数控机床的机械结构讲义课件.pptx
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数控机床的机械结构概述ppt(52张)
特别是随着新材料，新工艺的普及、应用，高速加工已 经成为目前数控机床的发展方向之一，快进速度达到了每分 钟数十米，甚至上百米，主轴转速达到了每分钟上万转、甚 至十几万转，采用电主轴、支线电动机、直线滚动导轨等新 产品、Байду номын сангаас技术已势在必行。
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)
数控机床的机械结构概述(ppt52页)
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)
数控机床的机械结构概述(ppt52页)
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)
数控机床的机械结构概述(ppt52页)
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)
数控机床的机械结构概述(ppt52页)
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。
数控机床典型机械结构概述PPT(共 76张)
1、刀库的功能 功能：储存加工工序所需的各种刀具及辅助工具。 2、刀库的种类
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。
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。
数控机床的结构资料PPT课件
22
绝对位置测量
位置测量方法
使用一个代码量杆， 能在任何时候从量杆上读 取绝对位置（与机床零点 有关）。
量杆被分成几个通道， 此通道被传感器扫描。
一个绝对测量系统不 需要参考点的初始数值。
.
传感器 发光二极管
代码量杆
23
直接位置测量
将检测装置直接安放在机床拖板 上，直接测量机床坐标的直线位移量， 来保证得到高的准确度。
第2章 数控机床的结构
主机结构
数控机床的本体，包括床身、主柱、横梁、滑座、工作台、主轴、进给机构等机 械部件。
CNC装置 （详见第三章）
数控机床的核心部件，包括计算机、存储器、显示器、键盘、程序输入输出装置 及相应的软件。
驱动装置
数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元，进给驱动单元，主轴电机及 进给电机等。
通过一条齿形带，功 率完成从进给驱动装置到 滚珠丝杆的传输。
.
进给机构
11
滑动离合器
滑动离合器与滚珠丝 杆有关。在碰撞时，减小 进给驱动的损害。在任何 时候滑鞍碰撞到障碍时， 可以使进给驱动停止（比 如：由于一个程序错误造 成的障碍）。
2个极限开关被安装在 每个滑鞍上，使CNC系统 确认移动的终端。
动转变为直线运动的传动链误差，从 而影响其测量精度。
.
位置测量方法
25
自动换刀装置
在数控加工中，一些操作是 不改变工件的位置而进行的。因 此需要一些不同的刀具。
操作者能完成刀具的更换， 但是结果是增加了设置的时间。 因此应该首选自动更换刀具。
对于自动更换刀具，需结合 一个换刀装置，使用转塔刀架或 刀库。
.
19
常用的检测元件
数字式
绝对位置测量
位置测量方法
使用一个代码量杆， 能在任何时候从量杆上读 取绝对位置（与机床零点 有关）。
量杆被分成几个通道， 此通道被传感器扫描。
一个绝对测量系统不 需要参考点的初始数值。
.
传感器 发光二极管
代码量杆
23
直接位置测量
将检测装置直接安放在机床拖板 上，直接测量机床坐标的直线位移量， 来保证得到高的准确度。
第2章 数控机床的结构
主机结构
数控机床的本体，包括床身、主柱、横梁、滑座、工作台、主轴、进给机构等机 械部件。
CNC装置 （详见第三章）
数控机床的核心部件，包括计算机、存储器、显示器、键盘、程序输入输出装置 及相应的软件。
驱动装置
数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元，进给驱动单元，主轴电机及 进给电机等。
通过一条齿形带，功 率完成从进给驱动装置到 滚珠丝杆的传输。
.
进给机构
11
滑动离合器
滑动离合器与滚珠丝 杆有关。在碰撞时，减小 进给驱动的损害。在任何 时候滑鞍碰撞到障碍时， 可以使进给驱动停止（比 如：由于一个程序错误造 成的障碍）。
2个极限开关被安装在 每个滑鞍上，使CNC系统 确认移动的终端。
动转变为直线运动的传动链误差，从 而影响其测量精度。
.
位置测量方法
25
自动换刀装置
在数控加工中，一些操作是 不改变工件的位置而进行的。因 此需要一些不同的刀具。
操作者能完成刀具的更换， 但是结果是增加了设置的时间。 因此应该首选自动更换刀具。
对于自动更换刀具，需结合 一个换刀装置，使用转塔刀架或 刀库。
.
