第8章 数控机床的机械结构综述.ppt

第八章 数控机床的机械结构;数控机床的机械结构一般由以下几部分组成： 1.主传动系统:包括动力源、传动件及主运动执行件（如主轴）等 2.进给传动系统:包括动力源、传动件及主运动执行件（ 如工作台、刀架）等 3.基础支撑件：包括床身、立柱、导轨、工作台等 4.辅助装置：包括自动换刀装置、液压气动系统、润滑冷却装置等;1.动、静刚度高 机床的刚度是指在切削力和其他力的作用下的抗变性的能力。数控机床要在高速和重负荷条件下工作，机床的床身、底座、立柱、工作台、刀架等支撑件的变形都会直接或间接的引起刀架和工件之间的相对位移，从而引起工件的加工误差。机床应合理选择结构形式、合理安排结构布局、采用补偿变形措施和合理选用材料来提高支撑件的静刚度和动刚度。;2.抗震性好 机床工作时可能产生两种形态的振动：强迫振动和自激振动。数控机床在高速重切削情况下应无振动，以保证加工工件的高精度和高的表面质量，特别要注意的是避免切削时的自激振动，因此对数控机床的动态特性提出更高的要求。;3.热稳定性好 数控机床的热变形是影响加工精度的重要因素。引起热变形的热源主要是机床的内部热源，如电动机发热、摩擦热及切削热等。机床的热膨胀不均是影响刀具与工件正确位置的一个主要因素。机床的热稳定性好包括机床的温升小，产生温升后使温升对机床的变形影响小，机床产生热变形时对精度的影响较小;4.灵敏度高 数控机床要求在相当大的进给速度范围内能达到较高的精度，因而运动部件应具有较高的灵敏度。导轨通常用滚动导轨，塑料导轨，静压导轨等以减小摩擦力，使其无低速爬行现象。工作台、刀架等部件的移动由伺服电机驱动，经过滚珠丝杠传动，减少了进给系统所需的驱动扭矩，提高定位精度和运动平稳性。;5.自动化程度高、操作方便 为了提高数控机床的生产率，必须最大限度的压缩辅助时间。如采用多主轴、多刀架，以及带到库的自动换刀装置等以减少换刀时间。对于多工序的自动换刀数控机床，除了要减少换刀时间外，还大幅度的压缩多次装卸工件的时间。几乎所有的数控机床都具备快速运动的功能，使空程时间缩短。; 主传动系统应当具有较大的调速范围以保证加工时能选用合理的切削用量，同时主传动系统还需要较高的精度及刚度，尽量降低噪声，从而获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。;;变速齿轮传动; ;主轴电机直接驱动;;?一、主轴轴承的配置方式1、前支撑采用双列滚子轴承和双列角接触球轴承组合???? 此配置形式使主轴的综合刚度大幅度提高，可以满足强力切屑的要求，因此普遍应用于各类数控机床。2、前轴承采用多个高精度角接触球轴承???????角接触球轴承高速时性能良好。但是，它的承载能力小，因而适用于高速、轻载和紧密的数控车床。3、前轴承采用双列圆锥滚子轴承???????这种轴承径向和轴向刚度高，能承受重载荷，尤其能承受较强的动载荷，安装与调整性能也好。但是，这种轴承限制了主轴的最高转 速和精度，因此使用中等精度、低速与重载的数控机床。;二、刀具自动装卸与切屑清除装置; ; ;一、进给传动系统作用 ????　 数控机床的进给传动系统负责接受数控系统发出的脉冲指令，并经放大和转换后驱动机床运动执行件实现预期的运动。 二、对进给传动系统的要求 ????　 为保证数控机床高的加工精度，要求其进给传动系统有高的传动精度、高的灵敏度（响应速度快）、工作稳定、有高的构件刚度及使用寿命、小的摩擦及运动惯量，并能清除传动间隙。 ; ; 1、步进伺服电机伺服进给系统???? 一般用于经济型数控机床。  2、直流伺服电机伺服进给系统　　功率稳定，但因采用电刷，其磨损导致在使用中需进行 更换。一般用于中档数控机床。  3、交流伺服电机伺服进给系统　 应用极为普遍，主要用于中高档数控机床。  4、直线电机伺服进给系统　 无中间传动链，精度高，进给快，无长度限制；但散热 差，防护要求特别高，主要用于高速机床。 ; 数控机床的机械进给装置中常采用齿轮传动副来达到一定的降速比和转矩的要求。由于齿轮在制造中总是存在着一定的误差，不可能达到理想齿面的要求，因此一对啮合的齿轮，总应有一定的齿侧间隙才能正常地工作。 齿侧间隙会造成进给系统的反向动作落后于数控系统指令要求，形成跟随误差甚至是轮廓误差。对闭环系统来说，齿侧间隙也会影响系统的稳定性。因此，齿轮传动副常采用各种消除侧隙的措施，以尽量减小齿轮侧隙。数控机床上常用的调整齿侧间隙的方法针对不同类型的齿轮传动副有不同的方法。;1．直齿圆柱齿轮传动间隙的消除（1）;轴向垫片调整法（锥度齿轮调整法） 如图所示将一对齿轮１和２的轮齿沿齿宽方向制成小锥度，使齿厚在齿轮的轴向