2数控机床原理、结构与维修

图2-24

2.3.3 床身材料
●普通精度级加工中心，床身导轨需淬火、磨削， 床身的材料宜采用HT300铸铁。 ●精密加工中心床身导轨的精度要求很高，需要手 工刮研导轨的床身。目前常用的材料有磷铜钛耐磨铸 铁和高磷耐磨铸铁。耐磨性却比灰铸 铁高1～2倍,有 钢板焊接结构的床身。 ● 精密加工中心的床身，亦可采用环氧树脂混凝 土或硅酸盐混凝土作床身材料，高阻尼特性和热导率 小、性能稳定，并且其价格便宜。
2.2.1 较高的结构刚度 1．合理选择构件的结构形式 ．
(1) (2) (3) (4) 正确选择截面的形状和尺寸 合理选择和布置隔板和筋板 提高构件的局部刚度 选择焊接结构的构件
2．合理的结构布局可以提高刚度 ． 3． ． 适用范围： 采取补偿构件变形的结构措施 适用范围：对已投产的企业确定生产类型时使用
2.1 数控机床的总体布局
2.1.1 总布局与工件形状、尺寸和质量的关系 总布局与工件形状、 数控机床加工工件所需的运动仅是相对运动， 数控机床加工工件所需的运动仅是相对运动， 因此对执行部件的运动分配可以有多种方案。 因此对执行部件的运动分配可以有多种方案。如： 同是用于铣削加工的机床，可以有4种不同的布局 同是用于铣削加工的机床，可以有 种不同的布局 方案。 方案。 2.1.2 运动分配与部件的布局 运动的分配与部件布局是机床总布局的中心问 数控镗铣床为例， 题。数控镗铣床为例，要根据加工的需要来配置这 4个进给运动部件。 个进给运动部件。 个进给运动部件
图2-19 床身三点支承法
4．立柱
(1) 对立柱的要求 (2) 立柱的结构(图2-22 、图2-23 ） (3) 立柱与床身(或滑座)联结
图2-22 双立柱框架结构
图2-23 立柱与主轴箱的安装关系
2.3.2 床身截面形状和肋板布置
床身内部的肋板布置形式可以分为纵向、 床身内部的肋板布置形式可以分为纵向、横向和 斜向三大类。 斜向三大类。 纵向肋板可加强纵向抗弯强度； 纵向肋板可加强纵向抗弯强度；横向肋板对提高抗 扭强度有显著效果；斜向肋板对提高抗弯、 扭强度有显著效果；斜向肋板对提高抗弯、抗扭强度 有较好效果。 有较好效果。图2-24TH6350型卧式加工中心采用箱 型卧式加工中心采用箱 型结构。结合斜直组合布置肋板以提高机床抗弯、 型结构。结合斜直组合布置肋板以提高机床抗弯、抗 扭能力。 扭能力。
②图2- 18肋条的作用提高局部强 肋条的作用提高局部强 度，减少局部变形和薄壁振动
图2- 17 车床肋板
图2- 18 肋条形式
(2) 支承件的抗振性 (3) 支承件的热变形 3．床身支承 ． (1)立式加工中心的 立式加工中心的 床身 (2) 床身的支承 床身三点支承法） （图2-19 床身三点支承法）
2.1.5 数控机床的具体布局
实例2-1 】自动换刀数控卧式镗铣床 【 三种不同生产类型的生产管理特点 实例 (加工中心 的总布局 加工中心)的总布局 加工中心
图2-10 (a)所示为JCS-013型自动换刀数控卧式镗铣床的布局方案 图2-10 (b)所示是另一种加工中心的布局方案是链式刀库放置 在主机的前方，换刀机械手装在主轴箱.
