数控机床的机械结构 PPT课件
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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。
数控机床主轴结构图PPT课件
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按ESC退出
LB326编码器 安装方案
.
按ESC退出
按ESC退出
分段校. 正法
旋转变压器的安装
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按ESC退出
波纹管型、膜片型联轴器
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角度编码器 安装形式
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开
式
静
压
导
轨
工
作
原
理
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闭
式
静
压
导
轨
工
作
原
理
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按ESC退出
滚动导轨预加负载的方法
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按ESC退出
按ESC退出
刀 库 结 构
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按ESC退出
TD
向 与
向 滑 台
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按ESC退出
回
转
立
柱
运与
动机
械
手
回
转
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按ESC退出
机械手臂结构图
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换刀装置各部分位置关系图
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按ESC退出
按ESC退出
直线感应同. 步器结构
按磁性标尺基体形状分类的各种磁尺
.
按ESC退出
HEIDENHAIN增量式直线编码器
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按ESC退出
电动机与丝杠直联式
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步进电动机与丝杠的联接
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按ESC退出
偏 心 套 调 整 法
.
按ESC退出
轴 向 垫 片 调 整 法
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周
向
弹圆
簧柱
图
错 齿
薄 片
调齿
整轮
法
按ESC退出
LB326编码器 安装方案
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分段校. 正法
旋转变压器的安装
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波纹管型、膜片型联轴器
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角度编码器 安装形式
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开
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压
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式
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滚动导轨预加负载的方法
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刀 库 结 构
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TD
向 与
向 滑 台
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回
转
立
柱
运与
动机
械
手
回
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机械手臂结构图
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换刀装置各部分位置关系图
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直线感应同. 步器结构
按磁性标尺基体形状分类的各种磁尺
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HEIDENHAIN增量式直线编码器
