第二章数控机床的机械结构.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。
数控机床的机械结构
主轴
主轴驱动
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
数控机床主轴轴承配置三种主要形式
1. 主轴的支承 a)为前支承采用双列短圆柱滚子轴承
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，尽可能实现无级变速 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 ⑤ 车削中心要求主轴具有C轴的控制功能 ⑥ 加工中心要求主轴具有高精度的准停控制
第二章 数控机床的机械结构
复习：
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
数控机床的机械结构
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
主轴头有卧式和立式两种，工 作时只有位于加工位置的主轴头才 与主运动接通，而其他处于不加工 位置的主轴都与主运动脱开。
数控机床的机械结构ppt
20世纪50年代，美国发明了第一代数控机床， 采用了电子管元件作为计算机的基本元件。
第二代数控机床的发展
20世纪60年代，美国发明了第二代数控机床， 采用了晶体管元件作为计算机的基本元件。
3
第三代数控机床的普及
20世纪70年代，美国发明了第三代数控机床， 采用了集成电路作为计算机的基本元件，并逐 渐普及到其他国家。
THANKS
感谢观看
随着产品复杂度的不断提高，数控机床正在 向复合化方向发展，能够实现多种加工工序 的连续进行，提高生产效率。
05
数控机床的未来发展方向及 技术更新
提高加工精度和效率
精度提高
通过改进机械结构、优化控制系统和加强误差补偿，提高机床的加工精度。
效率提升
研究更高效的切削路径和切削参数优化，提高机床的加工效率。
结合多种加工工艺，实现一次装夹完成多个工步的加工，提 高加工效率和精度。
多轴联动
通过多轴协同控制，实现复杂形状的加工和表面光洁度的优 化，提高加工质量和效率。
06
数控机床的维护与保养
日常维护与保养
清洁
保持机床的清洁，避免灰尘和杂物积累。
润滑
定期对机床的各部件进行润滑，保证其正 常运转。
检查
每天检查机床的各个部件是否正常，如发 现异常应及时处理。
冷却系统用于降低机床加工过程中的温度，防止工件 过热变形。
防护装置用于保护操作人员免受机床运动部件的伤害 。
03
数控机床的机械结构特点
高精度、高刚度、高可靠性
高精度
数控机床的机械结构具有高精度特点，通过采用先进的数控技术，实现高精度的加工和测 量，从而提高生产效率和产品质量。
高刚度
数控机床的机械结构具有高刚度特点，能够承受较大的切削力和加工过程中的振动，保证 加工过程的稳定性和精度。
第二代数控机床的发展
20世纪60年代，美国发明了第二代数控机床， 采用了晶体管元件作为计算机的基本元件。
3
第三代数控机床的普及
20世纪70年代，美国发明了第三代数控机床， 采用了集成电路作为计算机的基本元件，并逐 渐普及到其他国家。
THANKS
感谢观看
随着产品复杂度的不断提高，数控机床正在 向复合化方向发展，能够实现多种加工工序 的连续进行，提高生产效率。
05
数控机床的未来发展方向及 技术更新
提高加工精度和效率
精度提高
通过改进机械结构、优化控制系统和加强误差补偿，提高机床的加工精度。
效率提升
研究更高效的切削路径和切削参数优化，提高机床的加工效率。
结合多种加工工艺，实现一次装夹完成多个工步的加工，提 高加工效率和精度。
多轴联动
通过多轴协同控制，实现复杂形状的加工和表面光洁度的优 化，提高加工质量和效率。
06
数控机床的维护与保养
日常维护与保养
清洁
保持机床的清洁，避免灰尘和杂物积累。
润滑
定期对机床的各部件进行润滑，保证其正 常运转。
检查
每天检查机床的各个部件是否正常，如发 现异常应及时处理。
冷却系统用于降低机床加工过程中的温度，防止工件 过热变形。
防护装置用于保护操作人员免受机床运动部件的伤害 。
03
数控机床的机械结构特点
高精度、高刚度、高可靠性