19
常用的检测元件
数字式
数控机床的机械结构(PPT52页).ppt
数控技术系机制教研室
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。
数控技术系机制教研室
数控机床结构与装调工艺
四、提高数控机床性能的措施
1、合理选择数控机床的总体布局 机床的总体布局直接影响到机床的结构和性
能。合理选择机床布局，不但可以使机械结构更 简单、合理、经济，而且能提高机床刚度、改善 机床受力情况，提高热稳定性和操作性能，使机 床满足数控化的要求。
数控技术系机制教研室
1-主轴头 2-刀库 3-立柱 4-立柱底座 5-工作台 6-工作台底座
数控技术系机制教研室
数控机床结构与装调工艺
5.实现工件回转、分度定位的装置和附件， 如回转工作台。
6.刀库、刀架和自动换刀装置 (ATC) 。 7.自动托盘交换装置 (APC) 。 8.特殊功能装置，如刀具破损检测、精度检
测和监控装置等。
（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。
工作台与铣头完成进给
数控技术系机制教研室
数控机床结构与装调工艺
1）数控机床布局特点
（1）不同布局适应不同的 工件形状、尺寸及重量
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。
数控技术系机制教研室
数控机床结构与装调工艺
四、提高数控机床性能的措施
1、合理选择数控机床的总体布局 机床的总体布局直接影响到机床的结构和性
能。合理选择机床布局，不但可以使机械结构更 简单、合理、经济，而且能提高机床刚度、改善 机床受力情况，提高热稳定性和操作性能，使机 床满足数控化的要求。
数控技术系机制教研室
1-主轴头 2-刀库 3-立柱 4-立柱底座 5-工作台 6-工作台底座
数控技术系机制教研室
数控机床结构与装调工艺
5.实现工件回转、分度定位的装置和附件， 如回转工作台。
6.刀库、刀架和自动换刀装置 (ATC) 。 7.自动托盘交换装置 (APC) 。 8.特殊功能装置，如刀具破损检测、精度检
测和监控装置等。
（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。
工作台与铣头完成进给
数控技术系机制教研室
数控机床结构与装调工艺
1）数控机床布局特点
（1）不同布局适应不同的 工件形状、尺寸及重量
数控机床的机械结构与传动概述PPT课件( 31页)
节
数控机床主轴的调速方法
数
控
数控机床主传动系统的变速方式主要有：有级变速（机械变速）、无
机
级变速、分段无级变速、电
传
动系（分机无有段械级级无变变变级速速速变）速 统
有级变速仅用于
主传动采用无级变 速，不仅能在一定 的速度范围内选择
主传动在中、高速 段为恒功率传动，
数
控 机
按滚珠在滚道 内的循环方式分
床
的
典
滚珠在循环过
型
程中有时与丝
滚珠在循环过 程中始终与丝
机
杠脱离接触的
械
称为外循环
杠保持接触的 称为内循环
结
构
第二章 数控机床的机械结构与传动
第 二
2.1 滚珠丝杠螺母结构
节
滚珠丝杠螺母副的循环方式
数
外循环
控 机
这种结构是在螺母体上轴向相隔数个导程处钻两个孔与螺旋槽相切，作 为滚珠的进口与出口，再在螺母的外表面上铣出回珠槽并沟通两孔。另外
结
刀
机械手换刀
构
第二章 数控机床的机械结构与传动
第 二
2.4 刀库与自动换刀装置
节
刀具的选择方式
数
根据换刀指令，刀具交换装置从刀库中挑选各工序所需刀具的操作称为
控
自动选刀。
机
床
的
常用选刀方式
典
型
任意选刀
机
械
结 构
顺序选刀
第二章 数控机床的机械结构与传动
第 二
2.5 回转工作台与分度工作台
节
数
为了扩大机床的工艺范围，数控机床除了具有直线进给功能外，还应
床
在螺母内进口、出口处各装一挡珠器，并在螺母外表面装一套筒，这样构
数控机床的机械结构培训课件(ppt 34页)
1.2 数控机床各组成部分的作用
主轴部分
进给部分
回转部分
刀库机械手 床身导轨
位置检测部分
第二节 主轴部件的结构与调整
