油腔流出的流量相等，两侧油腔中的压力也相等，即P1＝P2。

这时，丝杠螺纹处于螺母螺纹的中间平衡状态的位置。

当丝杠或螺母受到轴向力F作用后，受压一侧的间隙减小，油腔压力P2增大。

相反的一侧间隙增大，而压力P1下降。

因而形成油膜压力差P=P2-P1，以平衡轴向力F。

平衡条件近似地表示为:

F＝（P2一P1）AnZ

油膜压力差力图平衡轴向力，使间隙差减小并保持不变，这种调节作用总是自动进行的。

（2）结构与类型如图7-20所示，8为丝杠，节流器7装在螺母1的侧端面，并用油塞6堵住，螺母全部有效牙扣上的同侧同圆周位置上的油腔共用一个节流器控制，每扣同侧圆周分布有三个油腔，螺母全长上有四扣，则应有三个节流器，每个节流器并联四个油腔，因此，两侧共有六个节流器。

从油泵来的油由螺母座4上的油孔3和5经节流器7进入螺母外圆面上的油槽12，再经孔11进入油腔10，油液经回油槽9从螺母端面流口油箱。

油孔2用于安装油压表。

螺纹面上油腔的联结形式与节流控制方式有两上种。

如图7-21所示。

图a中每扣螺纹每侧中径上开3-4个油腔，每个油腔用一个节流器控制，称为分散控制。

图b所示的油腔形式与上一种相同。

四、机床导轨

导轨主要用来支承和引导运动部件沿一定的轨道运动。

在导轨副中，运动的一方叫运动导轨，下动的一方叫做支承导轨。

1．对导轨的要求

1）导向精度高导向精度是指机床的运动部件沿导轨移动时的直线和它与有关基面之间的相互位置的准确性。

无论在空载或切削工件时导轨都应有足够的

导向精度，这是对导轨的基本要求。

2）耐磨性能好导轨的耐磨性是指导轨在长期使用过程中保持一定导向精度的能力。

3）足够的刚度导轨受力变形会影响部件之间的导向精度和相对位置，因此要求导轨应有足够的刚度。

4）低速运动平稳性要使导轨的摩擦阻力小，运动轻便，低速运动时无爬行现象。

5）结构简单、工艺性好导轨的制造和维修要方便，在使用时便于调整和维护。

2．导轨的种类和特点

导轨按运动轨迹可分为直线运动导轨和圆运动导轨；按工作性质可分为主运动导轨、进给运动导轨和调整导轨；按接触面的摩擦性质可分为滑动导轨，滚动导轨和静压导轨等三大类。

（1）滑动导轨滑动导轨具有结构简单。

制造方便、刚度好。

抗振性高等优点，是机床最广泛使用的导轨形式。

为提高滑动导轨的耐磨性或改善摩擦特性，可选用合适的导轨材料和相应的热处理及加工方法。

重型机床等产品上广泛采用工程塑料制造机床导轨。

①以聚四氟乙烯（PTFE）为基添加不同的填充料所构成的高分子复合材料。

这种材料具有良好的抗磨、减磨、吸振、消声的性能，适用工作温度范围广（－2000—2800◦C）动静摩擦系数很低且两者差别很小，防爬性能好，可在干摩擦下应用，能吸收外界进人导轨界面的硬粒，使配合导轨不至拉伤和磨损。