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电动机与丝杠直联式
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步进电动机与丝杠的联接
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偏 心 套 调 整 法
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轴 向 垫 片 调 整 法
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周
向
弹圆
簧柱
图
错 齿
薄 片
调齿
整轮
法
2024版数控车床ppt课件完整版
排除方法
根据故障诊断结果，采取相应的维修措施，如更 换损坏部件、调整参数等。
预防性保养措施建议
保持机床清洁
定期清理切屑、擦拭机床，避免 灰尘、油污等对机床造成损害。
定期检查
定期对机床各部位进行检查，及 时发现并处理潜在问题。
加强润滑
根据机床润滑要求，定期加注润 滑油或润滑脂，确保机床各部件 得到充分润滑。
数控车床网络化技术
介绍数控车床网络化技术的实现方式及在智 能制造中的应用前景。
数控车床自动化技术
分析数控车床自动化技术的现状与发展方向， 如自动上下料、自动换刀等。
数控车床绿色制造技术
探讨数控车床绿色制造技术的意义及实现途 径，如节能减排、环保型切削液等。
07 总结与展望
课程重点内容回顾
数控车床基本概念、分类及 应用领域
数控编程步骤
包括分析零件图样、确定加工工艺过程、 数学处理、编写零件加工程序、程序校 验与首件试切等。
常用编程指令介绍
准备功能指令
如G00（快速定位）、G01（直 线插补）、G02/G03（圆弧插补） 等，用于控制刀具的运动轨迹。
辅助功能指令
如M03（主轴正转）、M05（主 轴停止）、M08（冷却液开）等，
参数调整方法 根据加工过程监控结果，可以适时调整进给速度、主轴转 速等参数，以提高加工效率和保证加工质量。
异常处理措施 在加工过程中如遇到异常情况，如刀具磨损、工件变形等， 需要及时采取相应措施进行处理，避免影响加工质量和机 床安全。
加工后质量检测与评估
1 2 3
质量检测方法 加工完成后需要对工件进行质量检测，常用的检 测方法包括尺寸测量、表面粗糙度检测、形位公 差检测等。
复杂曲面零件加工编程
根据故障诊断结果，采取相应的维修措施，如更 换损坏部件、调整参数等。
预防性保养措施建议
保持机床清洁
定期清理切屑、擦拭机床，避免 灰尘、油污等对机床造成损害。
定期检查
定期对机床各部位进行检查，及 时发现并处理潜在问题。
加强润滑
根据机床润滑要求，定期加注润 滑油或润滑脂，确保机床各部件 得到充分润滑。
数控车床网络化技术
介绍数控车床网络化技术的实现方式及在智 能制造中的应用前景。
数控车床自动化技术
分析数控车床自动化技术的现状与发展方向， 如自动上下料、自动换刀等。
数控车床绿色制造技术
探讨数控车床绿色制造技术的意义及实现途 径，如节能减排、环保型切削液等。
07 总结与展望
课程重点内容回顾
数控车床基本概念、分类及 应用领域
数控编程步骤
包括分析零件图样、确定加工工艺过程、 数学处理、编写零件加工程序、程序校 验与首件试切等。
常用编程指令介绍
准备功能指令
如G00（快速定位）、G01（直 线插补）、G02/G03（圆弧插补） 等，用于控制刀具的运动轨迹。
辅助功能指令
如M03（主轴正转）、M05（主 轴停止）、M08（冷却液开）等，
参数调整方法 根据加工过程监控结果，可以适时调整进给速度、主轴转 速等参数，以提高加工效率和保证加工质量。
异常处理措施 在加工过程中如遇到异常情况，如刀具磨损、工件变形等， 需要及时采取相应措施进行处理，避免影响加工质量和机 床安全。
加工后质量检测与评估
1 2 3
质量检测方法 加工完成后需要对工件进行质量检测，常用的检 测方法包括尺寸测量、表面粗糙度检测、形位公 差检测等。
复杂曲面零件加工编程
数控ppt课件完整版
2024/1/25
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数控技术在未来制造业中的地位和作用
提高生产效率
数控技术能够显著提高加工精度和生产效率，降低生产成本，提 升企业竞争力。
促进产业升级
数控技术的应用将推动制造业向高端化、智能化、绿色化方向发 展，促进产业升级和转型。
增强国家经济实力
数控技术作为制造业的核心技术之一，其发展水平和应用程度将 直接影响国家经济实力和国际竞争力。
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04
数控加工工艺与刀具选择
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数控加工工艺的制定原则
先粗后精原则
先进行粗加工，再进行精加工，逐步 提高加工精度。
一次装夹原则
尽可能在一次装夹中完成多道工序， 减少装夹次数，提高加工效率。
2024/1/25
工序集中原则
将相互关联的加工工序集中在一起进 行，便于保证加工精度和提高生产效 率。
基准统一原则
尽可能选择统一的定位基准和测量基 准，以减少误差和提高加工精度。
23
数控加工刀具的类型与特点
铣刀
车刀
