数控机床的机械结构汇总
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概述ppt(52张)
数控机床的机械结构概述(ppt52页)
数控机床结构与装调工艺
具有适应无人化、柔性化加工的特殊部件
数控机床结构与装调工艺
广泛采用高效、无间隙传动装置和新技术、新产品
数控机床进行的是高速、高精度加工，再简化机械结构 的同时，对于机械传动装置和元件也提出了更高的要求。高 效、无间隙传动装置和元件在数控机床上去得了广泛的应用。 如：滚珠丝杠副、塑料滑动导轨、静压导轨、直线滚动导轨 等高效执行部件，不仅可以减少进给系统的摩擦阻力，提高 传动效率；而且还可以使运动平稳和获得较高的定位精度。
数控机床的机械结构概述(ppt52页)
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数控机床结构与装调工艺
对机械结构、零部件的要求高
高速、高效、高精度的加工要求，无人化管理以及工艺复 合化、功能集成化，一方面可以大大的提高生产率，同时，也 必然会使机床的开机时间，工作负载随之增加，机床必须在高 负荷下，长时间可靠工作。因此，对组成机床的各种零部件和 控制系统的可靠性要求很高。
数控机床的机械结构概述(ppt52页)
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数控机床结构与装调工艺
三、数控机床对机械结构的基本要求
具有较高的静、动刚度和良好抗震性
机床的刚度反映了机床机构抵抗变形的能力。机床 变形产生的误差，通常很难通过调整和补偿的方法予以 彻底的解决。为了满足数控机床高效、高精度、高可靠 性以及自动化的要求，与普通机床相比，数控机床应具 有更高的静刚度。此外，为了充分发挥机床的效率，加 大切削用量，还必须提高机床的抗震性，避免切削时产 生的共振和颤振。而提高机构的动刚度是提高机床抗震 性的基本途径。
数控机床的结构
电主轴
数控回转 工作台
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第六章 数控机床的结构 6.2 数控机床的主传动系统
一、主传动装置
1．数控机床主传动系统的特点 1转速高、功率大 2调速范围宽 3主轴能自动实现无级变速;转速变换迅速可靠 4数控机床的主轴组件具有较大的刚度、较高的精度 和耐磨性能 5在加工中心上;还具有安装刀具和刀具交换所需的自 动夹紧装置;以及主轴定向准停装置;以保证刀具和主 轴、刀库、机械手的准确动作& 6为了扩大机床功能;一些数控机床的主轴能实现C轴 功能主轴回转角度的控制
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第六章 数控机床的结构
6.1 数控机床结构概述
一、数控机床机械结构的主要组成
数控机床的机械结构主要由下列几部分组成：
6.1 概述
1机床的基础部件;包括床身、底座、立柱、横梁、
6.2 数控机床的 主传动系统
滑座和工作台等& 2主传动系统包括主轴部件&
6.3 数控机床的 进给传动系统
刚度&床身导轨倾斜角度有45°、60°和75°;但倾斜角度
太大会影响导轨的导向性及受力情况&
大型数控车床常采用立式床身布局&立式床身的排 屑性能最好；但受自重的影响最大;有时需要加平衡机 构来消除&
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第六章 数控机床的结构
2．数控铣床、加工中心的布局特点
• 1卧式数控镗铣床加工中心的常用布局型式
（b）倾斜床身
（c）立式床身
数控车床常见的布局型式
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第六章 数控机床的结构
水平床身数控车床常用于经济型、普及型数控车床
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。
数控机床的组成及基本工作原理
数控机床的组成及基本工作原理数控机床是一种利用数字编程控制工作的机床。
它由三个基本部分组成：机械系统、传动系统和控制系统。
下面将详细介绍数控机床的组成和基本工作原理。