高精度
数控机床的机械结构具有高精度特点，通过采用先进的数控技术，实现高精度的加工和测 量，从而提高生产效率和产品质量。
高刚度
数控机床的机械结构具有高刚度特点，能够承受较大的切削力和加工过程中的振动，保证 加工过程的稳定性和精度。
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
数控机床结构及应用第2章 数控车床PPT课件
（2）水平床身配上倾斜放置的滑板，并配置倾斜式导轨防
护罩。这种布局一方面具有水平床身工艺性好的特点，另一方
面机床宽度方向的尺寸较水平配置滑板的要小，且排屑方便。
第2章 数控车床
2.1 概述
2.1.3 数控车床的布局形式
1、床身和导轨布局 （3）斜床身导轨倾斜角有30°、45°、60°、75°和 90°几种。倾斜角度小，排屑不便；倾斜角度大，导轨的导 向性及受力情况差。导轨倾斜角度的大小还影响机床的刚度、 排屑，也影响到占地面积、宜人性、外形尺寸高度的比例， 以及刀架质量作用于导轨面垂直分力的大小等等。选用时， 应结合机床的规格、精度等选择合适的倾斜角。一般来说， 小型数控车床多采用30°、45°；中等规格数控车床多采用 60°形式；大型数控车床多采用75°形式。
第2章 数控车床
2.4 数控车削中心
2.4.1 车削中心的工艺范围
第2章 数控车床
2.2 数控车床的传动与结构特点
2.2.1 主传动及主轴箱结构
下图所示为数控车床上采用的一种液压驱动动力自定心卡盘，卡盘 3用螺钉固定在主轴（短锥定位）上，液压缸5固定在主轴后端。改变液 压缸左、右腔的通油状态，活塞杆4带动卡盘内的驱动爪1和卡爪2，夹 紧或放松工件，并通过行程开关6和7发出相应信号。
第2章 数控车床
2.1 概述
2.1.3 数控车床的布局形式
1、床身和导轨布局 （1）水平床身的工艺性好，便于导轨面的加工。水平床身
配上水平放置的刀架可提高刀架的运动精度，一般可用于大型
数控车床或小型精密数控车床的布局。但是水平床身由于下部
空间小，故排屑困难。由于刀架水平放置使得滑板横向尺寸较
长，从而加大了机床宽度方向的结构尺寸。
图2-2车床布局示意图
护罩。这种布局一方面具有水平床身工艺性好的特点，另一方
面机床宽度方向的尺寸较水平配置滑板的要小，且排屑方便。
第2章 数控车床
2.1 概述
2.1.3 数控车床的布局形式
1、床身和导轨布局 （3）斜床身导轨倾斜角有30°、45°、60°、75°和 90°几种。倾斜角度小，排屑不便；倾斜角度大，导轨的导 向性及受力情况差。导轨倾斜角度的大小还影响机床的刚度、 排屑，也影响到占地面积、宜人性、外形尺寸高度的比例， 以及刀架质量作用于导轨面垂直分力的大小等等。选用时， 应结合机床的规格、精度等选择合适的倾斜角。一般来说， 小型数控车床多采用30°、45°；中等规格数控车床多采用 60°形式；大型数控车床多采用75°形式。
第2章 数控车床
2.4 数控车削中心
2.4.1 车削中心的工艺范围
第2章 数控车床
2.2 数控车床的传动与结构特点
2.2.1 主传动及主轴箱结构
下图所示为数控车床上采用的一种液压驱动动力自定心卡盘，卡盘 3用螺钉固定在主轴（短锥定位）上，液压缸5固定在主轴后端。改变液 压缸左、右腔的通油状态，活塞杆4带动卡盘内的驱动爪1和卡爪2，夹 紧或放松工件，并通过行程开关6和7发出相应信号。
第2章 数控车床
2.1 概述
2.1.3 数控车床的布局形式
1、床身和导轨布局 （1）水平床身的工艺性好，便于导轨面的加工。水平床身
配上水平放置的刀架可提高刀架的运动精度，一般可用于大型
数控车床或小型精密数控车床的布局。但是水平床身由于下部
空间小，故排屑困难。由于刀架水平放置使得滑板横向尺寸较
长，从而加大了机床宽度方向的结构尺寸。
图2-2车床布局示意图
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承载能力小，轴向刚度低 适用于短丝杠
适用于较长丝杠
适用于较长丝杠 有助于提高刚度
润滑油管
丝杠母 滚珠丝杠
伺服电机
齿形带 及带轮
• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。20. 9.2020.9.20Sunday, September 20, 2020
