数控机床的机械结构讲义课件((000002).ppt

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1、第四章数控机床的机械结构复习：输入装置输出装置计算机数控装置PLC主轴控制单元主轴机床伺服电机速度控制单元工作台位置检测反馈装置数控机床的组成数控机床的主要组成部分（1）主传动系统及主轴部分（使刀具或工件产生主切削运动）；（2）进给传动系统（使工件或刀具产生进给运动并实现定位）；（3）基础件（床身、立柱、滑座、工作台等）；（4）其他辅助装置（液压、气动、润滑、切削液等系统及装置）此外加工中心类数控机床还带有自动换刀系统；高级机床还有破损监测装置等。数控机床工作过程加工准备阶段机床调整阶段程序调试阶段试切加工阶段正式加工阶段检测数控机床的主要工艺特点与一

2、般机床相比，数控机床主要工艺特点如下：（1）自动化程度搞、柔性好。（2）加工精度高、质量稳定。（3）生产效率高§4-1对机械结构的要求一、数控机床的机械结构要求1、高精度2、高速度3、高自动化要求数控机床必须具有很高的强度、刚度和抗振性因此，数控机床的功能要求和设计要求与普通机床有较大的差异。数控机床的结构设计要求可以归纳为如下几方面：1、具有大切削功率，高的静、动刚度和良好的抗振性能；2、具有较高的几何精度、传动精度、定位精度和热稳定性；3、具有实现辅助操作自动化的结构部件。1、数控机床应具有更高的静、动刚度一、数控机床的机械结构要求（1）提高刚度的原

3、因在重载荷的作用下，机床的各部件、构件会受力变形，引起刀具和工件的相对位置的变化机床刚度差—影响机床抗振性刚度:是指支承件在恒定载荷或交变载荷作用下抵抗变形的能力(静刚度)(动刚度)（2）提高刚度的措施合理选择支承件的结构形式措施1支承件截面形状尽量选用抗弯的方截面和抗扭的圆截面或采用封闭型床身封闭整体箱形结构（2）提高刚度的措施措施2合理布置支承件隔板的筋条隔板的作用是将作用于支承板的局部载荷传递给其它壁板,从而使整个支承件承受载荷,提高支承件的自身刚度“T”形隔板连接，主要提高水平面抗弯刚度，对提高垂直面抗弯刚度和抗扭刚度不显著，多用在刚度要求不高的

4、床身上（2）提高刚度的措施“W”形隔板，能较大地提高水平面上的抗弯抗扭刚度，对中心距超过1500mm的长床身，效果最为显著（2）提高刚度的措施“”形隔板，在垂直面和水平面上的抗弯刚度都比较高，铸造性能好，在大中型车床上应用较多（2）提高刚度的措施斜向拉筋，床身刚度最高，排屑容易措施3增加导轨与支承件的连接部分的刚度（2）提高刚度的措施连接刚度:支承件在连接处抵抗变形的能力,称为支承件的连接刚度.措施4增加机床各部件的接触刚度和承载能力（2）提高刚度的措施采用刮研的方法增加单位面积上的接触点在结合面之间施加足够大的预加载荷,增加接触面积合理的结构布局（2

5、）提高刚度的措施合理的结构布局（2）提高刚度的措施采用补偿变形的措施（2）提高刚度的措施测出受力点的相对变形的大小和方向，或者预知构件的变形规律，就可采取补偿变形的方法消除受力变形的影响合理选用构件的材料措施1床身、立柱等支承件采用钢板或型钢焊接——增加刚度、减轻重量、提高抗振性（2）提高刚度的措施铸件:容易获得复杂结构的支承件,铸铁的内摩擦力大,阻尼系数大,振动的衰减性能好,成本低.铸件的周期较长,需做木型模,易产生缩孔、气泡等缺陷焊接件:钢材的强度比铸铁高，质量可比铸件减轻20%-50%，不需要木模和浇注，生产周期短，不易出现废品措施2采用封砂床身结

6、构（2）提高刚度的措施在铸件中不清除砂心，在焊接件中灌注混凝土或砂增加摩擦阻力人造大理石床身（混凝土聚合物）措施3采用混凝土、树脂混凝土或人造花岗岩作支承件的材料（2）提高刚度的措施天然大理石床身（2）提高刚度的措施高抗振性提高抗振性可以从动刚度和静刚度之间的关系体现：式中k——静刚度（）kd——动刚度（）D——阻尼比——频率比——激振力的振动频率（Hz）——机床结构系统的固有频率（Hz）（1）当=1，此时动刚度最小（kd=2Dk），=1附近成为共振区，绝对应该避免。（2）《1，即《此时动刚度接近静刚度（3）此时动刚度随增大而增大。因此，为了提高机床的动

7、刚度，应使机床主要构件的固有频率远离激振力频率。一、数控机床的机械结构要求2、减少机床的热变形（1）产生热变形的原因：内外热源的影响不能人工修正热变形误差（2）减少热变形的措施：减少发热—将热源从主机中分离出去措施1主运动采用直流或交流调速电动机进行无级调速——减少传动轴和传动齿轮数量——减少主传动箱内的发热量进行热变形补偿措施2采用低摩擦系数的导轨和轴承——采用滚动导轨、静压导轨或滚动轴承（2）减少热变形的措施：控制温升措施通过散热和冷却方法改善机床结构措施1采用对称原则设计数控机床结构措施2使机床主轴的热变形发生在刀具切入的垂直方向上措施3采用排屑系

8、统主轴冷却风管对机床热源进行强制冷却主轴冷却风管对机床热源进行强制冷却对称结构立