②以环氧树脂为基体，加人MoS2，胶体石墨TiO2等制成的抗磨涂层材料。

（2）滚动导轨

①滚动导轨的特点滚动导轨是在导轨面之间放置滚珠、滚柱（或滚针）等滚动体，使导轨面之间为滚动摩擦而不是滑动摩擦。

滚动导轨与滑动导轨相比优点是：

灵敏度高摩擦阻力小，且其动摩擦与静摩擦系数相差甚微因而运动均匀。

尤其是低速移动时，不易出现爬行现象；定位精度高，重复定位误差可达0.2µm。

牵引力小，移动轻便；磨损小，精度保持性好，寿命长。

但滚动导轨抗振性较差，对防护要求较高，结构复杂，制造比较困难，成本较高。

滚动导轨适用于机床的工作部件要求移动均匀，运动灵敏及定位精度高的场合。

③导轨的结构形式根据滚动体的类型，滚动导轨有下列三种结构形式

A滚珠导轨。

这种导轨的承载能力小，刚度低。

图7-22。

B滚柱导轨。

这种导轨的承载能力及刚度都比滚珠导轨大。

但对于安装的偏斜反应大，支承的轴线与导轨的平行度偏差不大时也会引起偏移和侧向滑动，这样会使导轨磨损加快或降低精度。

图7-23。

C.滚针导轨。

滚针导轨的滚针比滚柱的长径比大，滚针导轨的特点是尺寸小，结构紧凑。

根据滚动导轨是否预加负载，滚动导轨可分为预加负载和不预加负载两类。

预加负载的优点是提高导轨刚度。

但这种导轨制造比较复杂，成本较高。

预加负载的滚动导轨适用于颠覆力矩较大和垂直方向的导轨中，数控机床常采用这种导轨。

（3）静压导轨

静压导轨是将具有一定压力的油液，经节流器输送到导轨面上的油腔中，形成承载油膜将相互接触的导轨表面隔开，实现液体摩擦。

承载油膜有良好的吸振性，低速下不易产生爬行，所以在机床上得到日益广泛的应用。

这种导轨的缺点是结构复杂且需备置一套专门的供油系统。

静压导轨可分为开式和闭式两大类。

图7-24所示为开式静压导轨工作原理

图7-25为闭式液体静压导轨的工作原理图。

五、回转工作台

为了提高生产效率，扩大工艺范围，数控机床除了沿X、Y和Z三个坐标轴的直线进给运动之外，往往还带有绕X、Y和Z轴的圆周进给运动。

一般数控床的圆周进给运动由回转工作台来实现。

数控铣床的回转工作台除了用来进行各种圆弧加工或与直线进给联动进行曲面加工外，还可以实现精确分度，这给箱体零件的加工带来了便利。

对于自动换刀的数控机床来说，回转工作台已成为一个不可缺少的部件。

数控机床中常用的回转工作台有数控回转工作合和分度工作台两种。

第五节数控机床的自动换刀装置

数控机床的出现对提高生产率，改进产品质量以及改善劳动条件等已经发挥了重要的作用。

为了进一步压缩非切削时间，多数数控机床往往在一次装夹中完成多工序加工。

在这类多工序的数控机床中，必须带有自动换刀装置。

自动换刀装置应当满足换刀时间短、刀具重复定位精度高、足够的刀具储存量、刀库体积小以及安全可靠等基本要求。

一、自动换刀装置的形式

l回转刀架换刀

数控车床上使用的回转刀架是一种最简单的自动换刀装置。

可以设计成四方刀架和六角刀架等多种形式，分别安装着四把、六把或更多的刀具，并按数控装置的指令换刀。

回转刀架在结构必须具有良好的强度和刚，以承受粗加工时的切削抗力。

图7-26为数控车床的六角回转刀架，它适用于盘类零件的加工。

在加工轴类零件时，可以换用四方回转刀架。

由于两者底部的安装尺寸相同，更换刀架十分方便。

回转刀架的全部动作由液压系统通过电磁换向阀和顺序阀进行控制。

它的动作分为四个步骤：

（1）刀架抬起

（2）刀架转位

（3）刀架压紧销

（4）转位油缸复位

回转刀架除了采用液压缸驱动转位和定位销定位以外，还可以采用电机一马氏机构转位和鼠齿盘定位，以及其它转让和定位机构。

2更换主轴头换刀

在带有旋转刀具的数控机床中，更换主轴头是一种比较简单的换刀方式。

主轴头通常有卧式和立式两利而且常用转位来更换主轴头，以实现自动换刀。

在转塔的各个主轴头上，预先安装有各工序所需要的旋转刀具，当发出换刀指令时各主轴头依次地转到加工位置并接通主运动，使相应的主轴带动刀具旋转而其它处于不加工位置上的主轴都与主运动脱开。

图7-27为卧式八轴转塔头。

1主轴的回转运动由齿轮15输人。

当数控装置发出换刀指令时，先通过液压拨叉（图中未示出）将移动齿轮6与齿轮15脱离啮合，同时在中心液压缸13的上腔通压力油。

由于活塞杆和活塞12固定在底座上，因此中心液压缸13带着由两个止推轴承9和11支承的转塔刀架体10抬起，鼠齿盘7和8脱离啮合。

然后压力油进人转位油缸，推动活塞因条再经过中间齿轮（图中均未示出）使大齿轮5与转塔刀架体10一起回转45度，将下一工序的主轴转到工作位置。

转位结束之后，压力油进人中心液压缸13的下腔使转增头下降鼠齿盘7和8重新啮合，实现了精确的定位D在压力油的作用下，转塔头被压紧，转位液压缸退回原位。

最后通过液压拨叉拨动移动齿轮6使它与新换上的主轴齿轮15啮合。

为了改善主轴结构的装配工艺性，整个主轴部件装在套简4内，只要卸去螺钉17，就可以将整个部件抽出。

主轴前轴承18采用推孔双列圆柱滚子轴承，调整时先卸下端盖2，然后拧动螺母3，使内环作轴向移动，以便消除轴承的径向间隙。

为了便于卸出主轴锥孔内的刀具每根主轴都有操纵杆14，只要按压操纵杆，就能通过斜面推动顶杆16，顶出刀具。