数控机床典型结构
数控机床的典型机械结构
高传动件的制造精度与刚度。 • ３. 具有良好的抗振性和热稳定性 • 数控机床一般既要进行粗加工, 又要进行精加工。
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５. ２ 数控机床主轴系统
• 加工时由于断续切削、加工余量不均匀、运动部件不平衡以及切削过 程中的自激振动等原因引起的冲击力或交变力的干扰, 使主轴产生振 动, 影响加工精度和表面粗糙度, 严重时甚至会破坏刀具或工件, 使加 工无法进行。 主轴系统的发热可能导致所有零部件产生热变形, 降低 传动效率, 破坏零部件之间的相对位置精度和运动精度而造成加工误 差。 因此, 要求主轴组件要有较高的固有频率、较好的动平衡、保持 合适的配合间隙并进行循环润滑等。
• 数控机床的机械结构仍然继承了普通机床的构成模式, 其零部件的设 计方法也同样类似于普通机床。
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５. １ 数控机床的机械结构概述
• 但近年来, 随着进给驱动、主轴驱动和ＣＮＣ 的发展, 为适应高生产 效率的需要, 现今的数控机床有着独特的机械结构, 除机床基础件外, 主要由以下各部分组成。
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第6章 数组
• 6.1 一维数组 • 6.2 二维数组 • 6.3 字符数组 • 6.4 数组程序举例
6.1 一维数组
• 6.1.1一维数组的定义方式 • 一维数组的定义方式为: • 类型说明符数组名[常量表达式]; • 其中: • 类型说明符可以是任何一种基本数据类型或构造数据类型。 • 数组名是用户定义的数组标识符。 • 方括号中的常量表达式须为整型，其值表小数组元素的个数，也称为
来表示。 • (5)允许在同一个类型说明中说明多个数组和多个变量。
数控机床典型机械结构概述PPT(共 76张)
① 直线式
特点：结构简单，刀库容量小，一般可容纳 8-12把刀具，故少用。
三、刀库
② 鼓轮式（圆盘式） 1）单鼓轮式 刀具、鼓轮轴线平行
刀具、鼓轮轴线垂直
盘式刀库
三、刀库
刀具、鼓轮轴线成锐角
特点：结构简单紧凑，应用较多，但刀具单 环排列，空间利用率低，适用于刀库 容量较小的场合，一般不多于50-60把刀。
静压导轨
七、数控机床导轨
滑动导轨 滑动导轨具有结构简单、制造方便、刚度好、抗振性高等优 点, 在数控机床上应用广泛，目前多数使用金属对塑料形式，称 为贴塑导轨或注塑导轨
注塑导轨：环氧树脂为基体，加入二硫化钼和胶体石墨及铅粉 等混合而成
贴塑导轨：聚四氟乙烯为基体，加入青铜粉、二硫化钼、石墨 及铅粉等混合而成
七、数控机床导轨
滚动导轨
特点：摩擦系数小、运动轻便、位移精度和定位精 度高、耐磨性好、抗震性较差、结构复杂、 防护要求较高
七、数控机床导轨
静压导轨
优点：1、液体静压导轨由于其导轨的工作面完全处于纯液体 摩擦下，因而工作时摩擦系数极低（f=0.0005）；
2、导轨的运动不受负载和速度的限制，且低速时移动 均匀，无爬行现象；
顺序选择方式 刀具编码方式 2、刀具的选择方式 刀座编码方式 任意选择方式
四、刀具的选刀方式
① 顺序选择方式
刀具的顺序选择方式是将刀具按加工工序 的顺序，依次放入刀库的每一个刀座中。
特点：不需要刀具识别装置，结构简单， 工作可 靠，但刀库中刀具在不同工序中不能重复 使用，因此，刀具的数量的刀库的容量大。
•
18、在人生的舞台上，当有人愿意在台下陪你度过无数个没有未来的夜时，你就更想展现精彩绝伦的自己。但愿每个被努力支撑的灵魂能吸引更多的人同行。
数控机床的结构组成及原理
数控机床的结构组成及原理数控机床是一种通过计算机控制的机床，可以实现多种复杂的加工操作。
它的结构组成及原理可以大致分为机床主体部分、控制系统部分和辅助装置部分。
一、机床主体部分1.床身：床身是整个数控机床的基础部分，承载整个机床的各个部件和装置，同时具有足够的刚性和稳定性。
床身通常由大型整体铸件制成，常见的有平面床、斜床和立式床等。
