数控机床机械结构
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)
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与传动
第二节 数控机床的典型机械结构
第二章 数控机床的机械结构与传动
2.1 滚珠丝杠螺母结构
滚珠丝杠螺母副的选用
滚珠丝杠螺母副的选择包括其精度、尺寸规格、支 撑方式等几个方面。
根据机床精度选用丝杠副的精度，根据机床载荷来 选定丝杠直径，对细长而又承受轴向压缩载荷的滚珠丝 杠，需核算压杆稳定性；对转速高，支撑距离大的滚珠 丝杠副需校核临界转速；对精度要求高的滚珠丝杠需校 核刚度。 1）精度等级的选择； 2）结构尺寸的选择； 3）验算。
主传动在中、高速 段为恒功率传动， 在低速段为恒转矩 传动。
第三节 数控机床的主传动系统
第二章 数控机床的机械结构与传动
3.2 主轴部件的结构
主轴部件的支撑与润滑
机床主轴带动刀具或夹具在支撑中做回转运动，应能传递切削转矩、受 切削抗力，并保证必要的旋转精度。
常用卡盘结构
数控车床工件夹紧装置可采用三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘或弹簧夹 头等。
第四节 数控机床的进给传动系统
第二章 数控机床的机械结构与传动
4.2 数控机床进给传动系统的基本形式
实现直线进给运动主要有三种形式： 1）通过丝杠螺母副，将伺服电动机的旋 转运动变成直线运动。 2）通过齿轮、齿条副，将伺服电动机的 旋转运动变成直线运动。 3）直接采用直线电动机进行驱动。
减少传动件。 4）在加工中心上，还必须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、 机械手的正确位置。 5）有C轴功能要求时，主轴还需要安装位置检测装置，以便实现对 主轴位置的控制。
第三节 数控机床的主传动系统
第二章 数控机床的机械结构与传动
3.1 主传动的基本要求和变速方式
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
数控机床机械结构的特点
数控机床机械结构的特点
数控机床是一种高精度、高效率的加工设备，它的核心部件是机械结构。
数控机床机械结构的主要特点包括以下几点：
一、高刚度
数控机床机械结构要求高刚度，能够有效地防止加工过程中的振动和变形。
这是因为振动和变形会对加工精度产生严重的影响，甚至会导致加工品质下降。
因此，数控机床机械结构采用大截面的钢材和铸件进行制造，使其具有足够的刚性和稳定性。
二、高精度
数控机床机械结构需要具有高精度，以保证加工品质。
机械结构的精度受到了加工精度、材料性能、装配精度等多种因素的影响。
因此，在制造数控机床的机械结构时，需要采用精密的加工工艺和精度高的检测方法，以确保其达到高精度的要求。
同时，还需要对机械结构进行调试和校验，以保证其达到最佳工作状态。
三、多功能性
数控机床机械结构需要具有多种功能，以适应不同的加工要求。
常见
的数控机床有铣床、车床、钻床等，每种机床都需要具有相应的机械
结构来实现不同的加工方式。
因此，在设计和制造数控机床的机械结
构时，需要充分考虑其多功能性，满足不同加工要求。
四、高效率
数控机床机械结构的设计和制造不仅需要高精度，还需要高效率。
数
控机床的主要特点之一是自动化程度高，加工效率也相应较高。
因此，在设计和制造数控机床的机械结构时，需要充分考虑其设计效率和制
造效率，以提高生产效率和减少生产成本。
总之，数控机床机械结构的特点包括高刚度、高精度、多功能性和高
效率等多个方面。
这些特点的实现需要充分考虑不同因素的影响，并
运用先进的加工技术和检测手段，以确保机械结构的质量和性能。
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。
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。
27
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
25
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
13
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。
数控机床的机械结构(PPT52页).ppt
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
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
22
CNC
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。
42
CNC
4.4 数控机床的进给传动系统
