数控机床的机械结构总结
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。
数控机床的机械结构汇总
第一节机械结构的主要特点与基本要求一、数控机床对机械结构的基本要求从数控技术的特点看，由于数控机床采用了伺服电动机，应用数字技术实现了对机床执行部件动作顺序和运动位移的直接控制，传统机床的变速箱结构被取消了，因而机械结构也大大简化了。
数字控制还要求机械系统有较高的传动刚度且没有传动间隙，以确保控制指令的执行和控制品质的实现。
同时由于计算机水平和控制能力的不断提高，同一台机床上允许更多功能部件同时执行所需要的各种辅助功能已成为可能，因而数控机床的机械结构比传统机床具有更高的集成化功能要求。
从制造技术发展的要求看，随着新材料和新工艺的出现以及市场竞争对低成本的要求，金属切削加工正朝着切削精度和速度越来越高、生产效率越来越高和系统越来越可靠的方向发展。
这就要求在传统机床基础上发展起来的数控机床精度更高、驱动功率更大，机械结构动、静、热态刚度更好，工作更可靠，能实现长时间连续运行和有尽可能少的停机时间。
综合上述原因，数控机床对其基本要求可归纳为要有更高的精度，更好动、静态刚度，以适应高速运动的耐用度和工作可靠性。
二、数控机床机械结构构成典型数控机床的机械结构主要由基础件、主传动系统、进给传动系统、回转工作台、自动换刀装置及其他机械功能部件等几部分组成。
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，由于其尺寸较大，俗称“大件”，构成了机床的基本框架。
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。
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要求，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。
由于数控机床的主传动常采用大功率的变速电动机，因而主传动链较传统机床短，不需要复杂的变速机构。
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。
数控机床常用的主传动的机械结构
数控机床的主轴部件一般包括主轴、主轴轴承和传动件等。
对于加工中心，主轴部件还包括刀具自动夹紧装置、主轴准停装置和主轴孔的切屑消除装置。
1．主轴轴承的配置形式数控机床主轴轴承主要有以下几种配置形式：（1）前支承采用双列短圆柱滚子轴承和60度角接触双列向心推力球轴承，后支承采用向心推力球轴承，如图2-30（a）所示。
（2）前支承采用高精度双列向心推力球轴承，如图2-30（b）所示。
（3）前支承采用双列圆锥滚子轴承，后支承采用单列圆锥滚子轴承，如图2-30（c）所示。
在主轴的结构上必须处理好卡盘或刀具的安装、主轴的卸荷、主轴轴承的定位、间隙调整、主轴部件的润滑和密封等问题。
对于某些立式数控加工中心，还必须处理好主轴部件的平衡问题。
2．主轴的自动装夹和切屑消除装置在加工中心上，为了实现刀具在主轴上的自动装卸，其主轴必须设计有自动夹紧机构。
例如自动换刀数控立式镗铣床（JCS-018）的主轴部件如图2-31所示。
3．主轴准停装置加工中心的主轴部件上设有准停装置，其作用是使主轴每次都准确地停在固定不变的周向位置上，以保证自动换刀时主轴上的端面键能对准刀柄上的键槽，同时使每次装刀时刀柄与主轴的相对位置不变，提高刀具的重复安装精度，从而可提高孔加工时孔径的一致性。
另外，一些特殊工艺要求，如在通过前壁小孔镗内壁的同轴大孔，或进行反倒角等加工时，也要求主轴实现准停，使刀尖停在一个固定的方位上，以便主轴偏移一定尺寸后，使大刀刃能通过前壁小孔进入箱体内对大孔进行镗削。
目前，主轴准停装置很多，主要分为机械式和电气式两种。
JCS-018加工中心采用电气准停装置，其原理见图2-32。
在带动主轴旋转的多楔带轮1的端面上装有一个厚垫片4，垫片上装有一个体积很小的永久磁铁3，在主轴箱箱体的对应于主轴准停的位置上，装有磁传感器2。