床身上设有导轨、滑块和滚珠丝杠等装置，用于支撑和导向主轴箱、工作台等。
2.主轴箱：主轴箱是数控机床的重要部件之一，通常由主轴、主轴动力装置、主轴箱座、电动机及其驱动装置等组成。
主轴箱用来传递动力，使主轴旋转，是实现机床加工功能的关键部分。
3.工作台：工作台是数控机床上用于夹持工件的装置，它可以沿各个方向进行移动和转动。
工作台通常由工作台体、刀架座、刀具变位装置等组成。
工作台的移动和转动由驱动装置控制，实现对工件的定位和加工。
二、控制系统部分1.数控装置：数控装置是整个机床的控制中心，由硬件部分和软件部分组成。
硬件部分包括主机、输入输出设备、接口电路等，软件部分是指数控机床的控制程序。
数控装置能够根据加工要求，自动生成加工程序，并控制机床的各个动作。
2.伺服系统：伺服系统是数控机床的动力系统，主要由伺服电机、传动机构和测量装置等组成。
伺服电机通过控制系统接收指令，根据要求实现各个轴向的运动。
传动机构将电机运动传递到工作台或刀架等部位，测量装置用于检测轴向运动的位置和速度。
三、辅助装置部分1.刀具变位装置：刀具变位装置是数控机床上用来实现刀具的换刀和夹紧的装置。
它能够实现快速的刀具换向和自动夹紧，提高机床的加工效率。
2.冷却液供给装置：冷却液供给装置是用于给切削过程提供冷却润滑的装置，它能够保持刀具的正常工作温度，延长刀具的使用寿命，并提高加工质量。
3.操作平台：操作平台是供操作人员进行操作和监控的地方，它通常设有显示屏、键盘、手柄等操作设备，用于输入指令、调整参数以及监控加工过程。
第6章 数控机床的机械结构
1．滚珠丝杠的结构组成
滚珠丝杠由丝杠、螺母、滚珠和滚珠返回装置四 部分组成。按照滚珠的循环方式，滚珠丝杠螺母副分 内循环方式和外循环方式两大类。 内循环方式指在循环过程中滚珠始终保持和丝杠 接触，如图6.16所示。
图6.16 滚珠丝杠内循环方式 1-丝杠；2-反向器；3-滚珠；4-螺母
2）减少各运动零件的惯量
传动件的惯量对进给系统的启动和制动特性都有 影响，尤其是高速运转的零件，其惯量的影响更大。 3）减少运动件的摩擦阻力 机械传动结构的摩擦阻力，主要来自丝杠螺母副 和导轨。 4）响应速度快 快速响应是伺服系统的动态性能，反映了系统的 跟踪精度。它是工件在加工过程中，工作台在规定的 速度范围内灵敏而精确地跟踪指令，且不出现丢步现 象。
1-主轴 2-同步齿形带 3-主轴电机 4-永久磁铁 5-磁传感器 图6.11 加工中心主轴准停装置
4．主轴部件的结构
（1）数控车床主轴部件的结构 数控车床的主传动系
统一般采用交流无级调速电动机，通过皮带传动，带 动主轴旋转。 图 6.12为数控车床主轴外观图。图 6.13 为数控车床主轴部件的典型结构图。主轴电动机通过 带轮15把运动传给主轴7。
1. 齿轮变速的主传动方式
如图6.6（a）所示，主轴电机经过二级齿轮变速， 使主轴获得低速和高速两种转速系列，这种分段无级 变速，确保低速时的大扭矩，满足机床对扭矩特性的 要求，是大中型数控机床采用较多的一种配置方式。
2. 带传动主传动方式
如图6.6（b）所示，主轴电机经带传动传递给主轴， 带传动主要采用 V型带或齿形带传动，可以避免齿轮 传动时引起的振动与噪声，且其结构简单、安装调试 方便，应用广泛。
1．主轴部件的支承与润滑 根据主轴部件的工作精度、刚度、温升和结构的
数控机床结构结构图
可编程控制器
数控车床 数控车床的工艺用途 的组成 数控车床的组成
影响车床布局形式的因素
操作面板
输入输出设备 CNC装置
伺服单元、驱动装置和测量装置
PLC、机床I/O电路和装置 机床主机
数控车床 主轴箱和尾座的布局形式 水平床身配置水平滑板
数 的布局 床身和导轨的布局形式
倾斜床身配置倾斜滑板 水平床身配置倾斜滑板
按照技术水平的高低分类 1.数显及打字型 2.带有小型电子计算机
进行数据处理型 3.计算机数字控制型
其他分类方法 大型、中型、小型；精密型、生产型
三
三坐标测量 机的构成
坐
三坐标测量机的主体 三坐标测量机的测量系统 三坐标测量机计算机控制系统和软件
标
三坐标测量机
直接测量方法 程序测量方法
测 的测量方式
床概述 数控冲床的工作原理