用于铣削平面、台阶面、沟槽等，具有多 种结构和形状，可根据加工需求进行选择 。
用于车削外圆、内孔、端面等，可分为外 圆车刀、内孔车刀、切断车刀等。
钻头
镗刀
用于钻孔加工，可分为麻花钻、中心钻、 深孔钻等，具有不同的结构和特点。
数控ppt课件完整版
2024/1/25
1
contents
目录
2024/1/25
• 数控技术概述 • 数控机床结构与分类 • 数控编程基础 • 数控加工工艺与刀具选择 • 数控机床操作与维护 • 数控技术发展趋势与展望
2
数控机床的工作原理PPT课件
数控机床的发展历程
数控机床的起源可以追溯到20世纪50年代，当时计算机刚刚问世，人们开始探索将计算机技术应用于 机床控制。
经过几十年的发展，数控机床的技术不断成熟，应用领域不断扩大，已经成为制造业中不可或缺的重要 设备。
目前，随着信息技术和智能制造技术的不断发展，数控机床正朝着更高精度、更高效率、更智能化的方 向发展。
01
数控编程步骤
02
零件图纸分析
加工工艺分析
03
数控编程
确定加工方案 坐标系设定 输入几何参数
数控编程
程序检查和仿真
切削参数设定
刀具参数设定
01
03 02
译码与预处理
01
02
03
04
05
译码与预处理定 义
语法检查
语义检查
加工工艺性检查 刀具补偿计算
译码与预处理是数控机床 在执行加工程序之前，对 加工程序进行解析和预处 理的过程。这个过程包括 对输入的加工程序进行语 法检查、语义检查、加工 工艺性检查和刀具补偿计 算等。
数控机床的重要性
提高加工精度和效率
数控机床采用高精度数控系统，能够实现高精度加工，提高生产 效率和产品质量。
降低劳动强度
数控机床自动化程度高，减少了人工干预和劳动强度，提高了生产 安全性和劳动生产率。
促进制造业转型升级
数控机床是制造业转型升级的重要支撑，能够推动企业实现数字化、 智能化制造，提升产业竞争力。
高效率
数控机床的自动化程度 高，可以大幅提高加工 效率，减少人工干预。
加工范围广
数控机床可以加工各种 复杂形状和材料，满足
不同领域的需求。
可编程性
通过编程控制，数控机床 可以实现自动化加工，提 高生产效率和产品质量。
数控机床主轴部件结构介绍ppt(36张)
④、电主轴
机电设备安装与调试
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
数控机床主轴部件结构介绍(PPT36页)
情景三 数控机床主轴部件结构
三、主轴零、部件
1、主轴零件 要求：尺寸参数、端部结构、
材料、轴颈精度
机电设备安装与调试 数控机床主轴部件结构介绍(PPT36页)
电主轴
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
电数控主车轴床液压卡盘
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
数控机床主轴部件结构介绍(PPT36页)
情景三 数控机床主轴部件结构
三、主轴零、部件
5、主轴其它结构——主轴准
机电设备安装与调试 数控机床主轴部件结构介绍(PPT36页)
电加主工轴中心准停
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
数控机床主轴部件结构介绍(PPT36页)
②、电动机经同步齿形带传动主轴
主轴电动机
机电设备安装与调试
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
情景三 数控机床主轴部件结构
二、主传动系统的配置
③、电动机经齿轮变速传动主轴
主轴电动 机
机电设备安装与调试
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
情景三 数控机床主轴部件结构
① 主轴电动机直接驱动（一体化主轴，电主轴）
情景三 数控机床主轴部件结构
阅读分析数控机床主轴箱装配图
机电设备安装与调试
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
情景三 数控机床主轴部件结构
阅读分析数控机床主轴箱装配图
机电设备安装与调试
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
情景三 数控机床主轴部件结构
一、对数控机床主传动系统的要求
①具有更大的调速范围并实现无级调速。 ②具有较高的精度与刚度，传递平稳，噪声低。 ③良好的抗振性和热稳定性 ④在车削中心上，要求主轴具有C轴控制功能。 ⑤在加工中心上，要求主轴具有高精度的准停功能。 ⑥具有恒线速度切削控制功能。
机电设备安装与调试
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
数控机床主轴部件结构介绍(PPT36页)
情景三 数控机床主轴部件结构
三、主轴零、部件
1、主轴零件 要求：尺寸参数、端部结构、
材料、轴颈精度
机电设备安装与调试 数控机床主轴部件结构介绍(PPT36页)
电主轴
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
电数控主车轴床液压卡盘
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
数控机床主轴部件结构介绍(PPT36页)
情景三 数控机床主轴部件结构
三、主轴零、部件
