数控机床的机械结构课件

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1、第4章数控机床的机械结构4.1数控机床的总体结构4.2数控机床的主运动系统结构4.3数控机床的进给系统结构4.4数控机床的回转工作台4.5刀具及自动换刀系统4.6其它辅助机构4.1数控机床的总体结构1主传动系统；2进给传动系统;实现工件回转、定位的装置和附件；实现某些部件动作和辅助功能的系统和装置，如液压、气压、润滑、冷却等系统和排屑、防护等装置；刀库、刀架和自动换刀装置（ATC）；6自动托盘交换装置（APC）；特殊功能装置，如刀具破损监控、精度检测和监控装置等；为完成自动化控制功能的各种反馈信号装置及元件。数控机床的机械结构除机床基础件，由以下几部分组成机床基础件通常是指:床身底座立柱横梁

2、滑座工作台数控机床本体组成1-主轴头2-刀库3-立柱4-立柱底座5-工作台6-工作台底座立式数控铣床移动立柱卧式加工中心立式数控铣床数控机床数控车床的主要内部结构一、数控机床的主要技术参数允许最大工件回转半径；最大切削直径；最大切削长度；主轴转速范围；主轴通孔直径；刀架有效行程；快速移动速度；安装刀具数；选刀方式；主轴伺服电机；进给伺服电机；机床外形尺寸。（一）数控机床加工过程的特点：自动化程度高高的加工精度和切削效率多工艺和功能集成化高可靠性和精度保持性二、数控机床的结构要求（二）数控机床的对结构的要求：1、高的静、动刚度和良好的抗振性机床床身、导轨、工作台、刀架、主轴箱的几何精度与变形产

3、生的定位误差，取决于它们的结构刚度。提高刚度的措施有：G.合理选用构件的材料E.合理的结构布局F.采用补偿变形的措施H.通过加配重或液压平衡负载以减小有关零部件的静力变形I.通过在支承件内腔或表面填加阻尼材料等来改善阻尼特性，以增大动刚度A.合理选择支承件的结构形式B.合理布置支承件隔板的筋条结构C.增加导轨与支承件的连接部分的刚度D.增加机床各部件的接触刚度和承载能力高抗振性改善动态特性的措施是：提高系统的静刚度、增加阻尼（例如，采用三支承主轴，后支承就有利于消振）以及调整构件的质量和自振动频率，对高速回转部件或零件进行动平衡等。2、减少机床的热变形减小热变形的措施：（1）减少发热；机床内

4、部发热是产生热变形的主要热源，应当尽可能地将热源从主机中分离出去。主轴部件采用精密滚动轴承；进行润滑油润滑；采用静压轴承；避免使用摩擦力离合器。加工切屑也是一个热源，可在工作台或导轨上装设隔热板；使用切屑液。（2）控制温升通过良好的散热和冷却控制温升，减少热源影响。（3）改善机床结构采用热对称结构及热平衡措施，使机床主轴的热变形发生在刀具切入的垂直方向上，如下图所示；3、提高低速进给运动的平稳性和运动精度（1）影响低速爬行的因素：（2）防爬行措施：减少静动摩擦系数之差提高传动系统的传动刚度降低执行部件质量，在不降低静刚度的前提下，减轻重量可以提高构件的固有频率。4、提高机床的寿命和精度保持性

5、在设计上充分考虑各零部件的耐磨性，保证数控机床各部件的良好润滑。5、减少辅助时间，改善操作性，充分满足人性化的要求三、数控机床的总体布局（一）数控车床的总体布局（a）为水平床身-水平滑板，床身工艺性好，便于导轨面的加工，下部空间小，故排屑困难，刀架水平放置加大了机床宽度方向的结构尺寸；（b）为倾斜床身-倾斜滑板，排屑亦较方便，中小规格的数控车床其床身的倾斜度以60°为宜；（c）水平床身-倾斜滑板，具有水平床身工艺性好，宽度方向的尺寸小，且排屑方便，是卧式数控车床的最佳布局形式。（二）加工中心的总体布局结构1、卧式加工中心卧式加工中心的布局形式种类较多，其主要区别在于立柱的结构形式和X、Z坐标

6、轴的移动方式上（Y轴移动方式无区别）。单立柱框架结构双立柱常用的立柱下页上页返回图库Z坐标轴的移动方式有工作台移动式和立柱移动式两种。以上基本形式通过不同组合，还可以派生其他多种变形，如X、Z两轴都采用立柱移动，工作台完全固定的结构形式；或X轴为立柱移动、Z轴为工作台移动的结构形式等。下页上页返回图库卧式加工中心常见的布局形式中，a结构形式和传统的卧式镗床相同，多见于早期的数控机床或数控化改造的机床；b采用框架结构双立柱、Z轴工作台移动式布局，为中、小规格卧式数控机床常用的结构形式。c采用T形床身、框架结构双立柱、立柱移动式（Z轴）布局，为卧式数控机床典型结构。框架结构双立柱采用了对称结构，

7、主轴箱在两立柱中间上、下运动，与传统的主轴箱侧挂式结构相比，大大提高了结构刚度。另外，主轴箱是从左、右两导轨的内侧进行定位，热变形产生的主轴轴线变位被限制在垂直方向上，因此，可以通过对Y轴的补偿，减小热变形的影响。2、立式加工中心的总体布局结构图a所示的结构形式是常见的工作台移动式立式加工中心的布局，为中、小规格机床的常用结构形式；图b在Y向是立柱移动；图c中X、Y、Z三轴都是立柱移动式的布局，多见于长床身（