数控冲床的
数控冲床的组成
主机
数控装置
冲 组成与结构 数控冲床的结构
床
典型数
ZX数控冲床 性能特点
技术参数
控冲床
伺服复合小型精密钣金加工冲床
主要特点 技术参数
三坐标测 量机概述
三坐标测量机的功能 按照工作方式分类 1.点位测量法 2.连续扫描测量方式 三坐标测量机的类型 按照结构形式分类 1.悬臂式 2.桥式 3.龙门式 4.立柱式 5.坐标镗床式
冷却润滑技术（冷却
轨
数控机床导轨的类型与特点 滚动导轨
静压导轨
数控机床自动排 屑装置
平面链式排屑装置 刮板式排屑装置 螺旋式排屑装置 磁性排屑器
摩擦阻力小
位置检测装置
位置检测装置的要求（4点） 数字式与模拟式
的要求与类型
第四章 数控机床的典型结构
4.1 数控机床机械结构的组成特点及要求 4、具有良好的操作、安全防护性能
方便、舒适的操作性能，是操作者普遍关心的问题。在 大部分数控机床上，刀具和工件的装卸、刀具和夹具的调整、 还需要操作者完成，机床的维修更离不开人，而且由于加工 效率的提高，数控机床的工件装卸可能比普通机床更加频繁， 因此良好的操作性能是数控机床设计时必须的问题。数控机 床是一种高度自动化的加工设备，动作复杂，高速运动部件 较多，对机床动作互锁、安全防护性能的要求也比普通机床 要高很多。同时，数控机床一般都有高压、大流量的冷却系 统，为了防止切屑、冷却液的飞溅，数控机床通常都应采用 封闭和半封闭的防护形式，增加防护性能。
4.2 数控机床的整体布局
数控车床的布局 数控车床的主轴、尾座等部件相对床身的布局形式与普通车床基本一致，而床 身结构和导轨的布局形式则发生了根本变化，这是因为其直接影响数控车床的使 用性能及机床的结构和外观所致。 数控车床的床身结构和导轨有多种形式， 主要有水平床身、倾斜床身、水平床身斜滑鞍及立床身等，其 布局形式 如图所 示 ： a ） 为平床身 、b ） 为斜床身 、 c ） 为平床身斜滑板 、 d ） 为 立床身。
4.1 数控机床机械结构的组成特点及要求
需要说明的是：
其中，机床基础件、主传动系统、进给系统以及液 压、润滑、冷却等辅助装置是构成数控机床的机床本体 的基本部件，是必须的；其他部件则按数控机床的功能 和需要选用。尽管数控机床的机床本体的基本构成与传 统的机床十分相似，但由于数控机床在功能和性能上的 要求与传统机床存在着巨大的差距，所以数控机床的机 床本体在总体布局、结构、性能上与传统机床有许多明 显的差异，出现了许多适应数控机床功能特点的完全新 颖的机械结构和部件。
机床本体是数控机床的 主体部分。是完成各种切削
数控车床的组成和基本结构
数控车床的组成和基本结构数控车床是一种通过计算机控制的机床，能够自动完成各种加工操作。
它由许多不同的部件组成，每个部件都发挥着重要的作用，共同构成了数控车床的基本结构。
1.床身结构数控车床的床身通常由铸铁或焊接钢板制成，具有高强度和稳定性。
床身上安装有导轨，用来支撑和引导工件夹具的移动。
床身的结构设计直接影响了数控车床的加工精度和稳定性。
2.主轴箱主轴箱是数控车床的核心部件，包括主轴、主轴承和主驱动装置。
主轴箱负责驱动刀具进行旋转，完成工件的车削加工。
主轴箱的设计和制造质量直接关系到数控车床的加工精度和效率。
3.刀架刀架是数控车床上用来安装刀具的部件，通常包括横梁、滑块和刀架座。
刀架可以根据加工需要进行自动换刀和调整，能够实现多种不同形状和尺寸的切削操作。
4.工件夹具工件夹具是用来固定工件的装置，通常由定位元件、夹紧装置和支撑装置构成。
工件夹具的设计和选择直接关系到数控车床加工的稳定性和安全性。
5.数控系统数控系统是数控车床的大脑，负责控制和监控整个加工过程。
数控系统通常由控制器、编程装置和监控设备组成，能够实现高精度、高效率的加工操作。
6.润滑系统润滑系统是数控车床的重要组成部分，用来给各个运动部件提供润滑和冷却。
良好的润滑系统能够延长数控车床的使用寿命，提高加工质量。
7.冷却系统冷却系统用来降低刀具和工件的温度，防止因高温引起的变形和磨损。
冷却系统通常包括冷却液循环系统和喷淋装置，能够有效地提高数控车床的加工效率和质量。