2.2.2 良好的抗振性能
提高机床抗振性的措施主要有 1．减少动、静摩擦系数之差 2．提高传动系统的传动刚度
2.2.3 减小机床的热变形
减少机床热变形及其影响的措施如下: 1．减少机床内部热源和发热量 2．改善散热和隔热条件 3．合理设计机床的结构及布局 4．进行热变形补偿
2．3 床身 ．
2.3.1 床身结构
2.1.4 总体布局与机床的使用要求
1．便于同时操作和观察 ． 2 。刀具、工件装卸、夹紧方便 刀具、工件装卸、 3。排屑和冷却 。
1 床身和导轨的布局：4种布局形式：平床身, 斜床身， 平床身斜滑板，立床身。 2．刀架的布局：两坐标联动数控车床多采用12工位的 回转刀架，也有采用6工位、8工位、10工位回转刀架的。
第2章
数控机床的 主体结构
学习目的与要求
了解数控机床的总体布局内容及其应用； 了解数控机床的总体布局内容及其应用； 理解总体布局与机床结构性能和机床的使 用要求 ； 掌握数控机床床身和导轨、刀架的布局 掌握数控机床床身和导轨、 了解数控机床的结构特点与结构要求； 了解数控机床的结构特点与结构要求； 理解数控机床床身结构刚度、 理解数控机床床身结构刚度、抗振性与防 热变形的性能； 热变形的性能； 掌握选择合适床身支承、 掌握选择合适床身支承、床身截面形状和 肋板布置。 肋板布置。
[学习导引示例 HM-077加工中心的主体结构 学习导引示例] 学习导引示例 加工中心的主体结构
主要组成部件有：主轴电动机、主轴箱、排屑器、液压 卡盘、全封闭防护置、尾座、工作卧式刀架、床鞍与 床鞍滑板 、床身、操作 面板，配备 FANUC 0-TC 数控系统。
图2-1
1. HM—077的床身布局与特点 的床身布局与特点 1)布局形式 HM-077采用斜床身的总体布局形 布局形式 采用斜床身的总体布局形 与水平面倾斜角度为60° 排屑流畅， 式，与水平面倾斜角度为 °，排屑流畅，人机 关系合理，采用封闭式防护，实现单机自动化。 关系合理，采用封闭式防护，实现单机自动化。 2)结构特点 HM-077的床身与底座为分体结 结构特点 的床身与底座为分体结 构，床身为中间空心的管状结构 2．刀架布局 ． HM-O77的刀架布局为回转刀架刀盘的回转轴 的刀架布局为回转刀架刀盘的回转轴 线与主轴平行， 工俯卧式回转刀架的形式 工俯卧式回转刀架的形式。 线与主轴平行，12工俯卧式回转刀架的形式。多 用于轴类或盘类数控车床。 用于轴类或盘类数控车床。
(a)
图2-10
(b)
图2-10(c)所示的方案中，圆盘式刀库安装在立柱的后侧， 与主轴箱距离较远，采用了前后两个换刀机械手。
图2-10(c)
2.2 数控机床的结构特点与结构要求
①具有大的切削功率，较高的静、动刚度和 具有大的切削功率，较高的静、 良好的抗振性能； 良好的抗振性能； 具有较高的几何精度、传动精度、 ②具有较高的几何精度、传动精度、定位精 度和热稳定性； 度和热稳定性； 具有实现辅助操作自动化的结构部件。 ③具有实现辅助操作自动化的结构部件。
1．对支承件的基本要求 ． (1) 刚度 (2) 抗振性 (3) 热变形和内应力 (4) 其他 2．支承件的自身刚度、抗振性与热变形 ．支承件的自身刚度、 (1) 支承件的自身刚度。 支承件的自身刚度。 为提高支承件自身刚度， ①为提高支承件自身刚度，在车床上会采用不同 方式的肋板来支承机床部件。如图2- 17所示为卧 方式的肋板来支承机床部件。如图 所示为卧 式车床肋板的基本形式。 式车床肋板的基本形式。
运作
2.1.3 总体布局与机床结构性能
数控机床的总体布局应能兼顾机床有良好的精 度、刚度、抗振性和热稳定等结构性能。 如图2-7所示的几种数控卧式镗铣床，结构的 2-7 总体布局却各不相同，因而结构性能是有差异 的。 (a)T型床身加框式立柱 型床身加框式立柱 (b)T型床身加单立柱 型床身加单立柱 (c)十字形工作台加单立柱 十字形工作台加单立柱 (d)十字形工作台加框式立柱 十字形工作台加框式立柱
实例2-2】两种车床床身的结构及动态对比 【 实例 】
图2-25 两种车床床身的结构及动态对比图
实例2-3】德国 【 实例 】德国DNE480L型数控车床底座和床身 型数控车床底座和床身
图2-26 ●底座内所填充的混凝土的 内摩擦阻力较高， 内摩擦阻力较高，再配以封沙 的床身(较高的抗振性 较高的抗振性) 的床身 较高的抗振性 机床为四面密封结构(提 ●机床为四面密封结构 提 高抗弯和抗扭刚度)， 高抗弯和抗扭刚度 ，中间导 轨后有纵向肋条(提高中间导 轨后有纵向肋条 提高中间导 轨的局部刚度)， 轨的局部刚度 ，纵向每隔 250mm有一横隔板 减少截 有一横隔板(减少截 有一横隔板 面的变形) 面的变形 图2-26