19
CNC
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
数控机床的机械结构
数控机床的机械结构在数控机床进展的最初阶段，其机械结构与通用机床相比没有多大的变化，只是在自动变速、刀架与工作台自动转位与手柄操作等方面作些改变。
随着数控技术的进展，考虑到它的操纵方式与使用特点，才对机床的生产率、加工精度与寿命提出了更高的要求。
数控机床的主体机构有下列特点：1）由于使用了高性能的无级变速主轴及伺服传动系统，数控机床的极限传动结构大为简化，传动链也大大缩短；2）为习惯连续的自动化加工与提高加工生产率，数控机床机械结构具有较高的静、动态刚度与阻尼精度，与较高的耐磨性，而且热变形小；3）为减小摩擦、消除传动间隙与获得更高的加工精度，更多地使用了高效传动部件，如滚珠丝杠副与滚动导轨、消隙齿轮传动副等；4）为了改善劳动条件、减少辅助时间、改善操作性、提高劳动生产率，使用了刀具自动夹紧装置、刀库与自动换刀装置及自动排屑装置等辅助装置。
根据数控机床的适用场合与机构特点，对数控机床结构因提出下列要求：一、较高的机床静、动刚度数控机床是按照数控编程或者手动输入数据方式提供的指令自动进行加工的。
由于机械结构（如机床床身、导轨、工作台、刀架与主轴箱等）的几何精度与变形产生的定位误差在加工过程中不能人为地调整与补偿，因此，务必把各处机械结构部件产生的弹性变形操纵在最小限度内，以保证所要求的加工精度与表面质量。
为了提高数控机床主轴的刚度，不但经常使用三支撑结构，而且选用钢性很好的双列短圆柱滚子轴承与角接触向心推力轴承铰接出相信忒力轴承，以减小主轴的径向与轴向变形。
为了提高机床大件的刚度，使用封闭界面的床身，并使用液力平衡减少移动部件因位置变动造成的机床变形。
为了提高机床各部件的接触刚度，增加机床的承载能力，使用刮研的方法增加单位面积上的接触点，并在结合面之间施加足够大的预加载荷，以增加接触面积。
这些措施都能有效地提高接触刚度。
为了充分发挥数控机床的高效加工能力，并能进行稳固切削，在保证静态刚度的前提下，还务必提高动态刚度。
数控机床的机械结构
2、广泛采用高效、无间隙传动装置和新技术、新产品 3、具有适应无人化、柔性化加工的特殊部件
4、对机械结构、零部件的要求高
1.3 数控机床对机械结构的基本要求
1、提高机床结构的静刚度
刚度：结构在特定的激扰下抵抗变形的能力。 静载荷下抵抗变形的能力称为静刚度，动载荷下抵抗变形的能力称为动刚度， 即引起单位振幅所需要的动态力。 静刚度一般用结构的在静载荷作用下的变形多少来衡量，动刚度则是用结构的 固有频率来衡量；
间并联机构为基础，利用
计算机数字控制的方法， 以软件取代部分硬件，以 电气装置和电子器件取代 部分机械传动。
井冈山大学机电工程学院
23
数控机床的机械结构
3 数控机床的导轨
3.1 数控机床对导轨的基本要求 机床上的直线运动部件都是沿着它的床身、立柱、横梁等上 的导轨进行运动的,导轨的作用概括地说是对运动部件起导向和 支承作用,导轨的制造精度及精度保持性对机床加工精度有着重 要作用的影响。基本要求主要有: 导向精度高; 精度保持性好; 足够的刚度; 良好的摩擦特性; 此外,导轨结构工艺性要好,便于制造和装配,便于检验、 调整和维修,而且有合理的 导轨防护和润滑措施等。
井冈山大学机电工程学院
数控机床的机械结构
3.2数控机床导轨的种类与特点
滑动导轨
井冈山大学机电工程学院
数控机床的机械结构
3.2数控机床导轨的种类与特点
滚动导轨 滚动导轨是在导轨面之间放置滚珠、滚柱、滚针等滚动体,
使导轨面之间的滑动摩擦变成为滚动摩擦。滚动导轨与滑动导
轨相比的优点是: ①灵敏度高,且其动摩擦与静摩擦系数相差甚微,因而运动 平稳,低速移动时,不易出现爬行现象。 ②定位精度高,重复定位精度可达0.2μm。
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2．具有良好的热稳定性
机床的热变形将不断改变机床各部件间的相互位置，是 影响数控机床的自动化加工精度重要原因之一。
数控机床的主轴转速、工作台等运动速度远高于普通机 床、同时又处于连续工作状态，以及高速切削产生的切屑均 较普通机床影响严重；
良好的热稳定性是数控机床加工精度的基本 保证条件之一。
提高传动件的设计与制造精度：滚珠丝杠的 传动精度；轴承精度；齿轮精度；采用新型的联 轴器等；
减少传动件、运动件的质量或惯量。
第二节 典型数控机床及技术规格
二、立式加工中心
1．立式加工中心的组成
3） 辅助设施 液压气动装
置，冷却系统， 润滑系统，排屑 装置等。 4）防护罩
第二节 数控机床的总体布局
第一节 概述
三、提高数控机床性能的措施
4．改善机床的热变形
采用对称结构设计（框架式双 立柱）；
取热变形较大的方向为误差不 敏感方向；
运用误差补偿的结构； 采取隔热措施；
第一节 概述
三、提高数控机床性能的措施
4．改善机床的热变形
