数控机床的机械结构ppt课件.ppt

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1、第7章数控机床的机械结构7.1数控机床的机械结构简介现代数控机床，特别是加工中心，无论是其支撑部件、主传动系统、进给传动系统、刀具系统和辅助功能等部件结构，还是整体布局，外部造型等均已发生了很大变化，已形成了数控机床独特的机械结构。2021/7/3017.1.1机械结构的组成（1）数控机床的机械结构部分，除数控机床的基础部件外，主要由以下几部分组成：（1）主传动系统包括动力源、传动件及主运动执行件，其功能是将驱动装置的运动及动力传给执行件，以实现主切削运动。（2）进给传动系统包括动力源、传动件及进给运动执行件，其功能是将伺服驱动装置的运行与动力传给执行件，以实现进给切削运动。（

2、3）刀架或自动换刀装置它完成刀具的自动选择与更换。（4）自动托盘交换装置由托盘升降装置、交换驱动装置、定位装置以及控制系统等构成。升降装置主要用来将托盘升起,以及到达目标位置后使托盘准确落下。2021/7/3027.1.1机械结构的组成（2）交换驱动装置实现托盘在工作台和工作台外等待位置之间的交换动作。定位装置的作用有：使托盘在工作台外等待位置的定位；保证托盘在工作台上正确定位；保证交换的动作协调、准确。控制系统用来对托盘交换过程中动作顺序进行控制。（5）辅助装置不同数控机床的辅助装置有很大不同，辅助装置包括：液压气动系统、润滑、冷却装置等。2021/7/3037.1.2对机械

3、结构的要求根据数控机床的工作原理和加工性能，数控机床的机械结构应满足下列要求：（1）大的切削功率和高的静动刚度（2）减少运动件的摩擦和消除传动间隙（3）良好的抗振性和热稳定性（4）充分满足人性化要求2021/7/3047.2主传动系统7.2.1数控机床对主传动的要求数控机床的主传动是指产生主切削力的传动运动，它是数控机床的重要组成部分之一。在数控机床上，同样由主轴夹持工件或刀具旋转，直接参加表面成形运动。主运动的最高与最低转速、转速范围、传递功率和动力特性，决定了数控机床的切削加工效率和加工工艺能力。主轴组件的回转精度、刚度、抗振性和热变形，直接影响加工零件的尺寸、位置精度和表

4、面质量。2021/7/3057.2.1主运动的驱动方式（1）数控机床的主传动系统包括:动力源、传动件及主运动执行件，其功能是将动力源的原动力通过该传动系统变成可供切削加工用的切削力矩和切削速度，即将主轴电动机的运动及动力通过传动件传给执行件，以实现主切削运动。目前，我国数控机床的主运动的驱动和调速方式主要有以下四种方式：（1）调速电机直接驱动数控机床的无级变速主运动是采用交、直流调速电动机调速的方法获得的。2021/7/3067.2.1主运动的驱动方式（2）主运动交、直流电动机调速技术和装置已较成熟并达到很高的工作可靠性。虽然调速电机的功率特性与机床主轴的要求相类似，但由于电机

5、调速的恒功率范围比较小，该方式主要使用于中、小型数控机床。1）直流电动机主轴调速由于主轴电动机往往要求输出较大的功率，所以直流主轴电动机在结构上不适做成永磁式，一般做成它励式。为了缩小电动机体积，改善轴向强迫通风或热管冷却冷却效果，避免电动机过热。2021/7/3077.2.1主运动的驱动方式（3）交流主轴电动机是专门设计的，各有自己的特色。在这类电动机轴的尾部都同轴安装有检测用脉冲发生器或脉冲编码器。在电动机安装方式上，一般有法兰式和底脚式两种，可根据不同需要选用。交流主轴电动机的驱动目前广泛采用矢量控制变频调速的方法，并为适应负载特性的要求，对交流电动机供电的变频器，应同时

6、有调频兼调压功能另外，在低档的经济型数控机床中为降低成本，也有采用变极双速电动机和下述机械齿轮换档相结合的方法，来改变主轴转速。2021/7/3087.2.1主运动的驱动方式（4）（2）调速电机串联齿轮有级变速器驱动主传动系统由于采用了电动机无级调速，使传统的主轴齿轮箱结构大大简化。但由于主轴电动机与驱动电源的限制，往往在其低速段为恒转矩输出。为了尽可能使主轴在整个速度范围内提供主电动机的最大输出功率，并满足数控机床低速强力切削的需要，常采用1-4档齿轮变速与无级调速相结合的方法，即所谓分段无级变速。对于大、中型数控机床，在主电动机与主轴之间串联一个分级变速箱，将调速电机的恒功

7、率调速范围加以扩大，从而满足主轴恒功率调速范围宽的要求。2021/7/3097.2.1主运动的驱动方式（5）（3）采用电主轴方式将电机轴作为主轴使用，目前主要用于中、小型高速和超高速数控机床。（4）普通交流电机驱动，齿轮有级变速方式此种结构与普通机床的主传动相似，主要用于经济型数控机床。对于数控车床，为了车削螺纹，必需在主轴变速箱上加装光电脉冲编码器，在车削螺纹时，由光电脉冲编码器检测主轴转速并反馈给数控装置。2021/7/30107.2.3典型数控机床的主轴结构（1）数控车床的主轴结构图7