2.1 主轴部件拆卸前的准备： 技术准备,相关部件的图纸资料 工具的准备，拆卸主轴时需要使用的工具 工作场地的清理清洁。
2.2CK7815型数控车主轴部件的结构及调整 结构图
拆卸及调整过程 拆卸与调整过程需要注意的事项
注意事项
1. 主轴为精密部件，选择好拆卸环境，轻 拿轻放。
2. 拆卸过程要注意拆卸顺序和使用适当的 工具。
3. 轴承的拆卸要注意使用适当的工具，在 正确的部位加力。
4. 角接触轴承要注意大口的开口方向，恢 复时保持一致。
5. 装配时，调整圆柱棍子轴承的间隙。
NJ-320主轴调整注意事项
注意事项 主轴为精密部件，选择好拆卸环境，轻拿轻放 拆卸过程要注意拆卸顺序和使用适当的工具。 轴承的拆卸要注意使用适当的工具，在正确的 部位加力。 角接触轴承要注意大口的开口方向，恢复时保 持一致。 调整好预紧螺母，保证主轴精度
功能：为系统提供位置或速度反馈信号 分类：直线型（绝对式、增量式）
回转型 （绝对式、增量式）
常见的位置检测装置简介
光栅尺
脉冲编码器 旋转变压器 直线感应同步器
第七节 床身导轨的调整
导轨的种类及特点
1 滑动导轨：刚度好抗振性高，摩擦磨损大、低速易爬行 2 滚动导轨：摩擦因数小、运行平稳磨损小、抗震性差 3 静压导轨：摩擦因数小、机械效率高、低速不易爬行， 结构复杂。
TIANJIN 中德培训中心
CK7815型数控车床主轴部件结构图
TIANJIN 中德培训中心
135791...1.切拆拆拆断下下下机主螺角床轴母接动脉后部触力冲支件轴电编承承源码处和,拆器轴前下向支图定撑中位未螺标钉出的关联部件 124680.. 拆拆下下电同主圆主机步轴柱轴传带前棍及动轮支子前带承轴端、套承盖带螺、轮钉定及位键盘及油封
第4章 数控机床的机械结构PPT课件
移动立柱卧式加工中心
33
数控机床的机械结构
移动立柱卧式加工中心
34
数控机床的机械结构
工作台移动式龙门加工中心
35
数控机床的机械结构
落地式5坐标加工中心
36
数控机床的机械结构
4.2.3 高速加工数控机床布局
高速铣削
五坐标高速加工中心
37
数控机床的机械结构
4.2.4 虚拟轴机床
虚拟轴加工
虚拟轴加工中心
数控机床的机械结构
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总体概述
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数控机床的机械结构
4.1 概述
4.1.1数控机床机械结构的主要特点
1.结构简单、操作方便、自动化程度高 主轴箱、进给变速箱一般都非常简单；甚至可以不用丝
以上基本型式通过不同的组合，可以派生出多种变形
立式数控铣床（加工中心）布局型式常见的有三种：工 作台移动式、T型床身Z轴立柱移动式、T型床身Xie、回转式movie
23
数控机床的机械结构
立式数控铣床
24
数控机床的机械结构
卧式数控铣床
25
数控机床的机械结构
龙门数控铣床
26
数控机床的机械结构
固定立柱立式加工中心
27
数控机床的机械结构
固定立柱立式加工中心
28
数控机床的机械结构
滑枕立式加工中心
29
数控机床的机械结构
O形整体床身立式加工中心
30
数控机床的机械结构
移动立柱卧式加工中心
31
33
数控机床的机械结构
移动立柱卧式加工中心
34
数控机床的机械结构
工作台移动式龙门加工中心
35
数控机床的机械结构
落地式5坐标加工中心
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数控机床的机械结构
4.2.3 高速加工数控机床布局
高速铣削
五坐标高速加工中心
37
数控机床的机械结构
4.2.4 虚拟轴机床
虚拟轴加工
虚拟轴加工中心
数控机床的机械结构
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数控机床的机械结构
4.1 概述
4.1.1数控机床机械结构的主要特点
1.结构简单、操作方便、自动化程度高 主轴箱、进给变速箱一般都非常简单；甚至可以不用丝
以上基本型式通过不同的组合，可以派生出多种变形
立式数控铣床（加工中心）布局型式常见的有三种：工 作台移动式、T型床身Z轴立柱移动式、T型床身Xie、回转式movie