当机床需要停车换刀时，数控装置发出主轴停转的指令，主轴电动机立即降速，在主轴以最低转速慢转几圈、永久磁铁3对准磁传感器2时，磁传感器发出准停信号，该信号经放大后，由定向电路控制主轴电动机停在规定的周向位置上。
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
数控车床结构范文
数控车床结构范文数控车床是一种使用计算机控制系统的机床，通过预先编程的方式，能够自动进行加工，并且实现极高的准确度和效率。
数控车床的结构主要包括机床床身、主轴箱、进给箱和控制系统等部分。
一、机床床身数控车床的床身是整个机床的基础，也是承载所有组件和零部件的主要结构。
床身通常由铸铁或焊接钢板制成，具有足够的刚性和稳定性，能够承受加工过程中的各种力和震动。
床身上通常有V型或者平坦的导轨，用于安装和导向主轴箱和进给箱。
二、主轴箱主轴箱是数控车床上的一个重要部件，主要用于驱动刀具和工件的相对运动。
主轴箱通常由主轴驱动装置、主轴箱壳体、主轴箱传动装置和进给机构等组成。
主轴箱壳体上安装有主轴和主轴伺服电机，主轴通过传动装置和主轴驱动装置相连，用于旋转刀具。
进给机构通常是通过主轴箱内部的螺杆、滑块和导轨等部件来实现刀具和工件的进给运动。
三、进给箱进给箱是数控车床的另一个重要部件，用于控制刀具和工件在加工过程中的进给速度和方向。
进给箱通常由进给伺服电机、进给箱壳体、进给传动装置和进给机构等部分组成。
进给伺服电机通过传动装置与进给机构相连，实现刀具和工件的进给运动。
进给箱壳体上通常装有进给选择器，用户可以通过选择器设定进给模式、进给速度和进给方向等参数。
四、控制系统控制系统是数控车床上最为重要的部分，用于实时控制和监控机床的加工过程。
控制系统通常包括机床控制器、数控软件和人机界面等部分。
机床控制器与数控软件相连，通过预先编程的方式控制数控车床的各种运动和加工参数。
人机界面通常是通过电脑显示屏和键盘等设备，用户可以通过界面输入指令、监控加工过程和调整参数等。
总结：数控车床的结构包括机床床身、主轴箱、进给箱和控制系统等部分。
机床床身是整个机床的基础，具有足够的刚性和稳定性。
主轴箱用于驱动刀具和工件的相对运动，进给箱用于控制刀具和工件的进给速度和方向。
控制系统是整个数控车床的大脑，通过预先编程的方式实现加工过程的控制和监控。
第二章数控机床的机械结构
3、选刀方式 分类：（1）顺序选刀；（2）任意选刀。 特点：
（1）顺序选刀 是在加工前，将加工所需刀具依工艺次序插 入刀库刀套中，顺序不能有差错，加工时按顺序调刀。工件变更
时，需重调刀具顺序，操作烦琐，且加工同一工件中刀具不能重 复使用。
（2）任意选刀 刀库中的刀具的排列顺序与工件的加工顺序 无关，相同的刀具可重复使用。
无刷式旋转变压器特点：提高了可靠性及使用寿命，但其体 积、质量、成本均有所增加。 2.7数控机床的自动换刀装置（ATC）
作用：自动储存、更换刀具，使工件在一台机床一次装夹可 完成多道工序或全部工序加工。
要求：换刀时间短，刀具重复定位精度高，足够的刀具储备 量，占地面积小，安全可靠等。
2.7.1刀库 1、刀库容量 ：刀库存放刀具的数量，一般根据加工工艺要
2.6数控机床的位置检测装置 1.检测装置的作用：在闭环数控系统中，必须利用位置检
测装置把机床运动部件的实际位移量随时检测出来，与给定的 控制值（指令信号）进行比较，从而控制驱动元件准确运转， 使工作台（或刀具）按规定的轨迹和坐标移动。它的精度直接 影响数控机床的定位精度和加工精度。
2.6.1检测装置的分类 1. 根据安装的位置及耦合方式分为：
2. 缺点：传动齿轮副存在间隙，在开环系统中会造成进 给运动的位移值滞后于指令值；反向时，会出现反向死区， 影响加工精度。在闭环系统中，由于有反馈作用，滞后量虽 可得到补偿，但反向时会使伺服系统产生振荡而不稳定。
3. 消除齿轮传动间隙的措施： （1）刚性调整法
1）偏心轴套调整法；2）锥度齿轮调整法。 （2）柔性调整法
2.3.1 数控机床对进给系统的要求