一、机械系统机械系统是数控机床的基础，它由床身、主轴箱、伺服系统等组成。
1.床身：床身是数控机床的基础，主要承载着机床其他部件。
床身通常由铸铁或钢板焊接而成，具有较高的强度和刚性，以保证机床的稳定性。
2.主轴箱：主轴箱包含了主轴系统和进给系统，主轴通过驱动系统将切削工具与工件连接，实现切削加工。
进给系统控制工件在X、Y、Z三个方向上的运动，使切削工具能沿指定路线精确地切削工件。
3.伺服系统：伺服系统负责控制切削工具和工件的相对运动。
它由伺服电机、伺服控制系统、逆变器和编码器等组成。
伺服电机通过接受数控系统发送的控制信号，精确控制机床的位置和速度，从而实现精确的切削加工。
二、传动系统传动系统负责传递电能和运动，将数控机床的控制信号传递给各个运动部件。
主要由电源、变频器、伺服电机、传感器等组成。
1.电源：电源为数控机床提供所需的电能。
通常使用三相交流电源。
2.变频器：变频器将交流电源转换为直流电源，以满足数控机床的要求。
3.伺服电机：伺服电机是数控机床的关键部件，它负责实现机床的精准运动。
伺服电机通常由电动机、编码器和速度控制器组成。
4.传感器：传感器用于检测机床各个部件的状态，将检测到的信号转换为电信号，反馈给数控系统。
三、控制系统控制系统是数控机床的大脑，它由数控装置、软件系统、输入输出设备等组成。
1.数控装置：数控装置是数控机床的核心，主要负责数控程序的编写和生成。
它接收操作员输入的加工参数和控制命令，经过处理之后发送给伺服系统。
3.输入输出设备：输入输出设备用于与数控装置进行交互。
常用的输入设备有键盘、鼠标和触摸屏；输出设备有显示器、打印机和数控机床本身。
基本工作原理：1.数控编程：操作员使用数控装置进行编程，编写出所需的加工程序。
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。
简述数控车床结构
简述数控车床结构数控车床是一种高精度、高效率的机床，它的结构设计和工作原理都非常复杂。
本文主要介绍数控车床的结构和组成部分，以及每个部分的功能和作用。
一、数控车床的结构数控车床的整体结构可以分为床身、主轴箱、进给箱、刀架、工作台等几个部分。
下面分别介绍每个部分的结构和作用。
1.床身床身是数控车床最基本的部分，它承载整个机床的重量和力量。
床身通常由铸铁或钢板制成，具有高强度和稳定性。
床身上安装了主轴箱、进给箱、刀架和工作台等组件。
2.主轴箱主轴箱是数控车床的核心部分，它包括主轴、主轴马达、主轴箱壳体、主轴前轴承和后轴承等组件。
主轴箱的主要作用是驱动工件旋转，完成车削加工。
3.进给箱进给箱是数控车床的另一个重要部分，它包括进给马达、进给螺杆、进给箱壳体、进给前轴承和后轴承等组件。
进给箱的主要作用是控制工件的进给速度和方向，完成车削加工。
4.刀架刀架是数控车床的切削部分，它包括主轴箱和进给箱中的伺服电机、刀架壳体、刀架座、刀杆、刀片等组件。
刀架的主要作用是控制刀具的位置和方向，完成车削加工。
5.工作台工作台是数控车床的工件支撑部分，它包括工作台床身、工件卡盘、工件支撑、工作台传动等组件。
工作台的主要作用是固定工件，并控制工件的旋转和进给。
二、数控车床的组成部分数控车床的组成部分主要包括数控系统、伺服系统、机械传动系统和液压系统等。
1.数控系统数控系统是数控车床的核心部分，它控制着整个机床的运动和加工过程。
数控系统包括硬件和软件两部分，硬件包括主板、数控器、显示屏等组件，软件包括编程软件、操作软件等组件。
数控系统可以实现自动化加工，提高生产效率和产品质量。
2.伺服系统伺服系统是数控车床的关键部分，它控制着刀架和进给箱的运动和位置。
伺服系统包括伺服电机、伺服驱动器、编码器等组件，它们通过信号传递和反馈控制实现精确的位置控制。
3.机械传动系统机械传动系统是数控车床的重要部分，它负责将电能转换成机械能，驱动主轴和进给箱的运动。
数控机床的机械结构
8.1 概 述
1-主轴电动机；2,3-伺服电动机
图8.1 HM-077数控车床传动系 统
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主轴电动机1主要采 用变频电动机，主轴电 动机的动力通过带传动 传递至主轴 。