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数控机床的机械结构
立式数控铣床
24
数控机床的机械结构
卧式数控铣床
25
数控机床的机械结构
龙门数控铣床
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数控机床的机械结构
固定立柱立式加工中心
27
数控机床的机械结构
固定立柱立式加工中心
28
数控机床的机械结构
滑枕立式加工中心
29
数控机床的机械结构
O形整体床身立式加工中心
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数控机床的机械结构
移动立柱卧式加工中心
31
第7章数控机床的机械结构ppt课件
29
7.7.3 数控机床的主轴部件
(1)数控机床的主轴轴承配置形式如图所示：
① 前支承采用圆锥孔双列圆柱滚子轴承和双向推力角接触 球轴承组合，后支承采用成对角接触球轴承（a）。
② 前轴承采用高精度角接触球轴承（b）。 ③ 双列圆锥滚子轴承和单列圆锥滚子轴承（c）。
精选课件ppt
30
7.7.3 数控机床的主轴部件
量要求高，故制造成本高。 2) 由于不能自锁，特别是在用作垂直安装的滚珠丝杠传
动，会因部件的自重而自动下降。当向下驱动部件时， 由于部件的自重和惯性，传动切断时，不能立即停止 运动，必须增加制动装置。
机床基础件通常是指:
床身
底座
立柱
横梁
滑座
工作台
1-主精选轴课5头件-工p2p作t-刀台库63-工-立作柱台4底-立座柱底座
3
立式数控铣床
精选课件ppt
4
移动立柱卧式加工中心
精选课件ppt
5
立式数控铣床
精选课件ppt
6
数控精选机课件床ppt
7
数控车床的精主选要课件内ppt部结构
8
7.1.2 数控机床机械结构的特点和要求
35
7.7.3 数控机床的主轴部件
电主轴传动的特点： (1)机械结构最为简单，传动惯量小，因而快速响应性好，
能实现极高的速度、加（减）速度和定角速度的快速准停（C 轴控制）。
(2)通过采用交流变频调速或磁场矢量控制的交流主轴驱动 装置，输出功率大，调速范围宽，并有比较理想的转矩——功 率特性。
(3)可以实现了主轴部件的单元化。
主要采取的措施：
1)采用贴塑导轨、静压导轨、滚动导轨和滚珠丝杠螺母副等低摩擦的
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5、自动化的机构、宜人的操作性
便于操作的机床结构
一、数控机床的机械结构要求
6、安全防护和宜人的造型
数控机床大都采用机、电、液、气一体化布局，全封闭 或半封闭防护，机械结构大大简化，易于操作及实现自动 化。
二、对主传动的要求
1、主传动的作用：产生主切削力
2、对主传动的要求
① 足够的转速范围 ② 足够的功率和扭矩 ③ 各零部件应具有足够的精度、强度、刚度和抗振性 ④ 噪声低、运行平稳
数控机床的机械结构
导入：
数控机床的组成
输
入 装 置
计 算 机
数
控
输
装
出
置
装
置
主轴控制单元 PLC
速度控制单元
伺服电机
位置检测反馈装置
主轴
机床
工 作 台
§8-1对机械结构的要求
一、数控机床的机械结构要求
1、高精度 2、高速度 3、高自动化
要求数控机床必须具有很高的 强度、刚度和抗振性
因此，数控机床的功能要求和设计要求与普通机床有较大的 差异。数控机床的结构设计要求可以归纳为如下几方面： 1、具有大切削功率，高的静、动刚度和良好的抗振性能； 2、具有较高的几何精度、传动精度、定位精度和热稳定性； 3、具有实现辅助操作自动化的结构部件。
——减少传动轴和传动齿轮数量 ——减少主传动箱内的发热量
（2）减少热变形的措施：
措施2 采用低摩擦系数的导轨和轴承 ——采用滚动导轨、静压导轨或滚动轴承
② 控制温升 措施 通过散热和冷却方法
③ 改善机床结构 措施1 采用对称原则设计数控机床结构
措施2 使机床主轴的热变形发生在刀具切入的垂直方向上
措施3 采用排屑系统 ④ 进行热变形补偿
措施3 增加导轨与支承件的连接部分的刚度 连接刚度:支承件在连接处抵抗变形的能力,称为支承件的连
接刚度.
