数控机床机械结构的要求.
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。
数控技术填空简答
四、填空题:1.穿孔带是数控机床的一种控制介质,国际上通用标准是( iso )和( EIA )两种,我国新产品一律采用( ISO )标准。
2.自动编程根据编程信息的输入与计算机对信息的处理方式不同,分为以(自动编程语言)为基础的自动编程方法和以(图形编程)为基础的自动编程方法和其他方法编程。
3.数控机床由控制介质、(数控装置)和(伺服系统)、(机床)等部分组成。
4.数控机床按控制运动轨迹可分为(点位控制)、点位直线控制和(轮廓控制)等几种。
按控制方式又可分为(开环控制)、(闭环控制)和半闭环控制等。
5.在轮廓控制中,为了保证一定的精度和编程方便,通常需要有刀具(半径)和(长度)补偿功能。
6.在铣削零件的内外轮廓表面时,为防止在刀具切入、切出时产生刀痕,应沿轮廓(切向)方向切入、切出,而不应(法向)方向切入、切出。
7.数控机床中的标准坐标系采用(笛卡儿直角坐标系),并规定(增大)刀具与工件之间距离的方向为坐标正方向。
8.数控机床坐标系三坐标轴X、Y、Z及其正方向用(右手定则)判定,X、Y、Z各轴的回转运动及其正方向+A、+B、+C分别用(右手螺旋法则)判断。
9.与机床主轴重合或平行的刀具运动坐标轴为(Z)轴,远离工件的刀具运动方向为(Z轴正方向)。
10.X坐标轴一般是(水平),与工件安装面(平行),且垂直Z坐标轴。
11.刀具位置补偿包括(刀具半径补偿)和(刀具长度补偿)。
12.在数控铣床上加工整圆时,为避免工件表面产生刀痕,刀具从起始点沿圆弧表面的(切线方向)进入,进行圆弧铣削加工;整圆加工完毕退刀时,顺着圆弧表面的(切线方向)退出。
13.数控机床使用的刀具必须有(较高的强度)和(耐用度)等要求。
还有其它:(足够的强度和刚度、高的刀具寿命和可靠性、较高的精度、可靠的断屑)。
14.铣削平面轮廓曲线工件时,铣刀半径应(小于)工件轮廓的(最小)凹圆半径。
15.编程时可将重复出现的程序编程(子程序),使用时可以由(主程序)多次重复调用。
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
《数控技术》课后答案
第3章习题解答3.1 简述数控伺服系统的组成和作用。
数控伺服驱动系统按有无反馈检测元件分为开环和闭环(含半闭环)两种类型。
开环伺服系统由驱动控制单元、执行元件和机床组成。
驱动控制单元的作用是将进给指令转化为执行元件所需要的信号形式,执行元件则将该信号转化为相应的机械位移。
闭环(半闭环)伺服系统由执行元件、驱动控制单元、机床,以及反馈检测元件、比较环节组成。
位置反馈元件将工作台的实际位置检测后反馈给比较环节,比较环节将指令信号和反馈信号进行比较,以两者的差值作为伺服系统的跟随误差,经驱动控制单元驱动和控制执行元件带动工作台运动。
3.2 数控机床对伺服系统有哪些基本要求?数控机床对伺服系统的基本要求:⒈精度高;⒉快速响应特性好;⒊调速范围宽;⒋系统可靠性好。
3.3 数控伺服系统有哪几种类型?简述各自的特点。
数控伺服系统按有无检测装置分为开环伺服系统、半闭环伺服系统和闭环伺服系统。
开环伺服系统是指不带位置反馈装置的控制方式。
开环控制具有结构简单和价格低廉等优点。
半闭环伺服系统是通过检测伺服电机的转角间接地检测出运动部件的位移(或角位移)反馈给数控装置的比较器,与输入指令进行比较,用差值控制运动部件。
这种系统的调试十分方便,并具有良好的系统稳定性。
闭环伺服系统将直接测量到的位移或角位移反馈到数控装置的比较器中与输入指令位移量进行比较,用差值控制运动部件,使运动部件严格按实际需要的位移量运动。
闭环控制系统的运动精度主要取决于检测装置的精度,而与机械传动链的误差无关,其控制精度将超过半闭环系统。
3.4 简述步进电动机的分类及其一般工作原理。
从结构上看,步进电动机分为反应式与激磁式,激磁式又可分为供电激磁和永磁式两种。
按定子数目可分为单段定子式与多段定子式。
按相数可分为单相、两相、三相及多相,转子做成多极。
在输入电信号之前,转子静止不动;电信号到来之后,转子立即转动,且转向、转速随电信号的方向和大小而改变,同时带动一定的负载运动;电信号一旦消失,转子立即自行停转。
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
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
7
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。
36
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
37
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。
26
