数控机床的结构讲义课件(.ppt

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1、第二章数控机床的结构学习目的与要求第一节数控机床的结构要求第二节数控机床主传动系统和及主轴部件第三节数控机床进给系统第四节数控机床回转工作台第五节数控加工使用的刀具及自动换刀系统第六节数控加工用辅助装置小结2021/9/19第二章数控机床的结构学习目的与要求：本章主要学习和掌握数控机床的结构要求，数控机床主传动系统和及主轴部件，数控机床进给系统，数控机床回转工作台，数控加工使用的刀具及自动换刀系统和数控加工用辅助装置等知识和概念。2021/9/19第一节数控机床的结构要求一、模块化和机电一体化二、提高机床的静、动刚度三、减少热变形四、减少运动件的摩擦和消除传动间隙五、提高

2、机床的寿命和精度保持性六、减少辅助时间，改善操作性2021/9/19第一节数控机床的结构要求一、模块化和机电一体化1.模块化设计可灵活配置数控机床以满足用户各种不同的功能要求。既客户在规格方面具有更多的选择余地，又尽可能不为多余的功能承担额外的费用。如床身、立柱、主轴箱、工作台、刀架系统及电气总成等部件都做成可选配的基本单元。2.机电一体化是指在整个数控机床功能的实现以及总体布局方面必须综合考虑机械和电气两方面的有机结合。如数控机床的主轴系统已不再是单纯的齿轮和带轮的机械传动，而更多的是由交流伺服电动机为基础的电主轴。2021/9/19第一节数控机床的结构要求二、提高机床

3、的静、动刚度1.提高数控机床主轴的刚度，采用三支承结构、双列短圆柱滚子轴承和角接触向心推力轴承，以减小主轴的径向和轴向变形。2021/9/19第一节数控机床的结构要求二、提高机床的静、动刚度2.采用加强肋板结构提高机床大件的刚度。如立柱增加十字形肋板后，质量增加不多，而扭转刚度提高了17倍。加强肋类型相对质量相对弯曲刚度相对扭曲刚度a111b1.241.171.38c1.341.218.86d1.641.3217.72021/9/19第一节数控机床的结构要求二、提高机床的静、动刚度3.采用液力平衡或重块来减少构件的变形。2021/9/19第一节数控机床的结构要求二、提高机

4、床的静、动刚度4.增大刀架底座的尺寸提高刀架刚度。如减小a/b的数值。2021/9/19第一节数控机床的结构要求二、提高机床的静、动刚度5.通过刮研或预加载荷来增加机床各部件的接触面积，即提高机床的接触刚度和承载能力。6.提高系统的静刚度、增加阻尼以及调整构件的质量和自振频率（小故事）来改善机床的动态特性。如钢板的焊接结构既可以增加静刚度，减小结构质量，又可以增加构件本身的阻尼；封砂铸件也有利于振动的衰减。7.对旋转零部件进行动平衡，以减少强迫振动源；或者用弹性材料将振源隔离，以减少振源对机床的影响。2021/9/19第一节数控机床的结构要求三、减少机床的热变形热变形对加

5、工精度的影响2021/9/19第一节数控机床的结构要求三、减少机床的热变形1.减少发热分离热源：从主机中分离出热源，如电动机、变速箱、液压装置及油箱等应外置。改善润滑：对不能与主机分离的热源，如主轴轴承、丝杆螺母副、高速运动导轨副等，则必须改善其摩擦特性和润滑条件，以减少机床内部的发热。2.控制温升（小故事）散热、冷却：在机床的发热部位进行强制冷却。升温：在机床低温部分加热，使机床各部分温度、热变形趋于一致。2021/9/19第一节数控机床的结构要求三、减少机床的热变形3.改善机床结构采用双立柱、对称结构：受热后的主轴轴线除了产生垂直方向的平移外，其他方向的变形很小，而垂

6、直方向的轴线移动可以方便地用一个坐标的修正量进行补偿。使主轴的热变形方向与刀具的切入方向垂直：刀尖沿工件切向的偏移对工件径向尺寸的变化影响极小，几乎可以忽略。（下一页图2-5）用预拉伸来减少丝杆的热变形：这种方法是在加工滚珠丝杆时，使螺距略小于名义值，装配时对丝杆进行预拉伸，使其螺距达到名义值。当丝杆工作而受热，丝杆中的拉应力补偿了热应力，它既减少了热伸长的影响，又提高了丝杆的刚度。采用热位移调节元件或热位移补偿脉冲。2021/9/19第一节数控机床的结构要求三、减少机床的热变形3.改善机床结构2021/9/19第一节数控机床的结构要求三、减少机床的热变形3.改善机床结构

7、采用双立柱、对称结构：受热后的主轴轴线除了产生垂直方向的平移外，其他方向的变形很小，而垂直方向的轴线移动可以方便地用一个坐标的修正量进行补偿。使主轴的热变形方向与刀具的切入方向垂直：刀尖沿工件切向的偏移对工件径向尺寸的变化影响极小，几乎可以忽略。用预拉伸来减少丝杆的热变形：这种方法是在加工滚珠丝杆时，使螺距略小于名义值，装配时对丝杆进行预拉伸，使其螺距达到名义值。当丝杆工作而受热，丝杆中的拉应力补偿了热应力，它既减少了热伸长的影响，又提高了丝杆的刚度。采用热位移调节元件或热位移补偿脉冲。2021/9/19第一节数控机床的结构要