第5章 数控机床的机械结构ppt课件.ppt

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1、第5章数控机床的机械结构1数控机床对机械结构的要求2数控机床典型机械结构内容回顾：数控机床的组成输入输出设备机床检测反馈装置数控装置伺服系统数控机床的机械结构——1对机械结构的要求数控机床的机械结构——1对机械结构的要求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

2、（1）提高刚度的原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床身上（2）提高刚度

3、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（2）提高刚度的措施措施3增加导轨与支承件的连接部分的刚度连接刚度:支承件在连接处抵抗变形的能力,称为支承件的连接刚度.（2）提高刚度的措施措施4增加机床各部件的接触刚度和承载能力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（2）提高刚度的措施合理的结构布局（2）提高刚度的措施③

4、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（2）提高刚度的措施措施2采用封砂床身结构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，提高抗振性。（2）提高刚度的措施人造大理石床身（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

5、石床身（2）提高刚度的措施2、减少机床的热变形（1）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③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①控制温升措施通过散热和冷却方法②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采用排屑系统（2）减少热变形的措施：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柱措施1采用对称原则设计数控机床结构机床排屑系统措施2采用排屑系统倾斜床身措施2采用排屑系

6、统3、减少运动副的摩擦，提高传动精度措施1采用滚动导轨或静压导轨来减少摩擦副之间的摩擦措施2采用滚珠丝杠或无间隙齿轮传动—减小摩擦滚珠丝杠螺母副滚动导轨副4、提高机床寿命和精度保持性措施1采用耐磨性好的零部件措施2机床运动部件间具有良好的润滑5、安全防护和宜人的造型数控机床大都采用机、电、液、气一体化布局，全封闭或半封闭防护，机械结构大大简化，易于操作及实现自动化。便于操作的机床结构数控机床的机械结构——2典型机械结构1主传动系统2进给传动系统3自动换刀装置4回转工作台数控机床的机械结构——2典型机械结构刀库机械手2、对主传动的要求1、主传动的作用：产生主切削力足够的转速

7、范围足够的功率和扭矩各零部件应具有足够的精度、强度、刚度和抗振性噪声低、运行平稳一主传动系统3、主传动的变速方式采用变速齿轮传动采用同步齿形带传动采用主轴电机直接驱动（一体化主轴，电主轴）一主传动系统(1)电动机经齿轮变速传动主轴主轴电动机通过少数几对齿轮降速，使之成为分段无级变速。滑移齿轮的移位采用液压拨叉或电磁离合器控制。应用：大中型数控机床主轴电动机(2)电动机经带传动主轴主要应用在小型数控机床，可避免齿轮传动引起的振动和噪声，但它只适用于低扭矩特性要求的主轴。常用带：多楔带、同步带多楔带兼有v带和平带的优点，既有平带柔