（2）提高刚度的措施
措施4 增加机床各部件的接触刚度和承载能力 采用刮研的方法增加单位面积上的接触点 在结合面之间施加足够大的预加载荷,增加接触面积
（2）提高刚度的措施
② 合理的结构布局
（2）提高刚度的措施
措施3 采用混凝土、树脂混凝土或人造花岗岩作支承件的材料
人造大理石床身（混凝土聚合物）
（2）提高刚度的措施
天然大理石床身
一、数控机床的机械结构要求
2、减少机床的热变形 （1）产生热变形的原因：
① 内外热源的影响 ② 不能人工修正热变形误差
（2）减少热变形的措施：
① 减少发热—将热源从主机中分离出去 措施1 主运动采用直流或交流调速电动机进行无级调速
或采用பைடு நூலகம்闭型床身
封闭整体箱形结构
（2）提高刚度的措施
措施2 合理布置支承件隔板的筋条
隔板的作用是将作用于支承板的局部载荷传递给其它 壁板,从而使整个支承件承受载荷,提高支承件的自身刚度
“T”形隔板连接，主 要提高水平面抗弯刚 度，对提高垂直面抗 弯刚度和抗扭刚度不 显著，多用在刚度要 求不高的床身上
3、主传动的配置方式
① 主轴电动机直接驱动（一体化主轴，电主轴）
特点： 有效提高主轴部件刚度，但主轴输出扭矩小
电主轴
2、电动机经同步齿形带传动主轴 主轴电动机
3、电动机经齿轮变速传动主轴 主轴电动机
4、主轴部件 动画
三、对进给传动系统的要求
1、进给传动系统作用
接受数控系统发出的进给脉冲，经放大和转换后驱 动执行元件实现预期的运动。
一、数控机床的机械结构要求
3、减少运动副的摩擦，提高传动精度
措施1 采用滚动导轨或静压导轨来减少摩擦副之间的摩擦 措施2 采用滚珠丝杠或无间隙齿轮传动—减小摩擦
4、提高机床寿命和精度保持性
措施1 采用耐磨性好的零部件 措施2 机床运动部件间具有良好的润滑
滚珠丝杠螺母副+滚动导轨副
一、数控机床的机械结构要求
② 合理的结构布局
（2）提高刚度的措施
③ 采用补偿变形的措施
测出受力点的相对变 形的大小和方向，或 者预知构件的变形规 律，就可采取补偿变 形的方法消除受力变 形的影响
（2）提高刚度的措施
④ 合理选用构件的材料 措施1 床身、立柱等支承件采用钢板或型钢焊接
——增加刚度、减轻重量、提高抗振性 铸件: 容易获得复杂结构的支承件,铸铁的内摩擦力大,阻尼
系数大,振动的衰减性能好,成本低.铸件的周期较长,需 做木型模,易产生缩孔、气泡等缺陷 焊接件:钢材的强度比铸铁高，质量可比铸件减轻20%-50%， 不需要木模和浇注，生产周期短，不易出现废品
（2）提高刚度的措施
措施2 采用封砂床身结构 在铸件中不清除砂心，在焊接件中灌注混凝土或砂 增加摩擦阻力
（2）提高刚度的措施
冷却风管 对机床热源进行强制冷却
主轴
主轴
冷却风管
对机床热源进行强制冷却
措施1 采用对称原则设计数控机床结构 对称结构立柱
措施2 使机床主轴的热变形发生在刀具切入的垂直方向上
措施3 采用排屑系统 机床排屑系统
措施3 采用排屑系统 倾斜床身
措施4 将热源置于易散热的位置 将主传动箱和主电动机放在机床的外面