1. 运动件间的摩擦阻力小 2. 消除传动系统中的间隙 3. 传动系统的精度和刚度高 4. 减少运动惯性，具有适当的阻尼
数控机床的机械结构概述
数控机床的机械结构概述数控机床是现代机械加工领域中的重要组成部分，其准确性和高效性在不断提高。
机械结构是数控机床的重要组成部分之一，它关系到数控机床的加工能力、精度和使用寿命等方面。
因此，本文将详细介绍数控机床的机械结构。
一、数控机床的机械结构类型数控机床的机械结构类型主要有以下几种：1. 刀架式数控机床刀架式数控机床是最常见的一种数控机床，它是由工作台、基座、立柱、横梁、刀架、主轴等主要组成部分构成的。
其中，工作台上焊接有T型槽，用于固定工件。
立柱和横梁焊接在一起，构成了机床的承重结构，刀架安装在横梁上，起到工具定位和送料的作用。
2. 摆式数控机床摆式数控机床是由一个固定的基座和一个可摆动的工作台构成的，摆动的角度可以调节。
摆式数控机床的优点是操作简便，适合中小型零部件的制造。
3. 立柱式数控机床立柱式数控机床与刀架式数控机床类似，但其立柱较为粗大，使用铸铁材料，压铸而成。
立柱式数控机床具有较强的承载能力和稳定性。
4. 滑床式数控机床滑床式数控机床是由主轴箱和床身两部分组成的，其最大特点是床身是滑动的。
普通的滑床式数控机床只能进行单轴工艺加工，而多轴滑床式数控机床可以通过添加附加的工作电机、行程、调节轴、夹紧装置和主轴等部件，可以实现多轴联动加工。
二、数控机床的机械结构细节1. 工作台工作台是数控机床的重要组成部分，其工作表面应具有较高的精度和稳定性。
为了使工件的放置和夹紧变得更容易，工作台通常采用T型槽的形式，其精度要求同工作台一样。
2. 基座数控机床的基座是机床支撑和稳定的重要部分，贯穿于整个机床的底座中心。
基座厚度要大于一般机床的厚度，铸造形式根据负载情况进行改变。
3. 主轴箱主轴箱是数控机床最重要的组成部分之一，位于机床上部，其主要作用是带动刀具进行加工。
主轴箱一般采用铁铸浇注，可在主轴箱中安装各种操作控制、调节和监控设备。
4. 数控系统数控系统是数控机床的命脉，它是机床达到高效加工的关键部分。
第2章数控机床的机械结构
滚珠丝杠螺母副是一种在丝杠与螺母间装有滚珠 作为中间传动元件的丝杠副，是直线运动与回转运动 能相互转换的传动装置。当丝杠旋转时，滚珠在滚道 内既自转又沿滚道循环转动，因而迫使螺母（或丝杠 ）轴向移动。
1-丝杠
2-滚道
3-螺母
4-滚珠
第三节 数控机床的进给传动系统
二、滚珠丝杠螺母副 1、特点： 1)传动效率高，摩擦损失小。 2)运动平稳无爬行。 3)传动精度高，反向时无空程。 4)磨损小，精度保持性好，使用寿命长。 5)具有运动的可逆性。 6）制造困难，成本较高。
2、特点： 1)采用直流或交流电动机，有较宽的调速范围，能迅 速可靠地实现无级调速，使切削始终处于最佳运行状 态。 2)变速机构结构简单。电动机可以直接连接主轴和滚 珠丝杠，齿轮、轴类零件、轴承的数量大为减少。 3) 变速迅速可靠。 4)主轴具有较高的回转精度，足够的刚度和抗振性， 较好的热稳定性，动态响应好。主轴转速高、功率大 ，能使数控机床进行大功率切削和高速切削，实现高 效率加工。
第二节 数控机床的主传动系统
三、数控机床的主轴部件 2、主轴支承 (3种主要形式) 主轴的支承应综合考虑主轴的受力状况、转速高低、
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
热变形大小、支承跨距、精度要求等因素，选择合适的轴
承类型及布置形式。
第二节 数控机床的主传动系统
三、数控机床的主轴部件
2、主轴支承 (3种主要形式) （1） 前支撑采用双列短圆柱滚子轴承和60°角接触
第2章
数控机床的机械结构
1
第一节 数控机床机械结构的组成和特点
一、数控机床机械结构的主要组成部分
下图为一台小型立式加工中心的外形图。
第一节 数控机床机械结构的组成和特点
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。