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。
浅谈对数控机床机械结构的要求
浅谈对数控机床机械结构 的要求
岑 阳 王
彪
2 . 沈 阳机床股份有 限公司 中捷钻镗床厂 ) ( 1 . 沈 阳机床股份有 限公司第 车床厂 ;
【 摘 要】 数控机床与普通机床对机械结构的要求有 些不 同,
在同样发热条件下 ,机床结构对热变形也有很大影响 。如采用 双立柱机构代替单立柱机构 ,由于左右对称 ,双立柱机构受热后的 主轴线除产生垂直方 向的平移外 ,其它方 向的变形很小 ,而垂直方 向的轴线移动可 以方便地用~个坐标的修正量进行补偿 。对于数控 车床 的主轴箱 ,应尽量使主轴 的热变形发生在刀具切入 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 结构上应使主轴箱的前后温升一致,避免主轴变 形后出现倾斜 。 2 . 3减少运动 间的摩擦和消除传动间隙 数控机床 工作 台 ( 或拖 板)的位移量 是以脉冲 当量 为最 小单位 的,且 要求 能以极低 的速 度运动 。为了使工作台能对 数控 装置 的指 令作出准确响应 ,就必须采取相应 的措施, 主要 是导轨和丝杠 的使 用。数 控机 床通常采 用滚 动导轨或静压导轨,减少摩 擦副之间的静 摩擦力 ,避 免低速爬 行。采用滑动一滚 动混和导轨,一方面可 以减 少摩擦阻力 ,另一方面改善了系统的阻尼特性,提高了执行部件的 抗振性 。采用滑动塑料导轨 ,既可减少摩擦阻力又可改善摩擦和阻 尼特 性,提 高运动副的抗振性和平稳性 。在进给系统中用滚珠丝杠 代替滑动丝杠也可以收到同样 的效果 。 数控机床 ( 尤其是开环系统 的数控机床 )的加工精度在很大程 度上取决于进给传动链的精度 。除 了减少传动齿轮和滚珠丝杠 的加 工误差之外 ,另一个重要措施是采用无 间隙传动副 。对于滚珠丝杠 螺距的累积误差,通常采用脉冲补偿装置进行螺距补偿 。 2 . 4提 高机床 的寿命和精度保持性 为 了提 高机床 的寿命和精度保持性 ,在设计 时应充分考虑数控 机床零部件 的耐磨性 ,尤其是机床 导轨 、进给丝杠及主轴部件等影 响精度 的主要零件 的耐磨 性。导轨是进给系统 的重要环节 ,是机床 基本结构 的要素之一 。机床加工精度和使用寿命很大程度上取 决于 机床导轨 的质量 。对 导轨 的要求 是高的导向精度 、 良好的精度 保持 性 、良好 的摩擦特性 、运动平稳 、高灵敏度和寿命长 。数控机床 的 导轨广泛采用滚动 导轨。滚 动导轨 摩擦 系数 小、运动 轻便 、位 移精 度和定 位精度 高、耐磨性好 。对 于重型机床 常采 用静压 导轨 。它的 运动不 受速度和 负载 的限制,低速 无爬 行,承载能力大,5减少辅助 时间 在数控机床的单件加工中,辅助时间 ( 非切削时间 )占有较大
数控铣床及数控车床技术参数
气缸直径
ф30-50mm
3
机械手摆动角度
0-190 °
4
机械手摆动速度
0.2-0.7 s / 90°
5
使用气压
0.1-0.6Mpa
6
手指最大外径夹持力
≧118N
7
手指最大内径夹持力
≧130N
8
手指行程
≧4mm(单边)
9
快移速度
≧50米/分
10
★定位精度最低要求
±0.05mm
11
料仓
循环垛码料盘
12
1-2,机床主要技术参数要求
★床身最大回转直径
mm
≧ф270
托板上最大回转直径
mm
Ф150-250
★最大加工长度
mm
≧320
主轴转速范围
r/mm
50-3000
主轴换挡方式
变频
主电机功率
Kw
≧4
★卡盘形式
液压卡盘
卡盘直径
mm/
≧160(6寸)
主轴通孔直径
mm
Ф30-60
X轴快移速度
m/min
5-11
Z轴快移速度
五、其他要求:
5-1安装、调试要求:主机及附件的免费安装调试并负担所需耗材,直至达到验收指标,提供合格证明书、说明书及质保书等。
5-2培训要求:免费现场培训和售后培训,培训时间不少于2个工作日。
5-3售后服务:自验收之日起,整机提供三包服务一年,终身服务。
m/min
5-15
X轴行程
mm
≧200
Z轴行程
mm
≧200
刀架形式
四工位电动刀塔
刀架转位重复定位精度
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
数控机床的结构概述
4.3.2主传动机械结构
数控机床机械结构要求:高抗振性 1)强迫振动 使机床产生强迫振动的内部振源有高速转动零部件的动态不平衡力、 往复运动件的换向冲击力、周期变化的切削力等。 2)自激振动 这里是指切削自激振动,也称颤振。如图所示。 3)提高机床抗振性的措施 (1) 减少机床的内部振源 (2) 提高静刚度 (3) 增加构件或结构的阻尼
4.3.2主传动机械结构
主轴部件结构: 数控机床的主轴部件,既要满足精加工时精度较高的要求, 又要具备粗加工时高效切削的能力,因此应有更高的动、静刚度 和抵抗变形的能力。主轴部件主要包括主轴、轴承、传动件和密 封件,对于具有自动换刀能力的数控机床,主轴部件还应有刀具 自动装卸装置、主轴准停装置和吹屑装置等。