机床的Z向和X向进给 由两套伺服系统分别驱动， 伺服电动机3和2分别通过 同步齿形带传动滚珠丝杠 螺母副，实现床鞍和滑板 作纵向和横向运动。
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8.2 数控机床的主传动系统
2.主轴轴承配置 ❖ 合理配置轴承可以提高主轴精度，降低温升，简化支承结 构。在数控机床上配置轴承时，前后轴承都应能承受径向 载荷，支承间距离要选择合理，并根据机床的实际情况配 置承受轴向力的轴承。 ❖ 滚动轴承的精度有E级(高级)、D级(精密级)、C级(特精 级)、B级(超精级)四种等级。
❖ 这就要求换刀时主轴必须准确停在某个径向位置上，保证 每次换刀时刀柄上的键槽对准主轴的端面键，为了满足主 轴准停这一功能要求而设置的装置称为主轴准停装置。
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8.2 数控机床的主传动系统
1-主轴；2-同步带；3-主轴电动机；4-永久磁铁；5-磁传感器
图8.16 电气控制式主轴准停装置
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8.2 数控机床的主传动系统
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8.2 数控机床的主传动系统
❖ 要求主轴部件的精度要高，包括运动精度和安装刀具或夹 持工件的夹具的定位精度，要求主轴部件结构刚度要好， 要有较好的抗振性及热稳定性，因此数控机床主轴部件在 结构上要解决好主轴的支承、主轴内刀具自动装夹、主轴 的定向停止等问题。
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8.2 数控机床的主传动系统
1.主轴轴承
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8.2 数控机床的主传动系统
8.2.2 主传动类型
★ 数控机床主传动可以分为无级变速、分段无级变速两种 传动方式。 ★ 分段无级变速传动方式通常采用在无级变速电动机之后 串联机械有级变速，以满足数控机床要求的宽调速范围和转 矩特性，如图8.4（a）所示。 ★ 无级变速传动方式电动机本身的调速就能够满足要求， 不用齿轮变速，如图8.4（b）、（c）、（d）所示。
简述数控机床的结构及组成
简述数控机床的结构及组成一、数控机床的概述数控机床是一种高精度、高效率、高自动化程度的机床，它采用计算机控制系统来实现工件的加工。
与传统机床相比，数控机床具有精度高、生产效率高、操作简单等优点，因此在现代制造业中得到了广泛应用。
二、数控机床的结构数控机床主要由以下几个部分组成：主轴箱、工作台、导轨系统、刀库和液压系统等。
1. 主轴箱主轴箱是数控机床的核心部件，它包含了主轴和主轴驱动装置。
主轴是用来安装刀具并进行加工的部件，而主轴驱动装置则负责带动主轴旋转。
主轴箱通常由铸铁或钢板焊接而成，其内部采用优质滚动轴承或滑动导轨等结构。
2. 工作台工作台是用来固定工件并进行加工的部件。
根据不同的加工需求，工作台可以分为平面式和立式两种类型。
平面式工作台通常用于平面零件加工，而立式工作台则适用于非平面零件的加工。
3. 导轨系统导轨系统是数控机床的重要组成部分，它负责支撑和定位主轴箱、工作台等部件。
导轨系统通常由滚珠丝杠、直线导轨等组成，其精度和刚度直接影响到机床的加工精度和稳定性。
4. 刀库刀库是用来存放刀具的部件，它通常由多个刀柄和一个转盘组成。
不同类型的刀具可以根据需要进行更换，以满足不同的加工需求。
5. 液压系统液压系统是数控机床的动力源，它负责驱动各种液压元件来完成机床各项功能。
液压系统通常包括油泵、油箱、油管等部件，其性能直接影响到机床的运行效率和稳定性。
三、数控机床的组成数控机床由以下几个主要组成部分构成：1. 数控装置数控装置是数控机床最重要的组成部分之一，它负责对加工过程进行监测和控制。
数控装置通常由计算机、数字信号处理器、编码器等组成，可以实现加工参数的自动调整和控制。
2. 伺服系统伺服系统是数控机床的关键部分之一，它负责驱动主轴箱、工作台等部件进行运动。
