数控机床的机械结构课件

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1、第六章数控机床的机械结构机床本体是数控机床的主体部分。来自于数控装置的各种运动和动作指令，都必须由机床本体转换成真实的、准确的机械运动和动作，才能实现数控机床的功能，并保证数控系统性能的要求。数控机床的本体由下列各部分组成：1.机床基础件，床身，底座，立柱，滑座，工作台等。支承作用。2.主传动系统，实现主运动。3.进给系统，实现进给运动。4.实现某些部件动作和某些辅助功能的装置，液压，气动，润滑，冷却，防护，排屑。5.实现工件回转、分度定位的装置和附件，回转工作台。6.刀库、刀架和自动换刀装置（ATC）7.托盘交换装置(APC

2、)8.特殊功能装置，如刀具破损监测、精度检测和监控装置等。其中，1—4为基本件，5—8为可选件。6/27/202116-1数控机床的结构要求主要结构特性：静刚度、抗振性、热稳定性、低速运动的平稳性、运动时的摩擦特性、几何精度、传动精度。一、提高机床结构的静刚度静刚度：在切削力和其他力的作用下，机床抵抗变形的能力。合理设计基础件的界面形状和尺寸，采用合理的筋板结构图5-1图5-2图5-3图5-4采用合理的结构布局，改善受力状态，提高机床的静刚度图5-5图5-6补偿有关零、部件的静力变形图5-7提高机床部件的接触刚度采用钢板焊接结

3、构6/27/20212二、提高机床结构的抗振性基础件内腔充填泥芯、混凝土等阻尼材料。图5-9表面采用阻尼涂层采用新材料制造基础件充分利用结合面间的阻尼三、减少机床的热变形改进机床布局和结构设计采用热对称结构图5-9采用预拉伸的滚珠丝杠结构在机床布局时，尽量减少内部热源图5-10控制温升热变形补偿图5-116-1数控机床的结构要求6/27/20213四、改善运动导轨副的摩擦特性一）塑料滑动导轨主要有导轨软带和导轨涂层，常与铸铁或钢导轨配成导轨副聚四氟乙烯导轨软带摩擦特性好图5-12耐磨性好减振性好工艺性好图5-13环氧型耐磨导轨

4、涂层抗压强度高摩擦特性好图5-12耐磨性好具有良好的可加工性稳定性好涂层工艺图5-146-1数控机床的结构要求6/27/20214二）滚动导轨滚动导轨块图5-15直线滚动导轨图5-16主要特点：对安装基面的要求不高；制造精度高可高速运行，运行速度可大于60m/min能长时间保持高精度可预加负载，提高刚度抗振性不如滑动导轨，不宜用在有过大振动和冲击的机床上。6-1数控机床的结构要求6/27/20215三）静压导轨在两个相对运动的导轨面间通以压力油，将运动件浮起，使导轨面间处于纯液体摩擦状态。图5-176-1数控机床的结构要求6/

5、27/202166-2数控机床的主运动与主轴部件数控机床主运动的特点：主轴转速更高、变速范围更宽、消耗功率更大一、数控机床主运动的参数运动参数：是指主轴转速和变速范围。动力参数：是指主运动的功率。主轴转速和调速速范围主轴转速：r/min主轴最低转速：r/min主轴最高转速：r/min调速范围：数控机床的调速范围宽，一般Rn>100，有时甚至Rn>10006/27/20217主运动的功率扭矩特性PZ----切削力切向分力（N）;V----切削速度（m/min）;T----切削扭矩（N·m）;n----主轴转速（r/min）;功率

6、扭矩特性曲线6-2数控机床的主运动与主轴部件6/27/20218二、主运动的传动与变速主运动的传动形式带有变速齿轮的主传动特点：齿轮变速组即可降速，扩大输出扭矩和恒功率变速范围，适用于大中型机床。6-2数控机床的主运动与主轴部件通过皮带传动的主传动特点：传动平稳、结构简单、输出扭矩和变速范围小，适用于小型机床6/27/20219电机直接驱动的主传动精密联轴器连接：结构紧凑、传动效率高，但主轴的转速和扭矩与电机完全一致，低速性能的改善是其广泛应用的关键。6-2数控机床的主运动与主轴部件内装电机主轴：主轴部件结构紧凑、重量轻、惯量

7、小，振动噪声小、动态响应特性和刚度好。但发热对主轴精度影响较大。用于立式加工中心的内装电机主轴如图（最高转速可达20000rpm）6/27/202110主传动的自动变速无级调速：一般由电机调速与齿轮变速实现联合调速自动变速：齿轮变速组的自动变速一般由液压拨叉或电磁离合器自动操纵。图5-21为某数控车床电机与齿轮联合调速主传动系统6-2数控机床的主运动与主轴部件6/27/202111液压变速机构图5-21所示三联滑移齿轮的液压变速原理如下6-2数控机床的主运动与主轴部件对应的动作示意图如下6/27/2021126-2数控机床的主

8、运动与主轴部件三联滑移齿轮液压变速动作示意图6/27/202113电磁离合器变速6-2数控机床的主运动与主轴部件6/27/202114电磁离合器种类：摩擦片式牙嵌式两种无滑环摩擦片式电磁离合器特点：可在运转中变速、具有过载保护功能，但尺寸大、摩擦发热大。6-2数控机床的主运动