当换刀时,在主轴上端油缸的上腔A通入压力 油,活塞12的端部推动拉杆7向下移动,同时压 缩蝶形弹簧11,当拉杆7下移到使双瓣卡爪5的下 端移出套筒14时,在弹簧6的作用下,卡爪张开, 喷气头13将刀柄顶松,刀具即可由机械手拔除。
待机械手将新刀装入后,油缸10的下腔通入 压力油,活塞12向上移,蝶形弹簧伸长将拉杆7 和双瓣卡爪5拉着向上,双瓣卡爪5重新进入套筒 14,将刀柄拉紧。
4.3.2主传动机械结构
数控机床机械结构要求:热变形对加工精度的影响小 数控机床的热变形,是影响加工精度的重要因素。引起机床热变形的 热源主要是机床的内部热源,如主电动机、进给电动机发热,摩擦热以及切 削热等。 减少机床热变形及其影响的措施是: 1)减少机床内部热源和发热量; 2)改善散热和隔热条件; 3)均热; 4)合理设计机床的结构布局,减小热变形对精度的影响; 5)采取热变形补偿措施。
4.2 数控机床的整体布局形式
(1)
图具有可编程尾架座双刀架数控车床。
数控技术简答题
简答题1、简述数控编程的内容与步骤?2、数控机床由哪几部分组成?3、数控机床对机械结构的基本要求是什么?提高数控机床性能的措施主要有哪些?4、刀具补偿可分为哪几种?刀具半径补偿有什么作用?5、逐点比较法的插补原理是什么?6、何种加工情况下,选用数控机床最合适?7、数控机床按运动控制方式分可分为哪几类?有何特点?8、在进行圆弧插补时,圆弧方向是如何判别的?9、准备功能代码可分为哪两类?与M 代码在数控编程中作用如何?10、什么是数控编程?其分类有哪些?各自适用什么场合?11、数控机床坐标系是如何建立的?如何确定各个坐标轴?12、什么是开环进给伺服系统?其精度与半闭环和全闭环进给伺服系统有何不6同?适用什么场合?13.简述刀位点,对刀点和换刀点的概念?14.数控加工工艺中如何来确定加工路线?15.什么是机床原点?工件原点?它们间有什么关系?16.为什么要进行刀具半径补偿?如何进行刀具半径补偿?17、数控按伺服系统来分可分为什么系统?各自有何特点?18、写出四相步进电机的三种通电方式。
19、机床坐标系是如何建立的?如何确定各个坐标轴?20、数控机床对机械结构的基本要求是什么?提高数控机床性能的措施主要有哪些?21.数控控制软件的数据预处理模块中译码的功能是什么?译码时为什么要对加工代码进行分组?22、NC 装置在15 秒钟之内向步进电机均匀发出了3000 个脉冲,若δ=0.01mm,则工作台轴向移动距离为多少?23 刀具半径自动补偿的意义何在?刀具半径补偿计算的任务是什么?24 何为自动编程?常用的自动编程方法有那些?各有何特点?25.NC 机床的组成框图,并简述各组成部分的功用。
26.写出NC 加工手工编程步骤。
27.圆弧自动过象限如何实现?28.CNC 装置的单微处理机结构和多微处理机结构有何区别?30.三相步进电机有哪几种工作方式?通电顺序如何?哪种方式的启动转矩大,为什么?31.试列举使用点位数控系统和轮廓数控系统的典型机床各三种。
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。
数控机床的知识
数控机床的知识数控机床的知识数控机床是数字控制机床(Computer numerical control machine tools)的简称,是一种装有程序控制系统的自动化机床。
下面店铺来介绍下数控机床相关的知识,希望大家觉得受用。
一、结构要求与总体布局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和手柄操作等方面作些改变。
随着数控技术的发展,考虑到它的控制方式和使用特点,才对机床的生产率、加工精度和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,数控机床的极限传动结构大为简化,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,如滚珠丝杠副和滚动导轨、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,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。
根据数控机床的适用场合和机构特点,对数控机床结构因提出以下要求:(一)较高的机床静、动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、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,不但经常采用三支撑结构,而且选用钢性很好的双列短圆柱滚子轴承和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,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。