5、主轴其它结构——主轴准
机电设备安装与调试 数控机床主轴部件结构介绍(PPT36页)
电加主工轴中心准停
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
数控机床主轴部件结构介绍(PPT36页)
②、电动机经同步齿形带传动主轴
主轴电动机
机电设备安装与调试
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
情景三 数控机床主轴部件结构
二、主传动系统的配置
③、电动机经齿轮变速传动主轴
主轴电动 机
机电设备安装与调试
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
情景三 数控机床主轴部件结构
① 主轴电动机直接驱动（一体化主轴，电主轴）
情景三 数控机床主轴部件结构
阅读分析数控机床主轴箱装配图
机电设备安装与调试
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
情景三 数控机床主轴部件结构
阅读分析数控机床主轴箱装配图
机电设备安装与调试
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
情景三 数控机床主轴部件结构
一、对数控机床主传动系统的要求
①具有更大的调速范围并实现无级调速。 ②具有较高的精度与刚度，传递平稳，噪声低。 ③良好的抗振性和热稳定性 ④在车削中心上，要求主轴具有C轴控制功能。 ⑤在加工中心上，要求主轴具有高精度的准停功能。 ⑥具有恒线速度切削控制功能。
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23
7.7.2 数控机床主轴的变速形式
同步带又称复合三角带，端面为多楔型，它利用同步带 的齿形与同步带轮的轮齿依次相啮合来传递运动或动力。同 步带传动能满足数控机床主传动高速、大转矩和不打滑的传 动要求，在数控机床主传动系统中得到广泛的应用。
24
7.7.2 数控机床主轴的变速形式
常用同步带轮结构 25
1. 自动化 2. 大功率和高精度 3. 高速度 4. 工艺复合化和功能集成化 5. 高可靠性
9
7.1.2 数控机床机械结构的特点和要求
数控机床的机械结构具有不同于普通机床特点和要求，主
要体现在以下几个方面：
① 高的静、动刚度
提高刚度的措施有：
G.合理选用构件的材料 E.合理的结构布局
A.合理选择支承件的结构形式 F.采用补偿变形的措施
20
7.7.2 数控机床主轴的变速形式
(1)带有变速齿轮的主传动
通过少数几对齿轮变速，使之成为分段无级变速，确 保低速时有足够的扭矩，以满足主轴输出扭矩特性的要求。 滑移齿轮的移位大都采用液压拨叉或直接由液压缸带动齿 轮来实现。
21
7.7.2 数控机床主轴的变速形式
（2）通过带传动的主传动
22
7.7.2 数控机床主轴的变速形式
27
7.7.2 数控机床主轴的变速形式
这种主传动所采用的电动机一般为直流主轴电机， 在低于特定转速时为恒扭矩输出，高于特定转速时为恒 功率输出。
直流主轴电动机的速度和扭矩关系图
28
7.7.3 数控机床的主轴部件
机床的主轴部件是机床重要的部件之一，它带动工件或刀 具执行机床的切削运动。因此数控机床主轴部件的精度、抗振 性和热变形对加工质量有直接的影响。
3 实现工件回转、定位的装置 6 自动托盘交换装置（APC）；
和附件；
7 特殊功能装置，如刀具破损监
4 实现某些部件动作和辅助功 控、精度检测和监控装置等；
能的系统和装置，如液压、 8 为完成自动化控制功能的各种 气压、润滑、冷却等系统和 反馈信号装置及元件。 排屑、防护等装置；
2
7.1.1数控机床本体组成
改善动态特性的措施是：提高系统的静刚度、增加阻尼 （例如，采用三支承主轴，后支承就有利于消振）以及 调整构件的质量和自振动频率，对高速回转部件或零件 进行动平衡等。
④ 热变形小
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。
11
7.1.2 数控机床机械结构的特点和要求
减小热变形的措施： 1. 主运动采用直流或交流调速电动机进行无级调速； 7. 采用热对称结构及热平衡措施，使机床主轴的热变形发
n
maxmin
(3)转速高，功率大
(4)主轴速度的变换迅速可靠
18
主轴脉冲编码器 主轴
主轴电机
同步齿形带
19
7.7.2 数控机床主轴的变速形式
数控机床主传动系统主要有以下三种配置方式： （1）带有变速齿轮的主传动（如图a） （2）通过带传动的主传动（如图b） （3）由伺服电动机直接驱动的主传动（如图c）
机床基础件通常是指:
床身
底座
立柱
横梁
滑座
工作台
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
3
立式数控铣床 4
移动立柱卧式加工中心 5
立式数控铣床
6
数控机床
7
数控车床的主要内部结构 8
7.1.2 数控机床机械结构的特点和要求
影响数控机床对传统的机械结构变革的最基本功能 和性能主要有以下几个方面：
第7章 数控机床的机械结构
7.1 概述 7.2 数控机床主传动系统结构 7.3 数控机床进给传动系统结构 7.4 数控回转工作台 7.5 典型数控机床传动系统
1
7.1.1数控机床本体组成
