数控技术第四章课案.ppt

数控技术 第四章 数控机床的结构与传动 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) 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。 概述 4-1 数控机床的结构要求 4-1 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。 合理设计基础件的截面形状和尺寸，采用合理的筋板结构 图4-1 图4-2 图4-3 图4-4 采用合理的结构布局，改善受力状态，提高机床的静刚度 图4-5 图4-6 补偿有关零、部件的静力变形 图4-7 提高机床部件的接触刚度 采用钢板焊接结构 4-1 数控机床的结构要求 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4-8 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4-9 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4-10 控制温升 热变形补偿 图4-11 4-1 数控机床的结构要求 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4-12 耐磨性好 减振性好 工艺性好 图4-13 环氧型耐磨导轨涂层 抗压强度高 摩擦特性好 图4-12 耐磨性好 具有良好的可加工性 稳定性好 涂层工艺 图4-14 4-1 数控机床的结构要求 二）滚动导轨 滚动导轨块 图4-15 直线滚动导轨 图4-16 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。 4-1 数控机床的结构要求 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4-17 4-2 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Rn100，有时甚至Rn1000 4-2 数控机床的主运动与主轴部件 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）; 功率扭矩特性曲线 4-2 数控机床的主运动与主轴部件 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。 4-2 数控机床的主运动与主轴部件 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。 4-2 数控机床的主运动与主轴部件 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。