THK6380加工中心主轴部件结构图
主轴部件的结构：1刀具自动夹紧装置 2 清洁装置，换刀时通入压缩空气，吹掉铁屑 3 主轴准停装置，完成换刀的前提动作
THK6380加工中心主轴部件结构图
拆 卸 工 艺 13579.将拆切拆抽主卸断下出轴前机套主向支床筒轴左撑动、右移主力垫端出件电圈的源、轴，碟向拆簧定下位主套轴前端盖、拆下主轴后端防护罩，
刀库 机械手
X轴
Z轴
主轴
TIANJIN 中德培训中心
操作显 示单元
Y轴
主轴的作用
提供切削功率、在高档 数控机床中还具有C轴功能 及定向功能
进给部件： 其作用是在伺服电机的驱动
下完成直线运动的定位、进给。 下图是滚珠丝杠、联轴节的实物 照片。
自动换刀装置：
数控车床的转塔 刀架、加工中心的刀 库及换刀机构，能够 使工件一次装夹后不 用再拆卸工件就可完 成多工序的加工。
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
位置检测装置： 完成位置信号的反馈，反馈精度决定
了机床的加工精度。以下是： 直线光栅尺、圆光栅等位置检测元件
床身导轨
该图是一个 加工中心的光机
由X、Y、Z及主 轴头组成。其中 导轨的作用是： 支承和引导运动 部件沿一定轨道 运动。
数 控 车 床
数 控 磨 床
电 加 工
数 控 冲 床
CK7815型数控车床主轴部件结构图
第二章 数控机床机械结构
本章讲述的内容
数控机床及其机械结构知识 主轴部件的结构与调整 进给部件的结构与调整 回转部件的结构与调整 刀库及机械手 位置检测元件 床身导轨的结构与调整
第一节 数控机床及其机械结构知识
1.1常见的数控机床类型 数控车床（车削中心） 加工中心 电加工设备（线切割、电火花等） 数控冲床 数控磨床
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
工作台回转间隙的调整
消除蜗轮磨损形成的回转间隙
第五节 自动换刀装置 数控机床常见的换刀装置的结构
1、多轴转塔自动换刀装置（适用数控车床）
2、带刀库和机械手的自动换刀装置
刀库的形式
转塔式刀库、圆盘式刀库、链式 刀库、格子式刀库
机械手
单臂单手机械手
回转式单臂机械手
第六节 位置检测装置的调整 位置检测的分类、功能
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
拆24681.0下拆.分与下卸解主液联主凸主轴压接轴轮轴相缸座箱，刀连，螺盖抽具的及钉出自气相及凸主动管连联轮轴夹油的接两紧管油座边装管的置螺母
THK6380主轴调整注意事项
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. 装配前，对各部件进行仔细清洗、拆卸时注意 实测碟簧的长度，装配时注意保持一致 6. 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。
• 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。17:00:2517:00:2517:009/20/2020 5:00:25 PM
• 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。20.9.2017:00:2517:00Sep-2020-Sep-20
3.3进给间隙的调整
结构实 图
直齿圆柱齿轮 斜齿圆柱齿轮 锥齿轮
3.4滚珠丝杠结构及调整
第四节 回转部件的调整
几种常见的回转工作台的结构形式
1 多齿盘分度工作台 2 带交换托盘的多齿分度工作台 3 数控分度工作台
510加工中心回转工作台结构
该工作台有以下部分构成：回转结构、蜗 杆支承、回转台支承、转台夹紧、工作台 的定位夹紧
2.3NT-J032数控铣床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
2. 4THK6380加工中心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
第三节 进给系统部件的调整
3.1进给系统的布置形式
3.2进给电机的联接形式
直联式 齿轮减速式 同步带式