数控机床的机械结构
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。
数控机床机械结构设计与制造技术分析
数控机床机械结构设计与制造技术分析一、数控机床机械结构设计1.刚性设计机床的刚性直接关系到加工质量和加工效率。
在数控机床的设计中，要考虑到各种受力情况，保证机床在工作时不会产生过大的变形，从而影响加工精度。
数控机床的机械结构设计中应该采用合理的刚性设计，包括机床整体结构的布局、选材、连接方式等方面的考虑。
2.传动系统设计传动系统是数控机床的核心部件之一，影响机床的加工精度和效率。
在传动系统的设计中，要考虑到传动的稳定性、精度和寿命等因素，选择合适的传动方式和传动件，使其能够满足机床的工作要求。
3.导轨设计4.加工台设计加工台是数控机床上用来装夹工件和进行加工的部件，其设计直接关系到机床的加工范围和稳定性。
在加工台的设计中，要考虑到其结构刚性、稳定性和变位量控制等因素，保证其能够满足各种加工要求。
1.材料选择与加工数控机床的机械结构制造中，材料的选择和加工是至关重要的。
一方面，要选择具有良好机械性能和加工性能的材料，如钢铁、铝合金等；要采用先进的材料加工技术，如数控加工、热处理、表面处理等，保证机床的零部件能够满足设计要求。
2.组装技术数控机床的机械结构由众多零部件组成，其组装质量直接关系到机床的使用效果。
在机床的制造过程中，要采用先进的组装技术，如精密装配、振动测试、调试等，保证机床能够具有良好的工作稳定性和加工精度。
3.工艺控制三、技术发展趋势随着科技的不断进步，数控机床的机械结构设计与制造技术也在不断发展。
未来，数控机床的机械结构设计将更加注重刚性、稳定性和精度；制造技术则将更加倚重先进的材料加工技术和自动化装配技术，以满足越来越高的加工要求。
随着人工智能、大数据等新技术的发展，数控机床的制造将朝着智能化、信息化的方向发展，提高生产效率和制造质量。
数控机床的机械结构设计与制造技术是数控机床制造的重要环节，其质量直接关系到机床的使用效果和加工质量。
随着技术的不断进步，数控机床的机械结构设计与制造技术也将不断完善，为现代制造业的发展做出更大的贡献。
数控机床的组成及基本工作原理
数控机床的组成及基本工作原理数控机床是一种利用数字编程控制工作的机床。
它由三个基本部分组成：机械系统、传动系统和控制系统。
下面将详细介绍数控机床的组成和基本工作原理。
一、机械系统机械系统是数控机床的基础，它由床身、主轴箱、伺服系统等组成。
1.床身：床身是数控机床的基础，主要承载着机床其他部件。
床身通常由铸铁或钢板焊接而成，具有较高的强度和刚性，以保证机床的稳定性。
2.主轴箱：主轴箱包含了主轴系统和进给系统，主轴通过驱动系统将切削工具与工件连接，实现切削加工。
进给系统控制工件在X、Y、Z三个方向上的运动，使切削工具能沿指定路线精确地切削工件。
3.伺服系统：伺服系统负责控制切削工具和工件的相对运动。
它由伺服电机、伺服控制系统、逆变器和编码器等组成。
伺服电机通过接受数控系统发送的控制信号，精确控制机床的位置和速度，从而实现精确的切削加工。
二、传动系统传动系统负责传递电能和运动，将数控机床的控制信号传递给各个运动部件。
主要由电源、变频器、伺服电机、传感器等组成。
1.电源：电源为数控机床提供所需的电能。
通常使用三相交流电源。
2.变频器：变频器将交流电源转换为直流电源，以满足数控机床的要求。
3.伺服电机：伺服电机是数控机床的关键部件，它负责实现机床的精准运动。
伺服电机通常由电动机、编码器和速度控制器组成。
4.传感器：传感器用于检测机床各个部件的状态，将检测到的信号转换为电信号，反馈给数控系统。
三、控制系统控制系统是数控机床的大脑，它由数控装置、软件系统、输入输出设备等组成。
1.数控装置：数控装置是数控机床的核心，主要负责数控程序的编写和生成。
它接收操作员输入的加工参数和控制命令，经过处理之后发送给伺服系统。
3.输入输出设备：输入输出设备用于与数控装置进行交互。
常用的输入设备有键盘、鼠标和触摸屏；输出设备有显示器、打印机和数控机床本身。
基本工作原理：1.数控编程：操作员使用数控装置进行编程，编写出所需的加工程序。
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
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。
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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
