数控机床机械结构设计.ppt

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1、数控机床机械结构及常见故障分析主要内容一.数控机床的构成与分类二.数控机床的机械结构三.数控车床介绍四.数控加工中心和数控铣床介绍五.数控机床的辅助装置一.数控机床的构成与分类（一）.数控机床的构成数控机床一般由下列几个部分组成1.主机是数控机床的主体，包括床身、立柱、工作台、主轴、进给机构等机械部件。2.CNC装置（控制装置）是数控机床的核心，包括硬件和相应的软件等部分。3.驱动装置是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给驱动单元、主轴电机、进给电机等等。4.数控机床的辅助装置指数控机床的一些必须的配套部件，用

2、以保证数控机床的正常运行。如液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和分度头，还包括刀具及监控检测装置等立式加工中心主机床身拖板（床鞍）工作台立柱主轴主轴箱刀库卧式加工中心主机全功能数控车床主机床身部件进给丝杠直线导轨组件润滑系统（二）.数控机床的分类目前，为了研究数控机床，可从不同的角度对数控机床进行分类1.按控制系统的特点分类1）点位控制数控2）直线控制数控机床3）轮廓控制的数控机床2.按照可联动（同时控制）轴数分按照可联动（同时控制）且相互轴数，可以分为2轴控制、2.5轴控制、3轴控制、4轴控制、5轴控制等。3.

3、按执行机构的伺服系统类型分类1）开环伺服系统数控机床2）半闭环伺服系统数控机床3）闭环伺服系统数控机床开环数控系统没有位置测量装置，信号流是单向的（数控装置进给系统），故系统稳定性好。电机机械执行部件A相、B相C相、…f、nCNC插补指令脉冲频率f脉冲个数n换算脉冲环形分配变换功率放大半闭环数控系统半闭环数控系统的位置采样点如图所示，是从驱动装置(常用伺服电机)或丝杠引出，采样旋转角度进行检测，不是直接检测运动部件的实际位置。位置控制调节器速度控制调节与驱动检测与反馈单元位置控制单元速度控制单元++--电机机械执行部件CN

4、C插补指令实际位置反馈实际速度反馈全闭环数控系统全闭环数控系统的位置采样点如图的虚线所示，直接对运动部件的实际位置进行检测。位置控制调节器速度控制调节与驱动检测与反馈单元位置控制单元速度控制单元++--电机机械执行部件CNC插补指令实际位置反馈实际速度反馈二.数控机床的机械结构（—）数控机床机械结构的主要组成数控机床的机械结构，除机床基础件外，由下列各部分组成：1.主传动系统；2.进给系统；3.实现工件回转、定位的装置和附件；4.实现某些部件动作和辅助功能的系统和装置如液压、气动、润滑；冷却等系统和排屑、防护等装置；5.刀架

5、或自动换刀装置(ATC)；6.自动托盘交换装置(APC)；7.特殊功能装置如刀具破损监控、精度检测和监控装置等；8.为完成自动化控制功能的各种反馈信号装置及元件。机床基础件或称机床大件，通常是指床身、底座、立柱、横梁、滑座、　工作台等。它是整台机床的基础和框架。机床的其他零、部件，或者固定在基础件上，或者工作时在它的导轨上运动。其他机械结构组成则按机床的功能需要选用。如一般的数控机床除基础件外，还有主传动系统，进给系统以及液压、润滑、冷却等其他辅助装置，这是数控机床机械结构的基本构成。加工中心则至少还应有ATC，有的还有双工

6、位APC等。柔性制造单元(FMC)除ATC外还带有工位数较多的APC，有的甚至还配有用于上下料的工业机器人。（二）.数控机床机械结构的特点1）机床刚度的基本概念机床的刚度是机床的技术性能之一，它反映了机床结构抵抗变形的能力。根据机床所受载荷性质的不同，机床在静态力作用下所表现的刚度称为机床的静刚度；机床在动态力作用下所表现的刚度称为机床的动刚度。2）提高数控机床结构刚度的常用措施（1）提高机床构件的静刚度和固有频率。常用方法有合理布置的筋板结构；设置卸荷装置来平衡载荷以补偿有关零、部件的静力变形；改善构件间的接触刚度或构件与

7、地基联结处的刚度等。（2）改善机床结构的阻尼特性。常用方法有大件内腔充填泥芯和混凝土等阻尼材料，在振动时利用相对摩擦来耗散振动能量；在大件表面采用阻尼涂层；充分利用接合面间的摩擦阻尼；采用新材料和钢板焊接结构等。1.高刚度和高抗振性2.减少机床热变形的影响机床的热学特性是影响加工精度的重要因素之一。由于数控机床主轴转速、进给速度远高于普通机床，而大切削用量产生的炽热切削对工件和机床部件的热传导影响远较普通机床严重，而热变形对加工精度的影响往往难以由操作者修正。因此，减少数控机床热变形影响的措施应予特别重视。常用的措施有下列几

8、种：1）改进机床布局和绪构设计。如对热源来说比较对称的采用热对称结构；数控车床采用采用倾斜床身、平床身和斜滑板结构；某些重型数控机床由于结构限制采用热平衡措施。2）控制温升。对机床发热部分（如主轴箱、静压导轨液压油等）采取散热、风冷和液冷等控制温升的办法来吸收热源发出的热量，是在各类数控机