数控机床机械结构及主要部件需求预测与生产规划

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1、7.1概述7.2数控机床的布局特点7.3数控机床的主运动结构7.4进给系统的机械传动结构7.5数控机床的刀具交换装置7.6机床床身7.7刀具系统7.8夹具及附件第7章数控机床机械结构及主要部件本章主要内容7.1概述机床数控技术由机械技术、控制技术和外围技术三大部分组成，其中，控制技术和外围技术在前几章已做了介绍，本章主要介绍数控机床的机械结构及主要部件。数控机床的机床本体（主要是机械传动结构及功能部件）的设计可靠性在很大程度上也决定了整机的可靠性。数控机床的功能部件包括滚珠丝杆、滚动导轨、数控车床转塔刀

2、架、加工中心的刀库和机械手等。7.1.1数控机床机械结构特点与普通机床相比，数控机床在结构上进行了改进，主要表现在以下几个方面：（1）主传动装置多采用无级变速或分段无级变速方式，可利用程序控制主轴的变向和变速，主传动具有较宽的调速范围，数控机床的机械传动结构大为简化，传动链也大大缩短。有些数控机床的主传动系统已开始采用结构紧凑及性能优异的电主轴。（2）为减小摩擦、消除传动间隙和获得更高的加工精度，更多地采用了高效传动部件，进给传动装置中广泛采用无间隙滚珠丝杠传动和无间隙齿轮传动，利用贴塑导轨或静压导轨来

3、减少运动副的摩擦力，提高传动精度。有些数控机床的进给部件直接使用直线电机驱动，从而实现了高速、高灵敏度伺服驱动。（3）为适应连续的自动化加工和提高加工生产率，数控机床机械结构具有较高的静、动态刚度和阻尼精度，以及较高的耐磨性，而且热变形小；床身、立柱、横梁等主要支承件采用合理的截面形状，且采取一些补偿变形的措施，使其具有较高的结构刚度。（4）为了改善劳动条件、减少辅助时间、改善操作性、提高劳动生产率，加工中心刀库采用了刀具自动夹紧装置与自动换刀装置及自动排屑装置等辅助装置，可进行多工序、多面加工，大大提

4、高了生产率。7.1.2数控机床对机械结构的要求根据数控机床的适用场合和机构特点，对数控机床结构提出以下要求：（1）较高的机床静、动刚度（2）减少机床的热变形（3）减少运动间的摩擦和消除传动间隙（4）提高机床的寿命和精度保持性（5）减少辅助时间和改善操作性能数控机床的性能指标种类项目含义影响精度指标定位精度数控机床工作台等移动部件在确定的终点所达到的实际位置的水平直接影响加工零件的位置精度重复定位精度同一数控机床上，应用相同程序加工一批零件所得连续质量的一致程度影响一批零件的加工一致性和稳定性分度精度分度

5、工作台在分度时，理论要求回转的角度值和实际回转角度值的差值。影响零件加工部位的空间位置及孔系加工的同轴度分辨率指数控机床对两个相邻的分散细节间可分辨的最小间隔，即认识识别的最小单位的能力决定机床的加工精度和表面质量脉冲当量执行运动部件的移动量决定机床的加工精度和表面质量坐标轴可控轴数机床数控装置能控制的坐标数目影响机床功能、加工适应性和工艺范围联动轴数机床数控装置控制的坐标轴同时到达空间某一点的坐标数目影响机床功能、加工适应性和工艺范7.2数控机床的布局特点数控机床的结构性能数控机床的结构性能和布局特点

6、数控机床的结构性能一、对数控机床结构的基本要求：1、有良好的静刚度、动刚度2、有更小的热变形3、有良好的低速运动性能4、有更好的宜人性数控机床的结构性能1、有良好的静刚度、动刚度良好的静刚度、动刚度是数控机床保证加工精度及其精度保证特性的关键因素之一。与普通机床相比，其静刚度、动刚度应提高50%以上。为使数控机床具有良好的静刚度，应注意合理选择构件的结构形式，如基础件采用封闭的完整箱体结构，构件采用封闭式截面，合理选择及布局隔板和筋条（图2-3、2-4），尽量减小接合面，提高部件间接触刚度等；合理进行结

7、构布局（图2-5）；采取补偿构件变形的结构措施（图2-6）。1、有良好的静刚度、动刚度1、有良好的静刚度、动刚度提高数控机床动刚性则可通过改善机床阻尼特性（如填充阻尼材料）来提高抗振性；在床身表面喷涂阻尼涂层；采用新材料（如人造花岗石，混凝土等）等方法实现。1、提高静、动刚度的措施（1）提高静刚度的措施1）基础大件采用封闭整体箱形结构2）合理布置加强筋3）提高部件之间的接触刚度。（2）提高动刚度的措施1）改善机床的阻尼特性（如填充阻尼材料）2）床身表面喷涂阻尼涂层3）充分利用结合面的摩擦阻尼4）采用新材

8、料，提高抗震性数控机床的结构性能2、有更小的热变形数控机床加工中的摩擦等均会引起温升及变形而影响加工精度。为确保加工精度，在数控机床结构布局设计中可考虑尽量采用对称结构（如对称立柱等），进行强制冷却（如采用空冷机），使排屑通道对称布置等措施。数控机床的结构性能3、有良好的低速运动性能数控机床各坐标轴进给运动的精度及其灵敏性亦极大地影响到零件加工精度，要提高数控机床的运动精度可采取降低执行件的质量，减小静、动摩擦系数之差，清除传动件间间隙，提