总的来说，数控车床的组成和基本结构是非常复杂和精密的，各个部件之间密切配合，共同完成工件的加工任务。
只有充分理解和掌握数控车床的组成结构，才能更好地发挥其加工能力和效率，满足不同加工需求。
数控车床在现代制造业中扮演着重要角色，其发展和应用将进一步推动制造业的发展和进步。
数控机床典型结构
繁，这就要求制造机械产品的机床具有高性能、高精度、高自动化和 强适应性。
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8-1 数控机床概述
• 在机械产品中，单件和小批量产品占到70%~80%，采用普通机床 加工这些零件效率低、劳动强度大，有些复杂型面甚至无法加工。采 用组合机床或自动化机床加工这类零件也极其不合理，因为需要经常 改装与调整设备。数控机床就是为了解决单件、小批量、精度高、复 杂型面零件加工的自动化要求而产生的。
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8-1 数控机床概述
• 机床应具有主轴转速的选择与控制，切削速度与刀具选择以及循环 进给加工等辅助功能。这种控制常用于简易数控车床、锁铣床和某些 加工中心。
• (3)轮廓控制数控机床。这种机床能实现同时对两个以上的坐标轴 连续控制。它不仅能够控制移动部件的起点和终点，而且能控制整个 加工过程中每一点的速度与位置，见图8-4所示。也就是说能连续控 制加工轨迹，使之满足零件轮廓的形状要求，这种机床应具有刀具补 偿功能、主轴转速控制及自动换刀等较齐全的辅助功能。轮廓控制主 要用于加工曲面、凸轮及叶片等复杂形状的数控铣床、车床、磨床和 加工中心等，按伺服系统控制方式分类。
• 由于开环伺服系统对移动部件的实际位移无检测反馈，故不能补偿 系统误差，因此，步进电动机的步距以及齿轮与丝杠的传动误差，都 将影响被加工零件的精度。
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8-1 数控机床概述
• 但开环伺服系统的结构简单、成本低、调整维修方便及工作可靠， 它适用于精度、速度要求不高的场合，如简易机床、小型X-Y工作台、 线切割机和绘图仪等。
一般情况下工作过程不需要人工干预，这就消除了操作者人为产生的 误差。 • (3)生产率高。数控机床能够有效地减少零件的加工时间和辅助时 间。数控机床上可以采用较大的切削用量，进行强力切削，同时还可 以自动换速、自动换刀和自动装夹工件。 • (4)减轻劳动强度，改善劳动条件。由于数控机床是按所编程序自 动完成零件加工的，操作者主要是进行程序的输人、装卸零件、加工 状态的观测、零件的检验等工作，劳动强度极大降低。机床一般是封 闭式加工，既清洁，又安全。
数控机床的基本构造及工作原理
数控机床的基本构造及工作原理数控机床是一种利用计算机控制的自动化机械设备。
它是在传统机床的基础上发展而来，具有高精度、高效率和多功能特点。
下面将对数控机床的基本构造和工作原理进行详细介绍。
一、数控机床的基本构造1.机床主体部分：机床主体通常由床身、立柱、横梁和工作台等组成。
床身是整个机床的基础，用于安装和支撑其他各个部件。
立柱起支撑和导向作用，横梁用于支撑和传递载荷，工作台用于支撑工件。
2.传动系统：传动系统将电机产生的动力传递给刀具或工件，实现切削加工。
常见的传动方式包括电机驱动螺杆、齿轮传动和皮带传动等。
3.控制系统：控制系统是数控机床的核心部分，用于实现机床的自动化操作。
它由计算机、数控装置、伺服控制器和编码器等组成。
计算机是控制系统的主控部分，负责接收和处理指令。
数控装置将计算机的指令转化为电信号，控制伺服控制器和驱动器工作。
伺服控制器接收数控装置的信号，输出相应的电流给驱动器，驱动刀具或工件运动。
4.动力系统：动力系统提供机床的驱动力，通常由电机提供动力。
根据不同的切削工况和需求，可以采用不同类型的电机，如交流伺服电机、直流伺服电机和步进电机等。
5.刀具或工件换刀系统：刀具或工件换刀系统用于实现自动化换刀操作，提高生产效率。
根据不同的切削任务和工艺要求，可以配置不同的换刀方式，如手动换刀、自动换刀和带刀库的换刀等。
