数控技术 第2版 教学课件 作者 龚仲华 第二章　数控机床的机械结构.ppt

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1、第二章　数控机床的机械结构第一节　概　　述第二节　数控机床的总体布局第三节　数控机床的主传动系统第四节　数控机床的进给传动系统第五节　数控机床的导轨第六节　数控机床的自动换刀装置第七节　数控机床的回转工作台第一节　概　　述一、数控机床机械结构的主要特点二、数控机床对机械结构的基本要求三、提高数控机床性能的措施一、数控机床机械结构的主要特点1.结构简单、操作方便、自动化程度高2.广泛采用高效、无间隙传动装置和新技术、新产品3.具有适应无人化、柔性化加工的特殊部件4.对机械结构、零部件的要求高1.结构简单

2、、操作方便、自动化程度高数控机床需要根据数控系统的指令，自动完成对进给速度、主轴转速、刀具运动轨迹以及其他机床辅助机能(如自动换刀、自动冷却等)的控制。它必须利用伺服进给系统代替普通机床的进给系统，并可以通过主轴调速系统实现主轴自动变速。2.广泛采用高效、无间隙传动装置和新技术、新产品数控机床进行的是高速、高精度加工，在简化机械结构的同时，对于机械传动装置和元件也提出了更高的要求。高效、无间隙传动装置和元件在数控机床上得到了广泛的应用。如滚珠丝杠副、塑料滑动导轨、静压导轨、直线滚动导轨等高效执行部件，

3、不仅可以减少进给系统的摩擦阻力、提高传动效率，而且还可以使运动平稳和获得较高的定位精度。3.具有适应无人化、柔性化加工的特殊部件“工艺复合化”和“功能集成化”是无人化、柔性化加工的基本要求，也是数控机床最显著的特点和当前的发展方向。4.对机械结构、零部件的要求高高速、高效、高精度的加工要求，无人化的管理以及工艺复合化、功能集成化，一方面可以大大提高生产率，同时，也必然会使机床的开机时间、工作负载随之增加，机床必须在高负载下，长时间可靠工作。因此，对组成机床的各种零部件和控制系统的可靠性要求很高。二、数

4、控机床对机械结构的基本要求1.具有较高的静、动刚度和良好的抗振性2.具有良好的热稳定性3.具有较高的运动精度与良好的低速稳定性4.具有良好的操作、安全防护性能1.具有较高的静、动刚度和良好的抗振性机床的刚度反映了机床结构抵抗变形的能力。机床变形所产生的误差，通常很难通过调整和补偿的办法予以彻底解决。2.具有良好的热稳定性机床的热变形是影响机床加工精度的主要因素之一。由于数控机床的主轴转速、快进速度都远远高于普通机床，机床又长时间处于连续工作状态，电动机、丝杠、轴承、导轨的发热都比较严重，加上高速切削产

5、生的切屑影响，使得数控机床的热变形影响比普通机床要严重得多。3.具有较高的运动精度与良好的低速稳定性利用伺服系统代替普通机床的进给系统是数控机床的主要特点。伺服系统的最小移动量(脉冲当量)，一般只有0.001mm，甚至更小；最低进给速度，一般只有1mm/min，甚至更低。这就要求进给系统具有较高的运动精度，良好的跟踪性能和低速稳定性，才能对数控系统的位置指令作出准确的响应，从而得到要求的定位精度。4.具有良好的操作、安全防护性能方便、舒适的操作性能，是操作者普遍关心的问题。在大部分数控机床上，刀具和工

6、件的装卸、刀具和夹具的调整，还需要操作者完成，机床的维修更不可能离开人，而且由于加工效率的提高，数控机床的工件装卸可能比普通机床更加频繁，因此良好的操作性能是数控机床设计时必须考虑的问题。三、提高数控机床性能的措施1.合理选择数控机床的总体布局2.提高结构件的刚度3.提高机床抗振性4.改善机床的热变形5.保证运动的精度和稳定性1.合理选择数控机床的总体布局机床的总体布局直接影响到机床的结构和性能。合理选择机床布局，不但可以使机械结构更简单、合理、经济，而且能提高机床刚性，改善机床受力情况，提高热稳定性

7、和操作性能，使机床满足数控化的要求。如：在数控车床上采用斜床身布局，可以改善受力情况，提高床身的刚度，提高操作性能。2.提高结构件的刚度结构的刚度直接影响机床的精度和动态性能。机床的刚度主要决定于组成机械系统的部件质量、刚度、阻尼、固有频率以及负载激振频率等。3.提高机床抗振性高速转动零件的动态不平衡力与切削产生的振动，是引起机床振动的主要原因。提高数控机床抗振性的措施主要有：对机床高速旋转部件，特别是主轴部件进行动平衡，对传动部件进行消隙处理，减少机床激振力；提高机械部件的静态刚度和固有频率，避免共

8、振；在机床结构大件中充填阻尼材料，在大件表面喷涂阻尼涂层抑制振动等。4.改善机床的热变形引起机床热变形的主要原因是机床内部热源发热、摩擦以及切削产生的发热。减少机床热变形的措施主要有：采用伺服电动机和主轴电动机、变量泵等低能耗执行元件，减少热量的产生；简化传动系统的结构，减少传动齿轮、传动轴，采用低摩擦因数的导轨和轴承，减少摩擦发热；改善散热条件、增加隔热措施、对发热部件(如：电柜、丝杠、油箱等)进行强制冷却，吸收热量，避免温升；采用对称结构设计，使部件