数控加工技术 第二节 数控机床的结构.pptxVIP

第二节数控机床的结构;

(1)基础件。数控机床的基础件通常是指床身、立柱(或横梁)、工作台、底座等结构件，是机床的基本框架。其他部件附着在基础件上，有的部件还需要沿着基础件运动。由于基础件起着支承和导向的作用，因而对基础件的基本要求是刚度好。此外，由于基础件通常固有频率较低，在设计时，还希望它的固有频率能高一些，阻尼能大一些。;

(2)主传动系统。和传统机床一样，数控机床的主传动系统将动力传递给主轴，保证系统具有切削所需要的转矩和速度。但由于数控机床具有比传统机床更高的切削性能，因而要求数控机床的主轴部件具有更高的回转精度、更好的结构刚度和抗振性能。;

(3)进给传动系统。数控机床的进给驱动机械结构是直接接收计算机发出的控制指令，实现直线或旋转运动的进给和定位，对机床的运行精度和质量影响最明显。因此，对数控机床传动系统的主要要求是精度、稳定性和快速响应的能力，即要求它能尽快地根据控制指令，稳定地达到所需的加工速度和位置精度，并尽量少地出现振荡和超调现象。;

(4)回转工作台。根据工作要求可将回转工作台分成两种类型，即数控转台和分度转台。数控转台在加工过程中参与切削，相当于进给运动坐标轴，因而对它的要求和进给传动系统的要求是一样的。分度转台只完成分度运动，其主要具备分度精度指标和在切削力作用下保持位置不变的能力。转塔刀架在原理和结构上都和分度转台类似。;

(5)自动换刀装置。为了在—次安装后能尽可能多地完成同一工件不同部位的加工要求，并尽可能减少数控机床的非故障停机时间，数控加工中心的机床常具有自动换刀装置和自动化托盘交换装置。对自动换刀装置的基本要求主要是结构简单、工作可靠。;

(6)其他机械功能部件。这主要指润滑、冷却、排屑和监控机构。由于数控机床是生产效率极高并可以长时间实现自动化加工的机床，因而润滑、冷却、排屑问题比传统机床更为突出。大切削量的加工需要强力冷却和及时排屑，冷却不足或排屑不畅会严重影响刀具的寿命，甚至使得加工无法继续??行。大量冷却和润滑的作用还对系统的密封和防漏提出了更高的要求，从而导致半封闭、全封闭结构的机床出现。;

为满足数控机床的高速度、高精度、高生产率、高可靠性和高自动化程度的要求，在设计和制造数控机床的过程中，在机床的机械传动和结构方面采取了许多相应的措施，这就使得数控机床与同类的普通机床在结构上虽然十分相似，但两者之间实际存在很大的差异。这些差异主要包括：

(1)机床的支承件应有更高的静、动刚度，以及更好的抗振性。

(2)采用在效率、刚度、精度等方面较优良的传动副，如滚珠丝杠-螺母副、静压丝杠-螺母副等。;

(3)采用消除间隙的传动副，以消除传动链中反向空行程死区，提高伺服性能。

(4)采用自动换刀和自动更换工件装置，以减少停机时间。

(5)采用多主轴、多刀架的结构，以提高单位时间的切削效率。

(6)采用自动排屑、自动润滑和冷却等装置。

(7)采取措施减小机床的热变形，保证机床的精度稳定，获得可靠的加工质量。;

二、提高机床的结构刚度

根据床身所受载荷性质的不同，床身刚度分为静刚度和动刚度。床身的静刚度包括支承件的自身机构刚度、局部刚度和接触刚度，静刚度直接影响机床的加工精度及其生产率。动刚度直接反映机床的动态特征，其表征机床在交变载荷作用下所具有的抵抗变形的能力和抵抗受迫振动及自振动的能力。静刚度和固有频率是影响动刚度的重要因素。数控机床要求具有更高的静刚度和动刚度。;

机床在加工过程中，承受各种外力的作用。承受的静态力有运动部件和工件的自重，承受的动态力有切削力、驱动力、加速和减速所引起的惯性力、摩擦阻力等。机床的各个部件在这些力的作用下，将产生变形。如固定连接表面或运动啮合表面的接触变形，各支承零部件的弯曲和扭转变形，以及某些支承件的局部变形等，这些变形都会直接或间接地影响刀具和工件之间的相对位移，从而导致工件的加工误差，或者影响机床切削过程的特性。;

1.合理选择构件的结构形式

1)正确选择截面的形状和尺寸

构件在承受弯曲和扭转载荷后，其变形大小取决于断面的抗弯和扭转惯性矩，抗弯和扭转惯性矩大的其刚度就高。表1-1列出了在截面面积相同(即重力相同)时各断面形状的惯性矩，从表中的数据可知，形状相同的截面，当保持相同的截面面积时，应减小壁厚、加大截面的轮廓尺寸；圆形截面的抗扭刚度比方形截面的大，抗弯刚度则比方形截面的小，封闭式截面的刚度比不封闭式截面的刚度大很多；壁上开孔将使刚度下降，在孔周加上凸缘可使抗弯刚度得到恢复。;;;

2)合理选择及布置隔板和筋条

隔板的作用是将支承板的局部载荷传递给其他壁板，从而使整个支承件承受载荷，提高支承件的自身刚度。合理布置承重件的隔板