数控机床机械结构
机械制造工艺与设备
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机械制造工艺与设备
数控机床机械结 构
机械结构
1.1 总体布局
数控机床通常由存储介质、输入装置、输出装置、数控 系统、伺服系统、主轴单元（含电主轴）、滚珠丝杠副和滚动 导轨副、刀库和机械手、数控回转刀架和回转工作台、高速防 护部件和机床床身等组成。
数控机床可在一次装夹下完成大量工序，重调又方便，故 适用于中、小批量生产。近年来，已开始用于汽车制造等行业 的大批量生产。从单件到大批量都可充分发挥数控机床高生产 率，低废品率，减少半成品储备，缩短生产周期，便于调整等 优点。
1.3 进给系统
一个典型数控机床闭环控制的进给系统，通常由位置比较 和放大单元、驱动单元、机械传动装置及反馈元件等部分组 成。这里所说的机械传动装置是将驱动源旋转运动变为工作 台直线运动的整个机械传动链，包括减速装置、转动变移动 的丝杠螺母副及导向元件等。
为了确保数控机床进给系统的传动精度、灵敏度和工作 稳定性，对机械部分设计总的要求是消除间隙、减小摩擦、 减小运动惯量、提高传动精度和刚度。
1.2 主传动系统及主轴部件
数控机床的主传动系统包括主轴电动机、传动系统和主轴组 件。它比普通机床的主传动系统的结构简单，这是因为其变速功 能全部或大部分由主轴电动机的无极调速来承担，省去了繁杂的 齿轮变速结构。
数控机床要求主轴调速范围大，不但有低速、大转矩功能， 而且还要有较高的速度。其主传动系统要求有较高的旋转精度和 运动精度，对于主轴的静刚度、耐磨性和抗振性要求较高。此外， 低温升和减小热变形也是对主传动系统要求的重要指标。
1.4 床身
床身是机床的主体，是整个机床的基础支承件，一般用来放 置导轨、主轴箱等重要部件。其结构对机床的性能和布局有很大 的影响。
2.6数控机床的机械结构
▪ 采用自动换刀、自动排屑、自动润滑和冷却等装置。 ▪ 采取大功率电动机和先进刀刀具和系统，可进行强力切削，提高了切削效率，
▪ 而机床为了完成零件的加工须进行两大运 动：主运动和进给运动。
▪ 数控机床的主运动和进给运动在动作上除 了接受CNC的控制外，在机械结构上应具 有响应快、高精度、高稳定性的特点。
▪ 提高精度：
▪ 传动机构简化、传动链短 ▪ 采取消除间隙的传动副，提高了传动精度 ▪ 采用高效率、高刚度、高精度的传动副，如滚珠丝杆副等
▪ 减少摩擦：
▪ 采取滚动导轨。静压导轨、贴塑导轨等摩擦特性良好的支承部件，灵敏度好，无爬 行现象。
▪ 提高刚度
▪ 采取刚度和抗振性好、能减少热变形影响的机械结构
▪ 3．减小运动惯量：
▪ 数控机床往往要求机床部件具有对指令的快速响应能力。运动部件的惯量对伺服机构的启
动和制动都有影响，尤其是数控机床进行高精度加工时处于高速运动的零部件。因此在满足零部件 强度和刚度的前提下，尽可能减轻运动部件的质量。满足数控机床高速切削的要求。
（二）进给传动机械部件
▪ 进给传动机械装置，是指将驱动源的旋转运动变为工作台 的直线运动的整个机械传动链，包括联轴器、齿轮装置、 丝杠螺母副等中间传动机构。
对于使用的传动链，要消除齿轮副、蜗轮蜗杆副、丝杆螺母副等间隙。使得运动反向时运动与指令 同步。
▪ ·刚度：数控机床的特点在于不仅适合于零件的高精度加工，更能完成零件粗加工时的 大切削用量的加工，这便要求数控机床有足够的刚度。为满足着一要求，主要是选用零件
的合适的材料，合适的结构（如丝杆的直径足够粗、传动齿轮无根切等），同时结构部件还必须有 合适的支撑等。避免刚度不足时工作台产生爬行和振动现象，进而影响加工精度。
数控技术数控机床的机械结构
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。
四、进给传动机械部件
１、联轴器 联轴器是用来连接寄给机构的两根轴使之一起回转移传
递扭矩和运动的一种装置。目前联轴器的类型繁多，有液 力式、电磁式和机械式。
2．斜齿轮传动消除间隙（1）