对发热部件进行强制 冷却；
选用低摩擦阻力部件； 使部件均匀受热（运 用热管技术）； 机床热平衡后加工； 对切削部位、切屑大流 量冷却。
第一节 概述
一、数控机床机械结构的主要特点
5．多采用高效、高速、集成化的功能化部件
直线导轨、滚珠丝杠螺母副、直线电机（工作台运动 速 度 达 120m/min 以 上 ） 、 独 立 主 轴 部 件 、 电 主 轴 （15000~100000转/min）、转位刀架、刀库及换刀装置、 回转工作台、交换工作台等 ；
一、数控卧式车床的常用布局形式
1．数控卧式车床的组成
1） 机床本体 床身，主轴
箱，大滑板（床 鞍）及中滑板， 自动转位刀架， 尾座等。
第二节 数控机床的总体布局
一、数控卧式车床的常用布局形式
第二章 数控机床的机械结构
概述 数控机床的总体布局 数控机床的主传动与主轴部件 数控机床的进给传动系统 数控机床的导轨 数控机床的自动换刀装置 数控机床的回转工作台简介
第一节 概述
一、数控机床机械结构的主要特点
1．结构简单、布局紧凑
主要依靠电动机的无极变速实现主轴、刀架或工作 台运动速度和位置的控制，大大简化机械传动和变速结 构、以及机械操纵机构；
第一节 概述
三、提高数控机床性能的措施
5．保证运动的精度和稳定性
减少摩擦系数，并使动、静摩擦系数相近：采用滚珠 丝杠螺母副；滚动导轨、塑料导轨、静压导轨；
第一节 概述
三、提高数控机床性能的措施
5．保证运动的精度和稳定性
提高传动刚度，减少反向死区：对传动齿轮 消除间隙；对轴承、滚珠丝杠进行预紧；设计丝 杠合理的滚道截面形状；提高传动件刚度和支承 刚度；
切屑、冷却液防飞溅的封闭或半封闭防 护。
第一节 概述
三、提高数控机床性能的措施
1．采用新型的数控机床总体布局
从普通卧式车床的水平床身到数控卧式车床的床身后 倾斜式床身；
第一节 概述
三、提高数控机床性能的措施
1．采用新型的数控机床总体布局
从普通的数控立式升降台铣床到数控床身式铣床；
第一节 概述
三、提高数控机床性能的措施
1．采用新型的数控机床总体布局
卧式加工中心采用T形床身、立柱移动式（Z轴）总 体高刚度结构。
第一节 概述
三、提高数控机床性能的措施
2．提高结构件的刚度
数控卧式车床的三角形封闭式床身，与普通车床床身 相比（相当于两块板结构 ），其抗弯、抗扭刚度大为提 高；
第一节 概述
三、提高数控机床性能的措施
2．提高结构件的刚度
3．自动化程度高，各种设施完善
许多辅助动作、功能实现自动控制； 采用独立的润滑系统、排屑装置、冷 却系统； 具有自动更换刀具或工作台 装置。
第一节 概述
一、数控机床机械结构的主要特点
4．适用工艺复合化和柔性化要求
工艺复合化：加工中心可以完成钻、铣、镗、攻丝等； 车削中心除车削各种回转曲面，还可以钻、铣等加工。 因此要求机械的基础件、主轴部件等能适应不同工序的加 工要求。 柔性化：工序适应性广、可调性强，变更加工对象容易、 准备时间短、可控性好。
第一节 概述
第一节 概述
一、数控机床机械结构的主要特点
6．广泛应用精密机械的设计制造技术
在结构上采用了许多减少热变形对加工精度影响的措 施；
普遍应用普通精密机床的制造技术。
第一节 概述
二、数控机床对机械结构的基本要求
1．具有较高的静、动刚度和良好的抗振性
机床的刚度反映了机床结构抵抗变形的能力。静刚度
一些电器元件与机 械结构融为一体；
多刀架、多主轴； 为封闭或半封闭结 构。
第一节 概述
一、数控机床机械结构的主要特点
2．广泛采用高效、无间隙传动装置
采用摩擦阻力小的结构：如：滚珠丝杠螺母副、滚动导 轨或塑料导轨、静压导轨；
采用高刚度和消除 间隙的传动结构。
第一节 概述
一、数控机床机械结构的主要特点
含义：
K=F/y （N/μm）
F
y
使机床部件产生单位变形所需要的力越大，其刚度
就越大。
机床各部件在力的作用下，相对位置发生变化，将 影响加工精度。
由于数控机床自动加工，机床因受力所产生的误差， 很难通过即时调整或补偿予以解决。
数控机床要实现高效高速加工，就要求机床动刚性 好，抗振性好。
第一节 概述
立式加工中心的床身加宽，Y轴导轨从窄到宽、到4导 轨结构；
第一节 概述
三、提高数控机床性能的措施
2．提高结构件的刚度
合理地设计支承件截面形状， 加强隔板和筋板布置；
采用焊接的支承构件，减少构 件质量，提高刚度，同时缩短机床 的制造周期；
第一节 概述
三、提高数控机床性能的措施
3．提高机床的抗振性
对高速运动部件进行动平衡； 焊接床身采用阻尼式焊接接头； 床身内填充阻尼材料； 提高机械部件的静刚度和固有频率； 喷涂阻尼层材料。
要求数控机床各部件热变形小，热变形对加 工精度影响小。
第一节 概述
二、数控机床对机械结构的基本要求
3．具有较高的运动精度与良好的低速稳定性
运动精度高才能保证刀具按指令精确运动。 要求机械传动的精度高、传动间隙小； 要求能使执行件低的装卸、调整方便，夹具 的安装调整容易，工件的装卸省力快捷； 机床的互锁性好；