伺服系统通常由电机、减速器、编码器等组成，其性能直接影响到机床的加工精度和效率。
3. 控制面板控制面板是数控机床的人机交互界面，它负责向操作员提供操作界面和参数设置功能。
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。
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。
数控机床的机械结构
两级齿轮变速 液压拔叉实现齿轮滑移
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4.3 数控机床的主传动系统
4.3.2 主轴的联接型式
➢ 定传动比的联结型式 主电动机和主轴一般采用定传动比的联结型
式，或是主电动机和主轴直接联结的型式，在使 用定传动比传动时，通常采用三角皮带或同步皮 带传动
电动机和主轴直接联结的型式，可以大大简 化主轴传动系统的结构，有效地提高主轴刚度和 可靠性。
4.4.2 数控机床进给传动系统的基本型式
➢ 数控机床的进给运动有两大类
– 直线进给运动:机床的基本坐标轴(X、Y、Z轴)以及和基本坐标轴平行的坐标轴(U 、V、W等)的运动
– 圆周进给运动:指绕基本坐标轴X、Y、Z回转的坐标轴运动。
➢ 实现直线进给运动主要有三种型式
▪ 通过丝杠(通常为滚珠丝杠或静压丝杠)螺母副，将伺服电动机的旋转运动变成直 线运动。
4.4.1数控机床对进给传动系统的要求
主要内容
（4）摩擦阻力要小
在进给系统中要尽量减少传动件之间的摩擦阻力， 尤其是减少丝杠传动和工作台运动导轨之间的摩擦， 以消除低速进给爬行现象，从而提高整个伺服进给系 统的稳定性。广泛采用滚珠丝杠和滚动导轨以及塑料 导轨和静压导轨。
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4.4 数控机床的进给传动系统
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4.3 数控机床的主传动系统
4.3.2 主轴的联接型式
➢ 用辅助机械变速机构联接 在使用无级变速传动的基础上，再增加两级或
三级辅助机械变速机构作为补充。通过分段变速方 式，确保低速时的大扭矩，扩大恒功率调速范围， 满足机床重切削时对扭矩的要求
辅助机械变速机构 ：通过电磁离合器、液压 或气动带动滑移齿轮等方式实现
4.3.1主传动的基本要求和变速方式
数控机床的结构组成及组成部分的作用
数控机床的结构组成及组成部分的作用数控机床是指通过数控系统控制机床进行加工的一种机床。
它由许多不同的部件组成，每个部件都有着特定的作用。
本文将详细介绍数控机床的结构组成及各组成部分的作用。
一、数控机床的结构组成数控机床的结构主要包括数控系统、机床本体、执行机构和辅助设备等四个部分。
1. 数控系统：数控系统是数控机床的核心部分，负责接收、解释和处理用户输入的加工程序，并将其转化为机床能够执行的运动控制指令。
数控系统通常由硬件和软件两部分组成。
硬件包括中央处理器、输入输出设备、存储设备等，而软件则包括数控程序编辑器、解释器和运动控制算法等。
数控系统的性能和功能对整个机床的加工精度和效率有着重要影响。
2. 机床本体：机床本体是数控机床的主体部分，用于固定和支撑工件和刀具，实现加工运动。
机床本体通常由床身、工作台、主轴箱、进给机构等组成。
床身是机床的主要支撑结构，用于承载各个部件的安装。
工作台是固定工件的平台，通常可以沿X、Y、Z三个方向进行运动。
主轴箱则用于固定和驱动主轴，实现旋转运动。
进给机构负责控制工作台和主轴的运动，实现加工过程中的进给和进给速度控制。
3. 执行机构：执行机构是数控机床实现加工运动的关键部分，主要包括主轴和进给轴等。
主轴是负责旋转的部件，用于驱动刀具进行切削加工。
进给轴则用于控制工作台和刀具在X、Y、Z轴方向的移动。
执行机构的精度和稳定性对加工质量和效率有着重要影响。
4. 辅助设备：辅助设备主要包括刀库、刀具测量装置、冷却液系统等。
刀库用于存放不同类型的刀具，方便刀具的更换和管理。
刀具测量装置则用于测量刀具的尺寸和磨损情况，以便及时更换和修复。