•基本思想 斜齿轮传动消除侧隙的方法与直 齿圆柱齿轮传动中双片薄齿轮消除间隙的思 路相似，也是用两个薄片齿轮和一个宽齿轮 啮合，只是通过不同的方法使两个薄片齿轮 沿轴向移动合适的距离后，相当于两薄片斜 齿圆柱齿轮的螺旋线错开了一定的角度。两 个齿轮与宽齿轮啮合时分别负责不同的方向 （正向和反向），起到消除侧隙的作用。
a 轴 滚珠丝杠螺母副
为了提高进给系统的灵敏度、定位精度和防止 爬行，必须要降低数控机床进给系统的摩擦并减 少静、动摩擦系数之差。因此，行程不太长的直 线运动机构常用滚珠丝杠副。
滚珠丝杠的静、动摩擦系数实际上几乎没有 什么差别。它可以消除反向间隙并施加预载，有 助于提高定位精度和刚度。滚珠丝杠由专门工厂 制造。
同步齿形带传动是一种新型的带传动。他利用齿形带的 齿形与带轮的轮齿依次啮合传递运动和动力，因而兼有带 传动、齿轮传动及链 传动的优点，且无相对滑动，平均 传动比较准确，传动精度高，而且齿形带的强度高、厚度 小、重量轻、故可用于高速传动。
8.3.2 齿轮传动副
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。
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4.3.2 数控机床主轴的变速方式
同步齿形带传动是一种综合了带传动和链传动优点的新 型传动方式，带型有梯形齿和圆弧齿。
同步齿形带的结构和传动
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4.3.2 数控机床主轴的变速方式
3、 高速时，由一个电机通过带传动；低速时，由另一个电
机通过齿轮传动，齿轮起到降速和扩大变速范围的作用，使
恒功率区增大，扩大了变速范围，避免了低速时转矩不够且 电机功率不能充分利用的问题。
上更多内容的加工。
二、数控机床布局特点 3、不同布局有不同的机床结构性能 数控卧式镗铣床中，（a）、
（b）为T形床身布局，工作
台支承于床身，刚度好，工 作台承载能力强；(c)、(d)
工作台为十字形布局，（c）
主轴箱悬挂于单立柱一侧， 使立柱受偏载，(d)主轴箱装
在框式立柱中间，对称布局，
受力后变形小，有利于提高 加工精度。
二、数控机床布局特点 4、不同布局影响机床操作方便程度 数控车床的四种不同布局方案，（a）为水平床身-水平滑板， 刀架水平放置加大了机床宽度方向的结构尺寸；
床身工艺性好，便于导轨面的加工，下部空间小，故排屑困难，
二、数控机床布局特点 4、不同布局影响机床操作方便程度 （b）为倾斜床身-倾斜滑板，排屑亦较方便，中小规格的数控
具。这时，液压缸上腔通压力
油，活塞推动拉杆向下移动， 使碟形弹簧压缩，钢球进入主
轴锥孔上端的槽内，刀柄尾部
的拉钉被松开，机械手拔刀。
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4.3.3 主轴部件
2、刀具自动装卸切屑清除装置 压缩空气进入活塞和拉杆的中孔， 吹净主轴锥孔，为装入新刀具做好准 备。当机械手将下一把刀具插入主轴 后，液压缸上腔无油压，在碟形弹簧 和弹簧的恢复力作用下，拉杆、钢球 和活塞退回到图示的位置，使刀具被 夹紧。刀杆夹紧机构用弹簧夹紧，液 压放松，以保证在工作中突然停电时，
车床其床身的倾斜度以60°为宜；（c）水平床身-倾斜滑板，
具有水平床身工艺性好，宽度方向的尺寸小，且排屑方便， 是卧式数控车床的最佳布局形式。
4.3 数控机床的主传动系统
4.3.1 数控机床主传动的特点
1）具有更大的调速范围并实现无级调速。一般要求主轴具 备1∶（100～1000）的恒转矩调速范围和1∶10的恒 功率调速范围。 2）具有较高的精度与刚度，传递平稳，噪声低
(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 14
4.3.2 数控机床主轴的变速方式
2、 主要用在转速较高、变速范围不大的小型数控机床上。可
以避免由齿轮传动所引起的振动和噪声。适用于高速低转矩