一、数控机床的机械结构要求
1、数控机床应具有更高的静、动刚度
刚度:是指支承件在恒定载荷或交变载荷作用下抵抗变形的能力 (静刚度) (动刚度)
（1）提高刚度的原因
① 在重载荷的作用下，机床的各部件、构件会受力变形 ，引起刀具和工件的相对位置的变化
② 机床刚度差—影响机床抗振性
（2）提高刚度的措施
① 合理选择支承件的结构形式 措施1 支承件截面形状尽量选用抗弯的方截面和抗扭的圆截面
① 减少运动件的摩擦阻力 提高机床进给系统的快速响应性能和运动精度，减少爬行现象
响应性能：是进给伺服系统动态性能的指标， 反映了系统的跟踪精度
（2）提高刚度的措施
“W”形隔板，能较大地提高水平面上的抗弯抗扭刚度 ，对中心距超过1500mm的长床身，效果最为显著
（2）提高刚度的措施
“”形隔板，在垂直面和水平面上的抗弯刚度都 比较高，铸造性能好，在大中型车床上应用较多
（2）提高刚度的措施
斜向拉筋，床身刚度最高，排屑容易
（2）提高刚度的措施
2、传统进给传动系统与数控伺服进给系统的区别
传统进给传动系统：多采用一个电机，执行件之间采用大量 的齿轮传动，以实现内外传动链的各种传动比要求。故传动 链很长，结构相当复杂
数控伺服进给系统：每一个运动都由单独的伺服电机驱动， 传动链大大缩短，传动件大大减少，有利于减少传动误差， 提高传动精度
3、对进给传动系统的要求
便于操作的机床结构
一、数控机床的机械结构要求
6、安全防护和宜人的造型
数控机床大都采用机、电、液、气一体化布局，全封闭 或半封闭防护，机械结构大大简化，易于操作及实现自动 化。
二、对主传动的要求
1、主传动的作用：产生主切削力
2、对主传动的要求
① 足够的转速范围 ② 足够的功率和扭矩 ③ 各零部件应具有足够的精度、强度、刚度和抗振性 ④ 噪声低、运行平稳
数控机床的机械结构
导入：
数控机床的组成
输
入 装 置
计 算 机
数
控
输
装
出
置
装
置
主轴控制单元 PLC
速度控制单元
伺服电机
位置检测反馈装置
主轴
机床
工 作 台
§8-1对机械结构的要求
一、数控机床的机械结构要求
1、高精度 2、高速度 3、高自动化
要求数控机床必须具有很高的 强度、刚度和抗振性
因此，数控机床的功能要求和设计要求与普通机床有较大的 差异。数控机床的结构设计要求可以归纳为如下几方面： 1、具有大切削功率，高的静、动刚度和良好的抗振性能； 2、具有较高的几何精度、传动精度、定位精度和热稳定性； 3、具有实现辅助操作自动化的结构部件。
——减少传动轴和传动齿轮数量 ——减少主传动箱内的发热量
（2）减少热变形的措施：
措施2 采用低摩擦系数的导轨和轴承 ——采用滚动导轨、静压导轨或滚动轴承
② 控制温升 措施 通过散热和冷却方法
③ 改善机床结构 措施1 采用对称原则设计数控机床结构
措施2 使机床主轴的热变形发生在刀具切入的垂直方向上
措施3 采用排屑系统 ④ 进行热变形补偿
措施3 增加导轨与支承件的连接部分的刚度 连接刚度:支承件在连接处抵抗变形的能力,称为支承件的连
接刚度.