冷却液系统则用于降低加工过程中的温度，提高加工质量和刀具寿命。
二、各组成部分的作用1. 数控系统的作用：数控系统是数控机床的大脑，它负责接收用户输入的加工程序，并将其转化为机床能够执行的运动控制指令。
数控系统具有高精度、高效率、高稳定性的特点，能够实现复杂的加工过程控制，提高加工精度和生产效率。
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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。
由于自动换刀的需要，具有自动换刀功能的数控机床主轴在内孔中需要有刀具自动送开和夹紧装置。
数控机床的进给驱动机械结构是直接接受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，即要它能尽快地根据控制指令要求，稳定地达到需要的加工速度和位置精度，并尽量小地出现振荡和超调现象。
根据工作要求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，主要要求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。
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。
其他机械功能部件主要指润滑、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，冷却的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进行。
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求，从而导致半封闭、全封闭结构的机床出现。
三、数控机床的机械结构数控机床的使用者应该对数控机床的机械结构有一个比较全面的了解，数控机床的床身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。
为了满足数控机床加工精度，需要机床在受热、受力时变形小。
所以在床身结构上要尽可能地提高它的静、动刚度，更好的抗振忭。
另外，为了减少热变形，在结构上能做到热的均匀或及时清除热源等，特别是减少运动部件的摩擦力和清除传动间隙等方面，从结构和技术上需要采取很多措施，只有解决了上述问题才能提高机床的运动精度与定位精度。
由于数控机床最终能使被加：正零件得到很高的加工精度，所以数控机床与传统的非数控机床在结构上有很多变化。
数控机床的床身多采用整体结构，采用米汉纳铸铁铸造、人造花岗岩、钢板焊接等材料。
为了减小运动部件的摩擦力，在导轨上也有很大的改善，除了采用改进的滚动导轨、静压导轨之外，在滑动导轨上也采取了不少措施，如采用滑动导轨表面三面贴塑工艺，使滑动导轨减小了摩擦力，而且也提高了耐磨度，避免机床的爬行。
在数控机床的传动方面，比较普遍地使用滚珠丝杠，由于滚珠丝杠是滚动摩擦，所以可以大大减小进给传动中的摩擦力。
(一)铸造床身结构根据数控机床的类型不同，床身的结构有各种各样的形式。
数控铣床和加工中心等这一类数控机床的床身结构有固定立柱式和移动立柱式两种。
前者一般适用于中小型立式或卧式加工中心，而后者又分为整体T形床身和前后床身分开组装的T形床身。
T形床身是指床身是由横置的前床身(也称横床身)和与它垂直的后床身(也称纵床身)组成。
整体式床身，刚性和精度保持性都比较好，但是却给铸造和加工带来很大不便，尤其是大中型机床的整体床身，加工时需有大型设备。
而分离式T形床身，铸造工艺性加工工艺性都大大改善，但前后床身连接处要刮研，连接时用定位键和专用定位销定位，然后沿截面四周，用大螺栓固紧。
这样连接的床身，在刚度和精度保持性方面，基本也能满足使用要求。
机床床身结构一般为箱体结构，为使床身在较小质量下又能获得较高的静刚度和适宜的固有频率，设计时需采用筋板结构，图2—1所示是床身中常用的几种筋板布置的截面图。
2．4数控机床导轨组成：动导轨、支承导轨。
作用：对运动部件起支承和导向作用。
2.4.1数控机床对导轨的基本要求1. 导向精度高2. 耐磨性能好3. 足够的刚度4. 良好的摩擦特性5. 工艺性好2.4.2数控机床导轨的类型与特点一．滑动导轨1. 优点：具有结构简单、制造方便、刚度好、抗振性高等。
