第八章++数控机床机械结构专题概要.pptx

20:26 1 衢州学院 主讲：周建强 电话第八章 机床运动系统与典型部件 20:26 2 8.1 概 述 8.2 数控机床主传动及其实现 8.3 数控机床进给传动及其实现 8.4 思考与练习 第八章 机床运动系统与典型部件 20:26 3 8.1.1 数控机床的结构特点 8.1 概 述 8.1.2 数控机床的结构要求 20:26 4 ２）数控机床机械结构具有较高的静、 动态刚度和阻尼精度，较高的耐磨性而且热变形小。 １）采用高性能的无级变速主轴及伺服传动系统，数控机床的机械传动结构大为简化，传动链也大大缩短。 8.1.1 数控机床的结构特点 20:26 5 ４）采用了刀具自动夹紧装置、刀库与自动换刀装置及自动排屑装置等辅助装置 3) 采用高效传动部件，如滚珠丝杆副和滚动导轨，消隙齿轮传动副等。 8.1.1 数控机床的结构特点 20:26 6 数控机床机械结构具有以下结构要求： 1） 较高的机床静、动刚度 2）良好的热稳定性好 3）运动导轨副具有良好的摩擦特性 4）机床的寿命高和精度保持性好 5） 辅助时间短，操作性很好 8.1.2 数控机床的结构要求 20:26 7 1）较高的机床静、动刚度 为了减少移动部件因位置变动造成的机床变形采用液力平衡和重块平衡。 为提高数控机床主轴的刚度，不但经常采用三支承结构，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。 为了提高机床大件的刚度采用封闭截面的床身 （1）静刚度 8.1.2 数控机床的结构要求 20:26 8 在结合面之间施加足够大的预加载荷也能够增加接触面积，提高接触刚度。 为了提高机床各部件的接触刚度增加机床的承载能力，采用刮研的方法可以增加单位面积上的接触点 。 （2）接触刚度 1）较高的机床静、动刚度 8.1.2 数控机床的结构要求 20:26 9 提高系统的刚度、增加阻尼以及调整构件的自振频率 （3）动态刚度 近年来在一数控机床上采用了钢板焊接结构的床身、立柱、横梁和工作台。封砂铸件也有利于振动衰减，它对提高抗振性也有较好的效果。 钢板的焊接结构既可以增加静刚度，减轻结构重量，又可以增加构件本身的阻尼。 必须把各处机械结构部件产生的弹性变形控制在最小限度内，以保证所要求的加工精度与表面质量。 结论： 8.1.2 数控机床的结构要求 20:26 10 2） 机床的热稳定性好 （２）控制温升 通过良好的散热和冷却来控制温升，以减少热源的影响。有效的方法是在机床的发热部位进行强制冷却，也可以在机床低温部分通过加热的方法，使机床各点的温度趋于一致，这样可以减少由于温差造成的翘曲变形。 （１）减少发热 机床内部发热是产生热变形的主要热源，应当尽可能地将热源从主机中分离出去。 8.1.2 数控机床的结构要求 20:26 11 （３） 改善机床结构 单立柱结构有可能被双柱结构所代替； 对于数控车床的主轴箱，应尽量使主轴的热变形发生在刀具切入的垂直方向上。 8.1.2 数控机床的结构要求 20:26 12 截面形状采用封闭式箱体结构，加大了床身截面的外轮廓尺寸，使该床身具有很高的抗弯刚度和抗扭刚度。 正确选择床身的截面形状和尺寸、合理选择和布置筋板、提高构件的局部刚度和采用焊接结构。 如图所示为数控车床的床身截面，床身导轨的倾斜布置可有效的改善排屑条件。 8.1.2 数控机床的结构要求 20:26 13 如图a b c所示，卧式加工中心的主轴箱单面悬挂在立柱侧面，切削力将使立柱产生弯曲和扭转变形；而采用图 d 的布局，加工中心的主轴箱置于立柱对称平面内，切削力引起的变形将显著减小。这就相当于提高了机床的刚度. 8.1.2 数控机床的结构要求 20:26 14 此外，丝杠容易发热。热伸长所造成的后果是严重的将会使进给系统丧失定位精度，目前某些机床用预拉的方法来减少丝杠的热变形 。 8.1.2 数控机床的结构要求 20:26 15 3）运动导轨副的摩擦特性好 数控机床工作台位移量是以脉冲当量作为它的最小单位，通常又要求能以极低的速度运动 。 数控机床常用的的导轨有滑动导轨、滚动导轨和静压导轨 。 8.1.2 数控机床的结构要求 20:26 16 滑动导轨之——“低速爬行” 现象解释： 启动时 ，Ff ? N,则被传动的工作台并不能立即运动 ，作用力只能使一连串的动传元件（如步进电机、齿轮、丝杠及螺母等）产生弹性变形，并储存了能量 ； 8.1.2 数控机床的结构要求 20:26 17