二、数控机床的工作原理1.编程：要进行数控加工，首先需要编写加工程序。
加工程序是由一系列指令组成的文本文件，用于描述切削路径、刀具换向、进给速度、切削深度等参数。
2.坐标系转换：在编写加工程序时，需要定义一个坐标系，用于描述刀具或工件的位置和运动。
通常使用直角坐标系或极坐标系。
在实际运行时，数控系统会将编程坐标转换为机床坐标，以控制机床的运动。
3.运动控制：数控系统根据加工程序生成的指令，通过伺服控制器控制电机运动，实现刀具或工件在空间中的运动。
伺服控制器接收数控装置发出的指令，输出相应的电流给驱动器，驱动电机旋转。
简述数控机床的结构及组成
数控机床的结构及组成一、简介数控机床（Numerical Control Machine Tool）是一种通过预先编程的方式来控制机床操作的现代化设备。
它是计算机科学、自动控制技术和机械制造技术相结合的产物。
与传统的机床相比，数控机床具有高速、高精度、高自动化程度和灵活可适应性等优点，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子信息、模具制造等领域。
二、结构及组成简述数控机床的结构与组成是实现数控加工的基础，它包括机床本体、数控装置、执行机构和测量系统四个方面。
2.1 机床本体机床本体是数控机床的基本组成部分，它主要由床身、立柱、横梁、工作台、主轴箱、进给箱以及箱盖等部件组成。
•床身是数控机床的基础部分，承载和支撑整个机床的各个部件。
它具有高刚性、高稳定性和高阻尼性能，以确保整个机床在高速、高负荷工作时的稳定性和精度。
•立柱起到支撑和定位的作用，通常由铸铁材料制成，具有足够的刚性和稳定性。
•横梁连接立柱和工作台，起到支撑和传递力量的作用。
•工作台是加工工件的位置，它可以根据不同的加工需求进行升降、旋转和倾斜等运动。
•主轴箱是主轴的安装位置，主轴负责工件的转动，主轴箱通常包括主轴、轴承、主传动装置以及冷却装置等。
•进给箱是控制工件进给运动的装置，通常包括进给伺服电机、螺杆传动机构、导轨和滑块等。
2.2 数控装置数控装置是数控机床的核心部分，它负责接收和解析预先编好的加工程序，并控制机床按照程序要求完成各项加工操作。
数控装置通常由数控主机、控制器、输入设备和输出设备组成。
•数控主机是数控装置的核心部分，它通过输入设备接收加工程序，并对其进行解析和处理，生成相应的控制指令。
•控制器是控制系统的中枢，负责控制数控主机的运行以及与机床的通信。
控制器通常包括运动控制部分、IO接口部分和系统总线部分。
•输入设备主要包括键盘、鼠标、触摸屏等，用于向数控装置输入加工程序、参数等信息。
•输出设备主要包括显示器、打印机等，用于显示加工过程中的信息和结果。
模块一：数控机床典型结构
厦门工学院 机械工程系 数控技术
3.按进给伺服系统控制方式分类 （1）开环控制系统数控机床 开环进给伺服系统通常不带有位置检测元件，伺服驱动 元件一般为步进电动机。
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（2）闭环控制系统数控机床 闭环进给控制系统带有位置检测元件，随时可以检测出 工作台的实际位移，并反馈给数控装置，并与设定的指 令值进行比较，利用其差值控制伺服电动机，直至差值 为零为止。
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时间，使机床的切削时间达到机床开动时间的 80%左 右(普通机床仅为 15%～20%)；同时也减少了工序之 间的工件周转、搬运和存放时间，缩短了生产周期，具 有明显的经济效果。 加工中心是一种综合加工能力较强的设备，工件一次装 夹后能完成较多的加工内容，加工精度较高，如果加工 中等加工难度的批量工件，其效率是普通加工设备的 5～10倍。特别是它能完成许多普通设备不能完成的加 工，而且对形状较复杂、精度要求高的单件或中小批量 加工更为适用。因此，加工中心是从一个方面判断企业 技术能力和工艺水平高低的标志。