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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
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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。
数控机成机械结构的组成及功能
数控机成机械结构的组成及功能一、数控机床的机械结构是什么？说到数控机床啊，大家可能第一反应就是那种看起来很高大上的机器，能自动切割、加工各种零件。
别看它们看起来复杂，其实它的核心部分就是那一套“机械结构”！嗯，就是机器里面的骨架、肌肉和大脑，哈哈，是不是有点像人的身体结构？它的功能可是很重要的，稍微缺了哪个环节，整个机床就可能“卡壳”了。
首先说到数控机床的骨架，这个大家应该明白吧，就是那种铁打的框架，支撑着整个机床的重量。
想象一下，一辆跑车的底盘不够坚固，它可跑不快。
所以，数控机床的机械结构就得足够坚固，才能保证工作时不摇晃、不变形，确保切割出来的每个零件都精准无误。
再说了，这骨架的稳定性好不好，直接影响到机床的精度，只有这个基础打牢了，才能说上什么精准加工呀，什么高效运行。
机床的“肌肉”是指那些各种各样的运动部件，像是导轨、滑块、丝杠啥的。
这些部件的作用，就是让机器能够按预定的轨迹，快速而精准地移动。
要是导轨不顺滑，滑块不稳定，那整个机器就会像走路打滑一样，工作起来一点都不舒服，结果出来的加工精度也差得不行。
所以，这些部件的设计、材质、制造工艺都很讲究，得达到一个很高的标准才行。
最后还有一个“神经系统”，也就是数控系统和驱动装置。
说白了，就是机床的“大脑”和“神经”，它们负责发号施令，控制整个机器的动作。
数控系统就是那个让机器听话的“脑袋”，通过输入指令，控制机器的动作；而驱动装置呢，就像是把指令变成实际动作的“肌肉”。
没有它们的配合，机床就无法完成任何任务。
你想想，如果大脑指挥不了手脚，那人就啥也做不了，机床也是一样。
二、数控机床机械结构的功能讲了这么多，大家是不是对数控机床的“内脏”有了点了解？那它这些机械结构到底有啥用呢？我来给大家简单梳理一下。
最直接的功能就是精度。
大家知道，数控机床可是高精度加工的利器。
它能通过精密的机械结构，实现对材料的精准切割，不管是金属、塑料，还是其他材料，数控机床都能处理得妥妥的。
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。
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CNC
4.4 数控机床的进给传动系统
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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。
数控机床的结构组成及组成部分的作用
数控机床的结构组成及组成部分的作用数控机床是指通过数控系统控制机床进行加工的一种机床。
它由许多不同的部件组成，每个部件都有着特定的作用。
本文将详细介绍数控机床的结构组成及各组成部分的作用。
一、数控机床的结构组成数控机床的结构主要包括数控系统、机床本体、执行机构和辅助设备等四个部分。
1. 数控系统：数控系统是数控机床的核心部分，负责接收、解释和处理用户输入的加工程序，并将其转化为机床能够执行的运动控制指令。
数控系统通常由硬件和软件两部分组成。
硬件包括中央处理器、输入输出设备、存储设备等，而软件则包括数控程序编辑器、解释器和运动控制算法等。
数控系统的性能和功能对整个机床的加工精度和效率有着重要影响。
2. 机床本体：机床本体是数控机床的主体部分，用于固定和支撑工件和刀具，实现加工运动。
机床本体通常由床身、工作台、主轴箱、进给机构等组成。
床身是机床的主要支撑结构，用于承载各个部件的安装。
工作台是固定工件的平台，通常可以沿X、Y、Z三个方向进行运动。
主轴箱则用于固定和驱动主轴，实现旋转运动。
进给机构负责控制工作台和主轴的运动，实现加工过程中的进给和进给速度控制。
3. 执行机构：执行机构是数控机床实现加工运动的关键部分，主要包括主轴和进给轴等。
主轴是负责旋转的部件，用于驱动刀具进行切削加工。
进给轴则用于控制工作台和刀具在X、Y、Z轴方向的移动。
执行机构的精度和稳定性对加工质量和效率有着重要影响。
4. 辅助设备：辅助设备主要包括刀库、刀具测量装置、冷却液系统等。
刀库用于存放不同类型的刀具，方便刀具的更换和管理。
刀具测量装置则用于测量刀具的尺寸和磨损情况，以便及时更换和修复。
冷却液系统则用于降低加工过程中的温度，提高加工质量和刀具寿命。
