数控机床机械结构设计分析

高 ，没有特殊的要求 ，便 于制造。支撑部件 上端还设 有 防尘套 ，防止切屑进 入支 撑柱 间隙 ，引起卡死 等现 象 ，
基本不需要维 护。② 当锁 紧销杆 两端 、锥形体 锥面或支
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度 ，齿轮之间啮合精度 ，杜绝 漏油 ，减少 啮合不均 引起
的噪声 ，提高齿轮寿命等 。
本夹具 自投 人 生 产 以来 ，已加 工 零件 ２ ０多万 件。
件需 要辅 助支撑 的夹具上 。
磊 工。 加 冷工
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撑结构 ，而且选用刚性很好 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 。为 了提高机床大件的刚度 ，采用封闭界 面的床身 ，并采用
４ ．应用情况
本夹具投入使用后 ，粗铣整体平面度 偏差 由此前 的
０５～ ． ｍｍ，减小到 ０ １ｒｍ以内。原来精铣 出现的 由 ． ０８ ．５ ａ
于粗铣变形问题造成余 量不均 ，出现 加工黑皮 ，以及精 加工后仍 然变形大等问题得 到解决 ，并保证 了在镗孔 加 工时 ，几乎不存在应 力变形 ，孑 的形状 精度 、孔对 面的 Ｌ
出 现倾 斜 。
了提高机床各 部件的接触 刚度 ，增加 机床 的承载能 力， 采用刮研 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
稳定切削 ，在保证静态刚度 的前提下 ，还必须提高 动态
数 控 机 床 机 械 结 构 设 计 分 析
沈阳机 床股份有限公司 中捷钻镗床厂 （ 辽宁 １０４ ） 易 刚 １ １２
一
、
结构要求与总体布局
劳动条件 ，减少辅助时 间，改善操 作性 ，提 高劳动生产 率 ，采用 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 。
垂直度 、孔 之 间相对 位 置度 精 度 ，都 得 到 了有效 地保 证。从而保 证 了装 配精 度需 要 ，油封 孔 与 曲轴 的同 心
斜面分解 作用传 递 到气 缸上 的力 很小 （０ ２ ０×ｔ ｌ 。 ａ ０一 ｎ
３ Ｎ） ５ ，因此可以选择较小 规格 的气缸直径及较短 的行 程 就能实现支撑 自锁。 （ ）本 机构 的优 点 ①对 零 件 的制造 精 度要 求 不 ４
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 经常采 用三支
珠丝杠副 、 滚动导轨和消隙齿轮传 动副等 。④为 了改善
７个 ，铣刀主偏 角为 ４ 。 ５ ，经过计算 （ 算过程略 ） 计 ，切 削时作用在工件表 面的总 压力约 １０ ０ ０ Ｎ，由 ｌ 支撑 ０个 点 （ 主支撑点 ３个和辅 助支撑点 ７个 ）承担 ，若按 每点 受到的力最大 ２０ ０ Ｎ计算 ，支撑组柱件受到 的力通过 ｌ 。 ０
结构提 出以下要求 。
生产率 、加工精度和使用寿命提 出了更高的要 求。 数控机床 的主体机构有 以下特 点 ：① 由于采 用 了高 性能的无 级变速主轴及伺服传动 系统 ，数控机床 的机械
１ 较高的机床静、动态刚度 ．
数控机床是按照数控编程或手动输 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 、
除正常磨损外 ，未 出现过其 他问题 。此机 构的应用 ，提 高工件精度 ，最终 为提 高柴 油机产 品 的整机装 配质 量 ， 降低产 品售后 的质量 （ 服务 ）成本 ，从 而为企业取得可
撑柱斜面磨损后 ，对气缸上 升距 离的影 响十分微小 ，不
影响使用 。⑧ 当采用两点联动 时 ，由于两点位 置布置在
导轨 、工作台 、刀架和主轴箱等） 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 ，必须把各处机械结构部件产生 的弹性 变形控 制在最
传动结构大为简化 ，传动链也大 大缩短 。② 为适 应连续 ・
的 自动化加工 和提高加工生产率 ，数控机 床机械结 构具 有较 高 的静 、动 态刚 度 和阻 尼精 度 ，以及较 高 的耐 磨 性 ，而且热变形小 。③为减小摩擦 、消除传动 间隙和获 得更 高的加工精度 ，更多地采用 了高效传动部 件 ，如滚
液力平衡减少移动部件因位 置变 动造 成的机床变形 。为
生在刀具切入 的垂直方向上 ，这就可 以使 主轴 热变形对
加工直径 的影响降低到最小 限度 。在结构上还应 尽可能 减小主轴 中心与主轴 向地面 的距离 ，以减少热变 形的总 量 ，同时应使主轴箱 的前后温升一致 ，避免 主轴 变形 后
数控机床中的滚珠丝杠常在载 荷大 、转 速高 、散 热 差的条件下工作 ，丝杠容易发热。滚珠 丝杠发热造成 的 后果是严重的 ，尤其是在开环系统 中，它会使进 给系统
丧失定位精度。 目前某些机床用 预拉的方法减少丝杠 的 热变形 。对于采取 了上述措施 仍不能消除 的热变 形，可 以根据测量结果 由数控系统发 出补偿脉冲加 以修正。
通过圆心的直径方 向上 ，且锁 紧销杆 斜面与 圆锥形体是 线接触 ，仍然可 以很好地达到平衡并 自锁 。④ 本机构 三 点支撑 可以不等高 ，可移植到任何薄壁 工件或不 规则工
观的经济效益 。ＭＷ
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在数控机床发展 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 和工作 台 自动转位及 手柄操作等方 面做 些改变 。随着数 控技术
的发展 ，考虑 到它 的控制方式 和使用 特点 ，才对 机床 的
二、具体要 求
根据数控机床 的适用场合和机 构特点 ，对数 控机床