数控机床机械结构及加工工艺要点.ppt

数控加工工艺学 第2章 数控机床的机械结构 2.1 概述 2.2 数控机床的机械结构 2.3 数控机床的主传动系统 2.4 数控机床的进给系统 2.5 数控机床用导轨 2.6 自动换刀装置 2.7 数控工作台与分度工作台 2.9 金属切削数控机床 2.10 电加工机床 2.1 概述 与普通机床相比，数控机床机械结构有许多特点。 在主传动系统方面，具有下列特点： (1)目前数控机床的主传动电机已不再采用普通的交流异步电机或传统的直流调速电机，它们已逐步被新型的交流调速电机和直流调速电机所代替。 (2)转速高，功率大。 (3)变速范围大。 (4)主轴速度的变换迅速可靠。 2.1 概述 在进给传动系统方面，具有下列特点： （1）尽量采用低摩擦的传动副。采用静压导轨、滚动导轨和滚珠丝杠等，以减小摩擦力。 （2）选用最佳的降速比，以达到提高机床分辨率，使工作台尽可能大地加速，以达到跟踪指令、系统折算到驱动轴上的惯量尽量小的要求。 （3）缩短传动链及用预紧的方法提高传动系统的刚度。 （4）尽量消除传动间隙，减小反向死区误差。 2.2 数控机床的机械结构 数控机床的机械结构有以下特点： （1）数控机床的传动结构大为简化，传动链也大为缩短。 （2）数控机床机械结构具有较高的静、动态刚度和阻尼精度，以及较高的耐磨性，而且热变形小。 （3）为减小摩擦、消除传动间隙和获得更高的加工精度，更多地采用高效传动部件，如滚珠丝杠副、滚动导轨和消除间隙齿轮传动副等。 （4）为了改善劳动条件、减少辅助时间、提高劳动生产率，采用刀具自动夹紧装置、刀库与自动换刀装置及自动排屑装置等辅助装置。 2.2 数控机床的机械结构 根据数控机床的适用场合和机构特点，对数控机床结构提出以下要求: 一、较高的机床静、动态刚度 为了提高数控机床主轴的刚度，不但经常采用三支撑结构，而且选用刚性很好的双列短圆柱滚子轴承和角接触向心推力轴承 ，以减小主轴的径向和轴向变形。 为了提高机床部件的刚度，则采用封闭界面的床身和液力平衡，减小移动部件因位置变动造成的机床变形。 为了提高机床各部件的接触刚度，增加机床的承载能力，则采用刮研的方法增加单位面积上的接触点，并在结合面之间施加足够大的预加载荷，以增加接触面积。 提高动态刚度用的措施主要有提高系统的刚度、增加阻尼以及调整构件的自振频率等。 2.2 数控机床的机械结构 二、减少机床热变形 为了减小热变形，在数控机床结构中通常采用以下措施。 1. 减少发热 2. 控制温升 3. 改善机床结构 2.2 数控机床的机械结构 三、提高机床的寿命和精度保持性 为了提高机床的寿命和精度保持性，在设计时应充分考虑数控机床零部件的耐磨性，尤其是机床导轨、进给丝杠及主轴部件等影响精度的主要零件的耐磨性。在使用过程中，应保证数控机床各部件润滑良好。 四、减少辅助时间 数控机床在单件生产中，辅助时间(非切屑时间)占有较大的比重。进一步提高机床的生产率，就必须最大限度地压缩辅助时间。目前已经有很多数控机床采用多主轴、多刀架以及带刀库的自动换刀装置等，减少换刀时间。对于切削用量较大的数控机床，床身机构必须有利于排屑。 2.3 数控机床的主传动系统 2.3 数控机床的主传动系统 二、主传动及变速 根据数控机床的类型与大小，其主传动主要有以下3种形式： 1．带有变速齿轮的主传动，如图2-1(a)所示。 2．通过带传动的主传动，如图2-1(b)所示 3．内装电动机主轴变速，如图2-1(c)所示。 2.3 数控机床的主传动系统 三、主轴部件 1．主轴的支承 数控机床主轴的支承主要采用3种主要形式。 如图2-2(a)所示结构的前支承采用双列短圆柱滚子轴承和60°角 接触双列球轴承组合，后支承采用成对安装的角接触轴承。这种结 构的综合刚度高，是目前各类数控机床普遍采用的形式。 如图2-2(b)所示结构的前支承采用高精度双列（或三列）角接触 球轴承，后支承采用单列（或双列）角接触球轴承。这种配置的高 速性能好，但承载能力较小，适用于高速、轻载和精密数控机床。 如图2-2(c)所示结构为前支承采用双列圆锥滚子轴承，后支承为 单列圆锥滚子轴承。这种配置的径向和轴向刚度很高，可承受重载 荷，但这种结构限制主轴最高转速和精度，因而仅适用于中等精度、 低速与重载的数控机床主轴。 2.3 数控机床的主传动系统 2.3 数控机床的主传动系统 2.4 数控机床的进给系统 一、数控机床对进给系统的要求 为确保数控机床进给系统的传动精度和工作平稳性，在设计机械