数控机床的机械结构除机ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ基础件，由以下几部分组成
1 主传动系统； 2 进给传动系统;
5 刀库、刀架和自动换刀装置 （ATC）；
B.合理布置支承件隔板的筋 条结构
C.增加导轨与支承件的连接 部分的刚度
D.增加机床各部件的接触刚 度和承载能力
H.通过加配重或液压平衡负 载以减小有关零部件的静 力变形
I. 通过在支承件内腔或表面 填加阻尼材料等来改善阻 尼特性，以增大动刚度 10
7.1.2 数控机床机械结构的特点和要求
② 高灵敏度 ③ 高抗振性
主轴部件包括： 1 主轴轴承 2 刀具的自动夹紧机构 3 主轴的准停装置
7.7.2 数控机床主轴的变速形式
RPP同步带
梯形齿同步带
圆弧齿同步带
梯形齿双面同步带
圆弧齿双面同步带
交错双面齿同步带
常用同步带结构
26
7.7.2 数控机床主轴的变速形式
(3)由伺服电动机直接驱动的主传动
这种主传动方式大大简化了主轴箱 体与主轴的结构，有效地提高了主轴部 件的刚度，但主轴输出扭矩小，电动机 发热对主轴的精度影响较大，主要用于 高速轻载的中小型机床。
对机床热源进行强制冷却
14
7.1.2 数控机床机械结构的特点和要求
主轴
冷却风管
对机床热源进行强制冷却
15
7.1.2 数控机床机械结构的特点和要求
5. 预测热变形规律，采取热位移补偿等； 6.采用排屑系统，如图所示。
16
7.1.2 数控机床机械结构的特点和要求
⑤ 高效率、无间隙、 低摩擦传动
⑥ 高精度保持性 ⑦ 高可靠性 ⑧ 简化传动链 ⑨ 先进刀具
⑩ 满足人机工程学 的要求
便于操作的机床结构 17
7.2 数控机床主传动系统结构
7.7.1 数控机床主传动系统的特点
数控机床与普通机床比较，具有下列特点：
(1)所选用电机的区别
普通的交流异步电机或传统的直流调速电机已逐步被新 型的交流伺服电机和直流伺服电机所代替。
(2)变速范围大
R n n
100
带传动主要应用在小型数控机床上，具有如下优点： ① 无滑动，传动比准确； ② 传动效率高，可达98％以上； ③ 传动平稳，噪声小； ④ 使用范围较广，速度可达50m/s，传动比可达10左右，
传递功率由几瓦至数十千瓦。 ⑤ 维修保养方便，不需要润滑。
同步带传动也有许多不足之处，如其安装时中心距 要求严格，带与带轮制造工艺较复杂，成本高。
生在刀具切入的垂直方向上，如下图所示；
12
7.1.2 数控机床机械结构的特点和要求
热对称结构立柱
13
7.1.2 数控机床机械结构的特点和要求
3. 改善主轴轴承、丝杠螺母副、高速运动导轨副的摩擦特性； 4. 对机床发热部件采取散热、风冷或液冷等控制温升，对切削
部位采取大流量强制冷却； 冷却风管
主轴
7.7.2 数控机床主轴的变速形式
同步带又称复合三角带，端面为多楔型，它利用同步带 的齿形与同步带轮的轮齿依次相啮合来传递运动或动力。同 步带传动能满足数控机床主传动高速、大转矩和不打滑的传 动要求，在数控机床主传动系统中得到广泛的应用。
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7.7.2 数控机床主轴的变速形式
常用同步带轮结构 25
1. 自动化 2. 大功率和高精度 3. 高速度 4. 工艺复合化和功能集成化 5. 高可靠性
9
7.1.2 数控机床机械结构的特点和要求
数控机床的机械结构具有不同于普通机床特点和要求，主
要体现在以下几个方面：
① 高的静、动刚度
提高刚度的措施有：
G.合理选用构件的材料 E.合理的结构布局
A.合理选择支承件的结构形式 F.采用补偿变形的措施
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7.7.2 数控机床主轴的变速形式
(1)带有变速齿轮的主传动
通过少数几对齿轮变速，使之成为分段无级变速，确 保低速时有足够的扭矩，以满足主轴输出扭矩特性的要求。 滑移齿轮的移位大都采用液压拨叉或直接由液压缸带动齿 轮来实现。
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7.7.2 数控机床主轴的变速形式
（2）通过带传动的主传动
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7.7.2 数控机床主轴的变速形式
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7.7.2 数控机床主轴的变速形式
这种主传动所采用的电动机一般为直流主轴电机， 在低于特定转速时为恒扭矩输出，高于特定转速时为恒 功率输出。
直流主轴电动机的速度和扭矩关系图
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7.7.3 数控机床的主轴部件
机床的主轴部件是机床重要的部件之一，它带动工件或刀 具执行机床的切削运动。因此数控机床主轴部件的精度、抗振 性和热变形对加工质量有直接的影响。
3 实现工件回转、定位的装置 6 自动托盘交换装置（APC）；
和附件；
7 特殊功能装置，如刀具破损监
4 实现某些部件动作和辅助功 控、精度检测和监控装置等；
能的系统和装置，如液压、 8 为完成自动化控制功能的各种 气压、润滑、冷却等系统和 反馈信号装置及元件。 排屑、防护等装置；
2
7.1.1数控机床本体组成