2. 缺点：是静摩擦系数大，且动摩擦系数随速度变化而变化，摩擦损失大，低速时易出现爬行现象，降低了运动部件的定位精度。
3. 目前多数采用贴塑导轨。
贴塑导轨的优点：贴塑滑动导轨的特点是摩擦特性好、耐磨性好、运动平稳、减振性好、工艺性好。
二．滚动导轨1. 优点：（1）灵敏度高，运动平稳，低速移动时不易出现爬行现象；（2）定位精度高；（3）摩擦阻力小，移动轻便，磨损小，精度保持性好，寿命长。
2. 缺点：抗振性较差，对防护要求较高，结构复杂，制造比较困难，成本较高。
3. 三种结构形式：（1）滚珠导轨；（2）滚柱导轨；（3）滚针导轨。
三．静压导轨1. 优点：不产生磨损，机械效率高，精度保持性好，摩擦因数小，低速不易产生爬行，抗震性好。
2. 分类：液体静压导轨和气体静压导轨。
液体静压导轨缺点：结构复杂，液压装置比较大，且需要专门的供油系统。
气体静压导轨缺点：防尘要求高。
2.5数控机床的工作台2.5.1工作台应用:直线进给运动。
2.5.2回转工作台应用：圆周进给运动。
2.5.3摆动工作台应用：摆动进给运动。
2.5.4直接驱动的回转工作台1. 组成：是伺服驱动电动机与回转工作台的集成。
2. 优点：减少传动环节、简化机床的结构等。
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.对位置检测装置的要求：（1）高可靠性和高抗干扰性；（2）满足精度和速度要求；（3）使用维护方便，适合机床运行环境；（4）成本低，寿命长。
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：直接测量和间接测量两种。
2. 按测量方法分为：增量式和绝对式两种。
3. 按检测信号的类型分为：模拟式和数字式两大类。
4. 根据运动型式分为：回转型和直线型检测装置。
直线型位置检测装置作用：用来检测运动部件的直线位移量。
旋转型位置检测装置作用：用来检测回转部件的转动位移量。
2.6.2光栅1. 分类：长光栅（光栅尺）和圆光栅。
长光栅用来测量直线位移；圆光栅用来测量角度位移。
2. 特点：响应速度快，精度高。
3. 应用：高精度数控机床。
2.6.3旋转变压器1. 作用：一种常用的转角检测元件。
2. 特点：结构简单，动作灵敏，对环境无特殊要求，维护方便，输出信号幅度大，抗干扰性强，工作可靠等特点，且精度能满足一般的检测要求。
3. 分类：旋转变压器分为有刷式和无刷式两种结构。
有刷式旋转变压器特点：结构简单，体积小，可靠性差，寿命也较短。
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求而定。
2、刀库类型分类：（1）鼓轮式刀库；（2）链式刀库；（3）格子箱式刀库；（4）直线式刀库等。
特点：（1）鼓轮式刀库占地小，结构紧凑，容量大，但选刀、取刀动作复杂。
（2）链式刀库结构紧凑，容量大，链环的形状也可随机床布局制成各种形式而灵活多变，还可将换刀位突出以便于换刀。
（3）格子箱式刀库结构紧凑，容量大，刀库空间利用率高，换刀时间长，辅助装置较复杂。
（4）直线式刀库结构简单，容量小。
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。
2.7.2数控车床的自动换刀装置主要采用回转刀盘。
2.7.3加工中心的自动换刀装置及刀库类型1.转塔式换刀装置（1）垂直转塔式；（2）水平转塔式2.刀库式换刀装置（1）无机械手换刀方式；（2）机械手换刀方式；（3）机械手和刀具运送器。
3.成套更换方式换刀装置（1）更换转塔头；（2）更换主轴箱；（3）更换刀库。
2.8数控机床的辅助装置2.8.1数控机床液压和气压装置1．定义：用压力油或加压空气作为传递能量的载体实现传动与控制。
2．特点：（1）液压传动装置机构输出力大，机械结构更紧凑、动作平稳可靠，易于调节和噪声较小，但要配置液压泵和油箱，当油液渗漏时污染环境。
（2）气压装置装置结构简单，工作介质不污染环境，工作速度快和动作频率高，适合于完成频繁启动的辅助工作，过载时比较安全，不易发生过载损坏机件等事故。