数控机床的结构

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1、第六章　数控机床的结构目　　录6.1数控机床结构概述一、数控机床机械结构的主要组成二、数控机床对机械结构的基本要求三、数控机床的布局特点6.2数控机床的主传动系统一、主传动装置二、主轴结构6.3数控机床的进给传动系统一、进给传动系统的特点及基本型式二、丝杠螺母副三、回转工作台四、机床导轨五、数控机床进给系统的间隙消除6.4其他装置一、自动换刀装置二、排屑装置三、液压和气动装置引言普通机床的弱点:1)结构刚性不足;2)抗震性能差;3)滑动面的摩擦阻力较大;4)传动件中的间隙较大；5）电动机不能伺服驱动；6）加工精度和效率远远

2、不能满足要求。所以，不能简单地认为，在普通机床上增加一套数控装置，就变成了数控机床。6.1数控机床结构概述一、数控机床机械结构的主要组成数控机床的机械结构主要由下列几部分组成：1）机床的基础部件，包括床身、底座、立柱、横梁、滑座和工作台等。2）主传动系统(包括主轴部件)。3）进给传动系统。4）辅助功能系统和装置，如液压、气动、润滑、冷却、排屑、防护等。5）刀架或自动换刀装置（ATC）。6）自动交换工作台（APC）。7）特殊功能装置，如刀具破损监控、精度检查和监控装置。(应该不属于纯粹的机械结构，属于机电结构)8）各种检测反

3、馈装置(应该不属于机械结构)。二、数控机床对机械结构的基本要求1．数控机床及其加工过程的特点（1）结构简单、操作方便、自动化程度高（2）高的加工精度和切削效率（3）多工序和多功能集成（4）高的可靠性和精度保持性2．数控机床对机械结构的基本要求（1）高的动、静刚度和良好的抗振性能（2）良好的热稳定性（3）高的运动精度与良好的低速稳定性（4）良好的操作性能和安全防护性能三、数控机床的布局特点数控机床总体方案设计由下列三部分组成：1．数控车床的布局特点数控车床常见的布局型式水平床身数控车床常用于经济型、普及型数控车床以及数控改造

4、的车床。其结构特点是：制造水平床身的加工工艺性较好，部件精度较容易保证；其刀架水平布置，不受刀架、滑板自重的影响，有利于提高刀架的运动精度；但该结构床身下部空间小，排屑困难，且受热变形影响较大。　　性能要求较高的中、小型数控车床多采用倾斜床身或水平床身斜滑板结构。其结构特点是：占地面积小，易于排屑，便于操作与观察，易于安装上、下料机械手。还有一个优点是可采用封闭截面整体结构，提高床身的刚度。床身导轨倾斜角度有45°、60°和75°，但倾斜角度太大会影响导轨的导向性及受力情况。　　大型数控车床常采用立式床身布局。立式床身

5、的排屑性能最好；但受自重的影响最大，有时需要加平衡机构来消除。2．数控铣床、加工中心的布局特点（1）卧式数控镗铣床（加工中心）的常用布局型式卧式数控镗铣床（加工中心）常见的布局型式卧式加工中心双交换工作台布局（2）立式数控镗铣床（加工中心）的常用布局型式立式数控镗铣床（加工中心）常见的布局型式立式加工中心双交换工作台布局3．高速加工中心的布局特点（a）固定门式立柱布局　　　（b）“箱中箱”结构布局两种高速加工中心的布局型式高速切削概念始于1931年德国所罗门（CarlSalomon）博士的研究成果，21世纪初，高速切削技术

6、在工业发达国家得到普遍应用，正成为切削加工的主流技术。高速加工：集高速度、高精度、高刚度于一身。机床本体高速加工机床总体结构特点：　　（1）将三轴进给系统的结构全部（或大部分）移出工作台外，以最大限度减轻移动部件的质量和运动惯量，这也是高速加工中心结构布局设计的总原则。　　（2）改进基础件结构和材料　机床的基本结构有床身、底座和立柱等，高速切削会产生很大的附加惯性力，因而机床床身、立柱等必须具有足够的强度、刚度和高水平的阻尼特性。很多高速机床的床身和立柱材料采用聚合物混凝土（或人造花岗岩），这种材料阻尼特性为铸铁的7～

7、10倍，比重只有铸铁的1/3。提高机床刚性的另一个措施是改革床体结构，如将立柱和底座合为一个整体，使得机床可以依靠自身的刚性来保持机床精度。4．虚拟轴机床虚拟轴机床结构原理　　　　　　虚拟轴机床的布局型式虚拟轴机床是最近出现的一种全新概念的机床，它和传统的机床相比，在机床的机构、本质上有了巨大的飞跃，它的出现被认为是机床发展史上的一次重大变革。主要内容虚拟轴机床：设计巧妙的5杆并联机构电滚珠丝杠电主轴数控回转工作台6.2数控机床的主传动系统一、主传动装置1．数控机床主传动系统的特点（1）转速高、功率大（2）调速范围宽（3）

8、主轴能自动实现无级变速，转速变换迅速可靠（4）数控机床的主轴组件具有较大的刚度、较高的精度和耐磨性能（5）在加工中心上，还具有安装刀具和刀具交换所需的自动夹紧装置，以及主轴定向准停装置，以保证刀具和主轴、刀库、机械手的准确动作。（6）为了扩大机床功能，一些数控机床的主轴能实现C轴功能（主轴回转角度的控制