（2）提高刚度的措施
措施4 增加机床各部件的接触刚度和承载能力 采用刮研的方法增加单位面积上的接触点 在结合面之间施加足够大的预加载荷,增加接触面积
（2）提高刚度的措施
② 合理的结构布局
（2）提高刚度的措施
措施3 采用混凝土、树脂混凝土或人造花岗岩作支承件的材料
人造大理石床身（混凝土聚合物）
（2）提高刚度的措施
天然大理石床身
一、数控机床的机械结构要求
2、减少机床的热变形 （1）产生热变形的原因：
① 内外热源的影响 ② 不能人工修正热变形误差
（2）减少热变形的措施：
① 减少发热—将热源从主机中分离出去 措施1 主运动采用直流或交流调速电动机进行无级调速
或采用பைடு நூலகம்闭型床身
封闭整体箱形结构
（2）提高刚度的措施
措施2 合理布置支承件隔板的筋条
隔板的作用是将作用于支承板的局部载荷传递给其它 壁板,从而使整个支承件承受载荷,提高支承件的自身刚度
“T”形隔板连接，主 要提高水平面抗弯刚 度，对提高垂直面抗 弯刚度和抗扭刚度不 显著，多用在刚度要 求不高的床身上
3、主传动的配置方式
① 主轴电动机直接驱动（一体化主轴，电主轴）
特点： 有效提高主轴部件刚度，但主轴输出扭矩小
电主轴
2、电动机经同步齿形带传动主轴 主轴电动机
3、电动机经齿轮变速传动主轴 主轴电动机
4、主轴部件 动画
三、对进给传动系统的要求
1、进给传动系统作用
接受数控系统发出的进给脉冲，经放大和转换后驱 动执行元件实现预期的运动。
一、数控机床的机械结构要求
3、减少运动副的摩擦，提高传动精度
措施1 采用滚动导轨或静压导轨来减少摩擦副之间的摩擦 措施2 采用滚珠丝杠或无间隙齿轮传动—减小摩擦
4、提高机床寿命和精度保持性
措施1 采用耐磨性好的零部件 措施2 机床运动部件间具有良好的润滑
滚珠丝杠螺母副+滚动导轨副
一、数控机床的机械结构要求
② 合理的结构布局
（2）提高刚度的措施
③ 采用补偿变形的措施
测出受力点的相对变 形的大小和方向，或 者预知构件的变形规 律，就可采取补偿变 形的方法消除受力变 形的影响
（2）提高刚度的措施
④ 合理选用构件的材料 措施1 床身、立柱等支承件采用钢板或型钢焊接
——增加刚度、减轻重量、提高抗振性 铸件: 容易获得复杂结构的支承件,铸铁的内摩擦力大,阻尼
系数大,振动的衰减性能好,成本低.铸件的周期较长,需 做木型模,易产生缩孔、气泡等缺陷 焊接件:钢材的强度比铸铁高，质量可比铸件减轻20%-50%， 不需要木模和浇注，生产周期短，不易出现废品
（2）提高刚度的措施
措施2 采用封砂床身结构 在铸件中不清除砂心，在焊接件中灌注混凝土或砂 增加摩擦阻力
（2）提高刚度的措施
冷却风管 对机床热源进行强制冷却
主轴
主轴
冷却风管
对机床热源进行强制冷却
措施1 采用对称原则设计数控机床结构 对称结构立柱
措施2 使机床主轴的热变形发生在刀具切入的垂直方向上
措施3 采用排屑系统 机床排屑系统
措施3 采用排屑系统 倾斜床身
措施4 将热源置于易散热的位置 将主传动箱和主电动机放在机床的外面
一、数控机床的机械结构要求
1、数控机床应具有更高的静、动刚度
刚度:是指支承件在恒定载荷或交变载荷作用下抵抗变形的能力 (静刚度) (动刚度)
（1）提高刚度的原因
① 在重载荷的作用下，机床的各部件、构件会受力变形 ，引起刀具和工件的相对位置的变化
② 机床刚度差—影响机床抗振性
（2）提高刚度的措施
① 合理选择支承件的结构形式 措施1 支承件截面形状尽量选用抗弯的方截面和抗扭的圆截面
① 减少运动件的摩擦阻力 提高机床进给系统的快速响应性能和运动精度，减少爬行现象
响应性能：是进给伺服系统动态性能的指标， 反映了系统的跟踪精度
（2）提高刚度的措施
“W”形隔板，能较大地提高水平面上的抗弯抗扭刚度 ，对中心距超过1500mm的长床身，效果最为显著
（2）提高刚度的措施
“”形隔板，在垂直面和水平面上的抗弯刚度都 比较高，铸造性能好，在大中型车床上应用较多
（2）提高刚度的措施
斜向拉筋，床身刚度最高，排屑容易
（2）提高刚度的措施
2、传统进给传动系统与数控伺服进给系统的区别
传统进给传动系统：多采用一个电机，执行件之间采用大量 的齿轮传动，以实现内外传动链的各种传动比要求。故传动 链很长，结构相当复杂
数控伺服进给系统：每一个运动都由单独的伺服电机驱动， 传动链大大缩短，传动件大大减少，有利于减少传动误差， 提高传动精度
3、对进给传动系统的要求