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1.控制介质 数控机床工作时，不需要操作工人直接操纵机床，但机 床又必须执行人的意图，这就需要在人与机床之间建立 某种联系，这种联系的中间媒介物即称为控制介质。 2.数控系统 数控装置是一种控制系统，是数控机床的中心环节。它 能自动阅读输入载体上事先给定的数字，并将其译码， 从而使机床进给并加工零件，数控系统通常由输入装置、 控制器、运算器和输出装置4大部分组成 。
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报警、刀具寿命管理，过载与超行程自动保护、丝杠螺 距误差补偿、丝杠间隙补偿、故障自动诊断、工件与加 工过程图形显示等，它们对于提高机床的加工效率，保 证产品的加工精度和质量等都是普通加工设备无法相比 的。 与普通数控机床相比，加工中心具有以下几个突出特点： ① 全封闭/半封闭防护。 ② 工序集中，加工连续进行。 ③ 使用多把刀具，刀具自动交换。 ④ 使用多个工作台，工作台自动交换。
数控机床的典型机械结构
(1) 名义直径D0。滚珠与螺纹滚道在理论接触角状态时包络滚珠球心 的圆柱直径。对于小型加工中心采用名义直径D0为32mm、40mm，中型 加工中心选用名义直径D0为40、50mm，大型加工中心采用名义直径D0 为50mm、63mm的滚珠丝杠，但通常应大于L/35～L/30。
(2) 螺距t。常用的螺距t为4mm、5mm、6mm、8mm、10mm、12mm,t 越小，螺旋升角越小，摩擦力矩小，分辨率高，但传动效率低，承载能 力低。
5．滚珠丝杠的制动 滚珠丝杠螺母副传动效率很高，但不能自锁，用在垂直传动或水
平放置的高速大惯量传动中，必须装有制动装置。常用的制动方法有 超越离合器、电磁摩擦离合器或者使用具有制动装置的伺服驱动电动 机。
6．滚珠丝杠螺母副的轴向间隙消除和预紧 滚珠丝杠副对轴向间隙有严格的要求，以保证反向时的运动精度
3) 双片斜齿轮垫片调整法。如图5-10所示，在 两个薄片斜齿轮3和4之间加一垫片2，将垫片厚 度增加或减少Δt，薄片齿轮3和4的螺旋线就会错 位，分别与厚齿轮1的齿槽左、右侧面都可贴紧 ，消除了间隙。垫片厚度的增减量Δt与齿侧间隙 Δ的关系，可用下式表示：
t cos
式中， β为斜齿轮螺旋角。
。所谓轴向间隙是指丝杠和螺母无相对转动时，丝杠和螺母之间最大 轴向窜动。它除了结构本身的游隙之外，还包括在施加轴向载荷之后 弹性变形所造成的窜动。因此要把轴向间隙完全消除比较困难，通常 采用双螺母预紧的方法，把弹性变形控制在允许的限度内。
1) 用锁紧螺母预紧 图5-5所示为利用双螺母来调整间隙实现预紧的结构，滚珠丝杠左
(3) 丝杆长度L。一般为“工作行程＋螺母长度＋(5～10)mm”。 (4) 滚珠直径d0。滚珠直径d0越大，承载能力越高，尽量取大值。一般 取d0=0.6t。 (5) 滚珠的工作圈数j、列数K和工作滚珠总数N对丝杆工作特性影响较 大。一般工作圈数j为2.5～3.5圈,列数K为2～3列,工作滚珠总数一般N小 于150粒。
第三章 数控机床的典型结构1.ppt
第 的要求。它普遍用于各类数控机床主轴。
三
章
（2）前支撑采用高精度双列向心推力球轴承(见图３－8
数 （b）)。向心推力轴承有良好的高速性，主轴最高转速可达
控 机
4000r／min，但它的承载能力小，适于高速、轻载、高精密
床 的数控机床主轴。
的
典
型
Hale Waihona Puke 结构数第三章 数控机床的典型结构
３
控
机
床
（3）前后支撑分别采用双列和单列圆锥滚子轴承(见图
数 控
速时有较大的扭矩，以满足主轴输出扭矩特性的要求。滑移
机 齿轮的移位大多采用液压拨叉或直接由液压缸驱动齿轮来实
床 现。
的
典
型
结
构
数
第三章 数控机床的典型结构
３
控
机
床
及
刀
具
第
三 章
数
控
机
床
的
图３－1
典 (a)齿轮变速；(b)带传动；(c)两个电机分别驱动；(d)调速电机直接驱动
型
结
构
数
第三章 数控机床的典型结构
构
数
第三章 数控机床的典型结构
３
控 数控机床上应用的多楔带又称为复合三角带，其横向断面
机
床 呈多个楔形，楔角为40°，如图３－2（a）所示。传递负载主
及 刀