特性的主轴，常用有多楔带和同步齿形带。
带的结构形式 (a)多楔带;(b)同步齿形带
高精密的数控机床主轴。 3 ）前后支撑分别采用双 列和单列圆锥滚子轴承。径向 和轴向刚度高，能承受重载荷，
其安装、调整性能好，但限制
了主轴转速和精度，因此可用 于中等精度、低速、重载的数
控机床的主轴。
4.3.3 主轴部件
2、刀具自动装卸切屑清除装置 加工中心主轴前端有7∶24 号锥孔，内部和后端安装的是 刀具自动夹紧机构。 机床执行换刀指令，机械手 从主轴拔刀时，主轴需松开刀
第4章 数控机床的机械结构
1
2
认识数控机床的机械结构 数控机床机械结构的特点
3
4 5 6 7
数控机床的主传动系统
数控机床进给传动系统 自动换刀装置 数控机床的回转工作台 项目训练
1
4.1 认识数控机床的机械结构
1、熟悉数控车床的机械结构
2
4.1 认识数控机床的机械结构
2、熟悉加工中心的机械结构
3
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4.3.2 数控机床主轴的变速方式
4 大大简化了主轴箱体与主轴的结构，有效地提高了主轴部件的 刚度，但主轴输出的扭矩小，电机发热对主轴的精度影响较大。
直接驱动式
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4.3 数控机床的主传动系统
4.3.3 主轴部件 1、主轴轴承的支撑形式 1 ）前支撑采用双列短 圆 柱 滚 子 轴 承 和 60° 角 接 触双 列向 心推 力球 轴承组 合， 后支 撑采 用成 对向心 推力 球轴 承 。 可 提 高主轴
筋条结构
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4.2 数控机床机械结构的特点
一、数控机床机械结构特点 3）灵敏度高 4）热变形小 在数控机床结构布局设计中可考虑尽量采用对称结构 （如对称立柱等），进行强制冷却（如采用空冷机），
使排屑通道对称布置等措施。
5）自动化程度高，操作方便
6
回转交换式APC
移动交换式APC
二、数控机床布局特点
3）良好的抗振性和热稳定性。
4）在车削中心上，要求主轴具有C轴控制功能。 5）在加工中心上，要求主轴具有高精度的准停功能。
6）具有恒线速度切削控制功能。
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4.3 数控机床的主传动系统
4.3.2 数控机床主轴的变速方式 1、带有变速齿轮的主轴传动 大中型数控机床较常采用的配置方式，确保低速时有较 大的扭矩，滑移齿轮的移位大多采用液压拨叉或直接由液 压缸驱动齿轮来实现。
4.2 1）静刚度和动刚度高
合理选择构件的结构形式，如基础件采用封闭的完整
箱体结构；合理选择及布局隔板和筋条，尽量减小 接合面，提高部件间接触刚度等；合理进行结构布 局；采取补偿构件变形的结构措施。 2）抗振性高
4
4.2 数控机床机械结构的特点
立柱结构
1、不同布局适应不同的工件形状、尺寸及重量
数控铣床四种布局方案 适应的工件重量、尺寸 却不同。（a）适应较 轻工件，（b）适应较 大尺寸工件，（c）适
应较重工件，（d）适
应更重更大工件。
二、数控机床布局特点 2、不同布局有不同的运动分配及工艺范围
数控镗铣床的三种布局方案 中，（a）主轴立式布置， 上下运动，对工件顶面进行 加工；（b）主轴卧式布置， 加工工作台上分度工作台的 配合，可加工工件多个侧面； （c）在（b）基础上再增加 一个数控转台，可完成工件
的综 合刚 度 ， 满足 强力切
削的 要求 。普 遍用 于各类 数控机床主轴。 主轴轴承常见的支撑形式 (a)形式一；(b)形式二；(c)形式三
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2）前支撑采用高精度双列
向心推力球轴承。向心推力轴
承有良好的高速性，主轴最高 转 速 可 达 4000r ／ min ， 但 承
载能力小，适于高速、轻载、