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第二章 数控机床机械结构 第一节 数控机床机械结构特点 数控机床机械结构的组成 (1)机床基础部件，如床身、立柱、工作台等； (2)主传动系统； (3)进给传动系统； (4)实现某些辅助动作和辅助功能的系统和装置如液压、气动、润滑、冷却等系统及排屑、防护装置和刀架、自动换刀装置； (5)工件实现回转、定位的装置及附件，如数控回转工作台； (6)特殊功能装置，如监控装置、加工过程图形显示、精度检测等。 第一节 数控机床机械结构特点 数控机床的结构应具有以下特点： 1．高刚度和高抗振性 数控机床经常在高速和连续重载切削条件下工作 工作中应无变形和振动 第一节 数控机床机械结构特点 2．高灵敏度 导轨部件通常采用滚动导轨、塑料导轨、静压导轨等，以减少摩擦力，在低速运动时无爬行现象 由电动机驱动，经滚珠丝杠或静压丝杠带动数控机床的工作台、刀架等部件的移动 主轴既要在高刚度、高速下回转，又要有高灵敏度，因而多数采用滚动轴承和静压轴承 第一节 数控机床机械结构特点 3．热变形小 机床的主轴、工作台、刀架等运动部件的发热量要小，以防止产生热变形 立柱一般采取双壁框式结构，在提高刚度的同时使零件结构对称，防止因热变形而产生倾斜偏移 通常采用恒温冷却装置，减少主轴轴承在运转中产生的热量。为减少电动机运转发热的影响，在电动机上安装有散热装置和热管消热装置 第一节 数控机床机械结构特点 4．高精度保持性 防止使用中的变形和快速磨损外 还要求采取一些工艺性措施，如淬火、磨削导轨、粘贴抗磨塑料导轨等，以提高运动部件的耐磨性 5．高可靠性 6．工艺复合化和功能集成化 第二节 数控机床主传动系统 一、数控机床主传动系统的特点 主轴部件的刚度、精度、抗振性和热变形直接影响加工零件的精度和表面质量。 主运动的转速高低及范围、传递功率大小和动力特性，决定了数控机床的切削加工效率和加工工艺能力 第二节 数控机床主传动系统 1．主轴转速高、调速范围宽并实现无级调速 能使数控机床进行大功率切削和高速切削，实现高效率加工 比同类型普通机床主轴最高转速高出两倍左右 第二节 数控机床主传动系统 2．主轴部件具有较大的刚度和较高的精度 一次装夹要完成全部或绝大部分切削加工，包括粗加工和精加工 为提高效率的强力切削 在加工过程中机床是在程序控制下自动运行的，更需要主轴部件刚度和精度有较大裕量，从而保证数控机床使用过程中的可靠性 第二节 数控机床主传动系统 3．良好的抗振性和热稳定性 主轴部件要有较高的固有频率，较好的动平衡，且要保持合适的配合间隙，并要进行循环润滑 第二节 数控机床主传动系统 4．为实现刀具的快速或自动装卸，数控机床主轴具有特有的刀具安装结构 主轴上设计有刀具自动装卸、主轴定向停止和主轴孔内的切屑清除装置。 第二节 数控机床主传动系统 二、数控机床主轴的传动方式 1．齿轮传动方式 大、中型数控机床多采用此方式。它通过几对齿轮降速，确保低速时的扭矩，以满足主轴输出扭矩特性的要求。 有一部分小型数控机床也采用这种传动方式，以获得强力切削时所需要的扭矩。 第二节 数控机床主传动系统 2。带传动方式 带传动主要应用在小型数控机床上，可克服齿轮传动时引起振动和噪声的缺点，但它只能适用于低扭矩特性要求 数控机床上应用的多楔带又称复合三角带能够满足主传动要求的高速、大转矩和不打滑的要求。多楔带安装时需较大的张紧力，使得主轴和电动机承受较大的径向负载，这是多楔带的一大缺点 第二节 数控机床主传动系统 同步齿形带传动。它是综合了带、链传动优点的新型传动方式 (1)传动效率高，可达98％以上。 (2)无滑动，传动比准确。 (3)传动平稳，噪声小。 (4)使用范围较广，速度可达50m／s，速比可达10左右，传递功率由几瓦至数千瓦。 (5)维修保养方便，不需要润滑。 (6)安装时中心距要求严格，带与带轮制造工艺较复杂，成本高 第二节 数控机床主传动系统 3．调速电动机直接驱动主轴传动方式 电动机直接带动主轴运动，简化了主轴箱体与主轴的结构，有效地提高了主轴部件的刚度，但主轴输出扭矩小，电动机发热对主轴的精度影响较大 第一节 数控机床机械结构特点 第二节 数控机床主传动系统 内装电动机主轴，即主轴与电动机转子合为一体 其优点是主轴部件结构紧凑、惯性小、重量轻，可提高启动、停止的响应特性，有利于控制振动和噪声； 缺点是电动机运转产生的热量使主轴产生热变形 第二节 数控机床主传动系统 三、主轴组件 主轴 主轴支承 装在主轴上的传动件 密封件等 第二节 数控机床主传动系统 (一)数控机床的主轴支承 1。主轴轴承类型