要靠强力层。强力层中有多根钢丝绳或涤纶绳，具有较小的伸
具 长率、较大的抗拉强度和抗弯疲劳强度。多楔带综合了V带和
平带的优点，运转时振动小、发热少、运转平稳、重量小，因
具 动实行同步控制，即主轴具有旋转进给轴(C轴)的控制功能。
第 （5）在加工中心上，要求主轴具有高精度的准停功能。
第二单元 数控机床的典型结构
第二单元 数控机床的典型结构最初的数控机床在机械结构上，只是对普通机床进行了局部地改进。
但是，随着数字控制技术在数控机床上的发展，以及数控机床高刚度、高精度、高速度的要求，逐步发展到目前数控机床独特的结构特点。
它在总体布局、传动系统、刀具装置、以及操作辅助机构等方面发生了很大地变化，最基本的表现在改进了普通机床传动链长、传动结构刚性不足、抗振性差、滑动面的摩擦阻力大以及传动元件的间隙大等，经济型的数控机床机械基本功能的构成模式仍然没有脱离普通机床的基础模式，如机床支承件、导轨、主传动系统、进给传动等组成部件是不可缺少的。
第一节 数控机床主传动系统一、主传动系统的要求1. 宽调速、无级调速为了在数控加工时，合理选用切削用量，提高生产率及零件表面质量，必须具有更大的调速范围。
如数控车床上为了实现恒线速切削，主传动系统应实现无级变速。
2. 高刚性、低噪声主传动系统的精度和刚性直接影响着加工零件的精度，为此对数控机床来说，主传动链要求短、传动件精度和刚性要求高，主轴的支承跨距要求合理，噪声要求降低到最低限度。
3. 高抗振性、高热稳定性在数控加工切削过程中，切削力等诸多因素的影响，会使主轴产生振动，会大大影响零件表面粗糙度，甚至破坏加工刀具。
另外，摩擦、切削热等还会使主传动系统产生热变形，从而造成加工误差。
为此，数控机床的主传动系统必须具有良好的抗振性和热稳定性。
二、主传动的变速方式1. 经皮带和变速齿轮的主传动这是目前大、中型数控机床中使用较多的一种主传动配置方式。
一般采用无级调速主电机，通过皮带传动和主轴箱内2~3级变速齿轮带动主轴运转，这样主轴箱的结构大大简化。
由于主轴的变速有主电动机无级变速和齿轮有级变速相配合来实现的，既可扩大主轴的调速范围，又可扩大主轴的输出转矩。
如图2-1所示为带轮和变速齿轮主传动系统图，如图2-2主轴恒功率的调速范围 =2502500=10 主电动机恒功率的调速范围 = 11603500= 3.017 由此可见恒功率的调速范围从 3.017扩大到10，而恒扭矩的调速范围则不变。
典型数控系统的结构
典型数控系统的结构数控系统是一种精密的自动化控制系统，常用于机床加工中。
典型的数控系统由以下几个组成局部构成：1. 输入设备输入设备是数控系统的接口，负责将操作员输入的指令传递给数控系统进行处理。
常见的输入设备有键盘、鼠标、触摸屏等。
通过输入设备，操作员可以输入加工工艺参数、指令代码等信息。
2. 主机控制器主机控制器是数控系统的核心局部，主要负责解析操作员输入的指令，并将其转化为机床可以执行的控制信号。
主机控制器通常由一台工业级计算机构成，搭载了专门的数控系统软件。
主机控制器通过与输入设备、执行设备的通信，实现对机床各轴的控制。
在控制信号输出之前，主机控制器还会对输入的指令进行加工优化，以提高加工效率和精度。
3. 伺服系统伺服系统是数控系统中的一个重要局部，它负责将主机控制器输出的控制信号转化为机床各轴的运动。
伺服系统通常由伺服电机、编码器、控制器等组成。
伺服电机是驱动机床实现运动的关键设备，它可以精确控制机床轴的位置、速度和加速度。
编码器那么用来反响轴的实际位置和速度信息给控制器，以便调整控制信号，实现精密的运动控制。
运动系统是机床中的关键局部，它负责实际的加工运动。
运动系统通常由多个轴组成，每个轴都有相应的伺服电机和传动装置来实现运动。
在数控系统中，常见的轴包括进给轴和主轴。
进给轴负责工件的相对移动，而主轴那么负责工具的转动。
运动系统通过与伺服系统的配合，实现高精度、高速度的加工运动。
5. 显示与通信设备为了方便操作员的监控与调整，数控系统通常还配备了显示与通信设备。
显示设备可以显示当前的加工状态、报警信息等；通信设备那么可以与外部设备进行数据交换，如计算机网络、U盘等。
辅助系统是数控系统中的一局部，用于支持机床加工过程中的其他功能。