改善动态特性的措施是：提高系统的静刚度、增加阻尼 （例如，采用三支承主轴，后支承就有利于消振）以及 调整构件的质量和自振动频率，对高速回转部件或零件 进行动平衡等。
④ 热变形小
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。
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7.1.2 数控机床机械结构的特点和要求
减小热变形的措施： 1. 主运动采用直流或交流调速电动机进行无级调速； 7. 采用热对称结构及热平衡措施，使机床主轴的热变形发
n
maxmin
(3)转速高，功率大
(4)主轴速度的变换迅速可靠
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主轴脉冲编码器 主轴
主轴电机
同步齿形带
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7.7.2 数控机床主轴的变速形式
数控机床主传动系统主要有以下三种配置方式： （1）带有变速齿轮的主传动（如图a） （2）通过带传动的主传动（如图b） （3）由伺服电动机直接驱动的主传动（如图c）
机床基础件通常是指:
床身
底座
立柱
横梁
滑座
工作台
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
3
立式数控铣床 4
移动立柱卧式加工中心 5
立式数控铣床
6
数控机床
7
数控车床的主要内部结构 8
7.1.2 数控机床机械结构的特点和要求
影响数控机床对传统的机械结构变革的最基本功能 和性能主要有以下几个方面：
第7章 数控机床的机械结构
7.1 概述 7.2 数控机床主传动系统结构 7.3 数控机床进给传动系统结构 7.4 数控回转工作台 7.5 典型数控机床传动系统
1
7.1.1数控机床本体组成
数控机床的机械结构除机ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ基础件，由以下几部分组成
1 主传动系统； 2 进给传动系统;
5 刀库、刀架和自动换刀装置 （ATC）；
B.合理布置支承件隔板的筋 条结构
C.增加导轨与支承件的连接 部分的刚度
D.增加机床各部件的接触刚 度和承载能力
H.通过加配重或液压平衡负 载以减小有关零部件的静 力变形
I. 通过在支承件内腔或表面 填加阻尼材料等来改善阻 尼特性，以增大动刚度 10
7.1.2 数控机床机械结构的特点和要求
② 高灵敏度 ③ 高抗振性
主轴部件包括： 1 主轴轴承 2 刀具的自动夹紧机构 3 主轴的准停装置
7.7.2 数控机床主轴的变速形式
RPP同步带
梯形齿同步带
圆弧齿同步带
梯形齿双面同步带
圆弧齿双面同步带
交错双面齿同步带
常用同步带结构
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7.7.2 数控机床主轴的变速形式
(3)由伺服电动机直接驱动的主传动
这种主传动方式大大简化了主轴箱 体与主轴的结构，有效地提高了主轴部 件的刚度，但主轴输出扭矩小，电动机 发热对主轴的精度影响较大，主要用于 高速轻载的中小型机床。
对机床热源进行强制冷却
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7.1.2 数控机床机械结构的特点和要求
主轴
冷却风管
对机床热源进行强制冷却
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7.1.2 数控机床机械结构的特点和要求
5. 预测热变形规律，采取热位移补偿等； 6.采用排屑系统，如图所示。
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7.1.2 数控机床机械结构的特点和要求
⑤ 高效率、无间隙、 低摩擦传动
⑥ 高精度保持性 ⑦ 高可靠性 ⑧ 简化传动链 ⑨ 先进刀具
⑩ 满足人机工程学 的要求
便于操作的机床结构 17
7.2 数控机床主传动系统结构
7.7.1 数控机床主传动系统的特点
数控机床与普通机床比较，具有下列特点：
(1)所选用电机的区别
普通的交流异步电机或传统的直流调速电机已逐步被新 型的交流伺服电机和直流伺服电机所代替。
(2)变速范围大
R n n
100
带传动主要应用在小型数控机床上，具有如下优点： ① 无滑动，传动比准确； ② 传动效率高，可达98％以上； ③ 传动平稳，噪声小； ④ 使用范围较广，速度可达50m/s，传动比可达10左右，
传递功率由几瓦至数十千瓦。 ⑤ 维修保养方便，不需要润滑。
同步带传动也有许多不足之处，如其安装时中心距 要求严格，带与带轮制造工艺较复杂，成本高。
生在刀具切入的垂直方向上，如下图所示；
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7.1.2 数控机床机械结构的特点和要求
热对称结构立柱
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7.1.2 数控机床机械结构的特点和要求
3. 改善主轴轴承、丝杠螺母副、高速运动导轨副的摩擦特性； 4. 对机床发热部件采取散热、风冷或液冷等控制温升，对切削
部位采取大流量强制冷却； 冷却风管
主轴