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数控机床机械结构的要求
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和手柄操作等方面作些改变。
随着数控技术的发展,考虑到它的控制方式和使用特点,才对机床的生产率、加工精度和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,数控机床的极限传动结构大为简化,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,如滚珠丝杠副和滚动导轨、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,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。
根据数控机床的适用场合和机构特点,对数控机床结构因提出以下要求:
一、较高的机床静、动刚度
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、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,不但经常采用三支撑结构,而且选用钢性很好的双列短圆柱滚子轴承和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,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,还必须提高动态刚度。
常用的措施主要有提高系统的刚度、增加阻尼以及调整构件的自振频率等。
试验表明,提高阻尼系数是改善抗振性的有效方法。
钢板的焊接结构既可以增加静刚度、减轻结构重量,又可以增加构件本身的阻尼。
因此,近年来在数控机床上采用了钢板焊接结构的床身、立柱、横梁和工作台。
封砂铸件也有利于振动衰减,对提高抗振性也有较好的效果。
二、减少机床的热变形
在内外热源的影响下,机床各部件将发生不同程度的热变形,使工件与刀具之间的相对运动关系遭到破环,也是机床季度下降。
对于数控机床来说,因为全部加工过程是计算的指令控制的,热变形的影响就更为严重。
为了减少热变形,在数控机床结构中通常采用以下措施。
1) 减少发热
机床内部发热时产生热变形的主要热源,应当尽可能地将热源从主机中分离出去。
2) 控制温升
在采取了一系列减少热源的措施后,热变形的情况将有所改善。
但要完全消除机床的内外热源通常是十分困难的,甚至是不可能的。
所以必须通过良好的散热和冷却来控制温升,以减少热源的影响。
其中部较有效的方法是在机床的发热部位强制冷却,也可以在机床低温部分通过加热的方法,使机床各点的温度趋于一致,这样可以减少由于温差造成的翘曲变形。
3) 改善机床机构
在同样发热条件下,机床机构对热变形也有很大影响。
如数控机床过去采用的单立柱机构有可能被双柱机构所代替。
由于左右对称,双立柱机构受热后的主轴线除产生垂直方向的平移外,其它方向的变形很小,而垂直方向的轴线移动可以方便地用一个坐标的修正量进行补偿。
轴的热变形发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,避免主轴变形后出现倾斜。
数控机床中的滚珠丝杠常在预计载荷大、转速高以及散热差的条件下工作,因此丝杠容易发热。
滚珠丝杠热生产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。
三、减少运动间的摩擦和消除传动间隙
数控机床工作台(或拖板)的位移量十一脉中当量为最小单位的,通常又要求能以基地的速度
运动。
为了使工作台能对数控装置的指令作出准确响应,就必须采取相应的措施。
目前常用的滑动导轨、滚动导轨和静压导轨在摩擦阻尼特性方面存在着明显的差别。
在进给系统中用滚珠丝杠代替滑动丝杠也可以收到同样的效果。
目前,数控机床几乎无一例外地采用滚珠丝杠传动。
数控机床(尤其是开环系统的数控机床)的加工精度在很大程度上取决于进给传动链的精度。
除了减少传动齿轮和滚珠丝杠的加工误差之外,另一个重要措施是采用无间隙传动副。
对于滚珠丝杠螺距的累积误差,通常采用脉冲补偿装置进行螺距补偿。
四、提高机床的寿命和精度保持性
为了提高机床的寿命和精度保持性,在设计时应充分考虑数控机场零部件的耐磨性,尤其是机床导轨、进给伺港机主轴部件等影响进度的主要零件的耐磨性。
在使用过程中,应保证数控机床各部件润滑良好。
五、减少辅助时间和改善操作性能
数控机床的单件加工中,辅助时间(非切屑时间)占有较大的比重。
要进一步提高机床的生产率,就必须采取促使最大限度地压缩辅助时间。
目前已经有很多数控机床采用了多主轴、多刀架、以及带刀库的自动换刀装置等,以减少换刀时间。
对于切屑用量加大的数控机床,床身机构必须有利于排屑。
(end)。