常见的辅助系统有冷却系统、润滑系统等。
冷却系统用于冷却切削工具和加工区域，以防止温度过高导致工具损坏或零件变形；润滑系统用于给机床各部件提供充分的润滑，以确保机床正常运转。
数控机床的典型结构与部件
第2章数控机床的典型结构与部件2.1 数控机床的结构特点及要求2.1.1数控机床的结构特点由于数控机床的控制方式和使用特点，使数控机床与普通机床在机械传动和结构上有显著的不同，其特点有：（1）采用高性能的无级变速主轴及伺服传动系统，机械传动结构大为简化，传动链缩短。
（2）采用刚度和抗振性较好的机床新结构，如动静压轴承的主轴部件、钢板焊接结构的支承件等。
（3）采用在效率、刚度、精度等各方面较优良的传动元件，如滚珠丝杠螺母副、静压蜗杆副以及塑料滑动导轨、滚动导轨、静压导轨等。
（4）采用多主轴、多刀架结构以及刀具与工件的自动夹紧装置、自动换刀装置和自动排屑、自动润滑冷却装置等，以改善劳动条件、提高生产率。
（5）采取减小机床热变形的措施，保证机床的精度稳定，获得可靠的加工质量。
2.1.2数控机床的结构要求及措施1．提高机床的静、动刚度在数控机床加工过程中，加工精度除了取决于数控系统，还取决于数控机床本身的精度。
而由机床床身、导轨工作台、刀架和主轴箱的几何精度和变形所产生的误差取决于它们的结构刚度，并且这些误差在加工过程不能进行人为的调整和补偿。
因此，必须把移动件的重量和切削力引起的弹性变形控制在最小限度之内，以保证加工精度和表面质量。
为了提高机床的静刚度，在机床结构上常采用以下措施。
1）为提高机床主轴的刚度，常采用三支承结构，并且选用刚性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。
2）为提高机床整体的刚度，常采用筋板结构。
表2-1给出了方形截面立柱在加筋前后的静刚度比值。
从表中可以看出，加筋板后相对弯曲刚度和扭转刚度均提高。
表2-1 方形截面立柱加筋前后的静刚度比值加筋形式相对质量相对弯曲刚度相对扭曲刚度1 1 11.24 1.17 1.381.34 1.21 8.861.63 1.32 17.73）在大型数控机床中，移动载荷对机床边形有较大的影响。
常采用液压平衡和重快平衡来减少构件的变形，如图2-1所示，利用重块有效地减小主轴箱左右移动对横梁变形的影响。
数控机床第3章数控机床典型结构及部件
3.2.2
主轴部件
主轴部件是机床的一个关键部件，它包括主轴支承、安装 在主轴上的传动零件等。其质量直接影响加工质量。
1、主轴端部的结构形状
主轴端部功能：用于安装刀具或夹持工件的夹具。 设计要求：应能保证定位准确、安装可靠、联结牢固、装 卸方便、能传递足够的转矩。其主轴端部的结构形状己标准 化，如图3.6所示。 图3.6（a）所示，其卡盘靠前端短圆锥和凸缘端面定位， 用拔销传递扭矩。主轴为空心， 前端有莫氏锥度孔，用以安装顶 尖或心轴。
（5）维修保养方便，不需要润滑。 （6）安装中心距要求严格，带与 带轮制造工艺较复杂，成本高。
3、用两个电机分别驱动 主轴
它是综合以上两种方法的混合传 动。其具有以上两种的性能，如图 3.1（c）所示。 高速时，由一个电机通过带传动 ；低速时，由另一个电机通过齿轮 变速传动，起到降速和扩大变速范 围的作用，恒功率增大，满足了低 速大转矩，两个电机，有点浪费。
4、调速电机直接驱动 主轴传动
图3.1（d）所示，由调速电机直 接驱动的主轴传动。其结构如图 3.4所示。简化了主轴箱体和主轴 的结构，刚度高，但输出扭矩小，
电机发热影响主轴精度。 一种新式内装电机主轴，即主轴与电机转子合为一体。其优点： 主轴组件结构紧凑、重量和惯性小，可提高启动、停止的响应特 性，有利于控制振动和噪声。缺点是：电机产生的热量影响主轴 精度，因此，温度控制和冷却 是使用内装电机主轴的关键问 题。图3.5为立式加工中心主轴 组件，最高转速可达 50000r/min。
5、使用维护方便
数控机床属高精度自动控制机床，适用于单件、中小批量
3.2.1 主轴变速方式
数控机床一般采用直流或交流主轴伺服电机实现主轴无级 变速。目前交流主轴电机及交流变频驱动装置应用较为广泛。