二、各组成部分的作用1. 数控系统的作用：数控系统是数控机床的大脑，它负责接收用户输入的加工程序，并将其转化为机床能够执行的运动控制指令。
数控系统具有高精度、高效率、高稳定性的特点，能够实现复杂的加工过程控制，提高加工精度和生产效率。
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
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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。
数控机床的机械传动结构
的
机
械 传
验算：扭转刚度、压曲刚度、临界转速与工作寿命
动
结
构
精度等级选择
第
二
滚珠丝杠的精度对数控机床的定位精度有直接影响。
节
进
主要精度指标：螺距（导程）误差、累积误差/300mm。
给
系
普通数控机床选用D级，精密数控机床选用C级；。
统
的
滚珠丝杠的热变形对数控机床定位精度的影响也不容忽视；
机
功用：将旋转运动变换成直线运动
第
分类：
二
节
➢ 滑动丝杠螺母副（旧机床数控化改造、经济型）
进
给
➢ 滚珠丝杠螺母副（广泛采用、普及型、高档型）
系
统 的
➢ 静压丝杠螺母副（用于高精度数控机床）
机
械
传
动
结
构
1、滚珠丝杠螺母副概述
➢ 工作原理：丝杆（螺母）旋转，滚珠在封闭滚道内沿滚道滚动、迫使
第
螺母（丝杆）轴向移动
第 六 1、进给系统的功用 章
数
协助完成加工表面的成形运动，传递所需的运动及动力。
控 机
2、进给系统机械部分的组成
床 的
传动机构+运动变换机构+导向机构+执行件（工作台）
机 械
传动机构: 齿轮传动、同步带传动
传 运动变换：丝杠螺母副、蜗杆齿条副、齿轮齿条副等 动
结 导向机构：导轨（滑动导轨、滚动导轨、静压导轨）
对主轴支承的基本要求是：
第 一 节
A．前后支承都应有承受径向载荷的轴承。 支承方式：两支承、三支承等。
B．要有承受双向轴向载荷式的推动轴承。
数
控
机
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机 床 本 体
检测反馈装置
数控机床的组成框图
数控机床结构与装调工艺
机床本体是数控机床的
主体部分。是完成各种切削
立 式
加工的机械结构，来自于数
数
控装置的各种运动和动作指
控
铣
令，都必须由机床本体转换
床
成真实的、准确的机械运动
和动作，才能实现数控机床
的功能，并保证数控机床的
性能要求。
数控机床结构与装调工艺
数控机床结构与装调工艺
任务三 数控机床的机械结构
数控机床机械结构的组成 数控机床机械结构的主要特点 数控机床对机械结构的基本要求 提高数控机床性能的措施
数控机床结构与装调工艺
熟悉数控车床的机械结构
概述
数控机床结构与装调工艺
数控机床结构与装调工艺
加 工 程 序
输 入 装 置
数 控 装 置
辅助控制装置 伺服驱动装置
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
3. 基础支承件
包括床身、立柱、 导轨、工作台等。 基础支承件的作用 是支承机床的各主 要部件，并使它们 在静止或运动中保 持相对正确的位置。
4. 辅助装置 包括自动换刀 装置、液压气动 系统、润滑冷却 装置等。
小 型 立 式 加 工 中 心 的 外 形 图
一、数控机床的机械结构的组成：
1. 主转动系统
包括动力源、传动件及主运动执行件——主轴等。主转 动系统的作用是将驱动装置的运动及动力传给执行件，实 现主切削运动。
2. 进给转动系统
包括动力源、传动件及进给运动执行件——工作台、刀 架等。进给转动系统的作用是将伺服驱动装置的运动和动 力传给执行件，实现进给运动。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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。
此外，为了提高加工效率，充分发挥机床性能，数控机床 通常都能够同时进行粗细加工。这就要求机床技能满足大切削 量的粗加工对机床的刚度、强度和抗震性的要求，而且也能达 到精密加工机床对机床精度的要求。因此，数控机床的主轴电 机的功率一般比同规格的普通机床大，主要部件和基础件的加 工精度通常比普通机床高，对组成机床各部件的动、静态性能 以及热稳定性的精度保持性也提出了更高的要求。
“功能集成化”是当前数控机床的另一重要发展方向。在现代数控 机床上，自动换刀装置、自动工作台交换装置等已经成为基本装置。随 着数控机床向无人化、柔性化加工发展，功能集成化更多体现在：工件 的自动装卸、自动定位，刀具的自动对刀、破损检测、寿命管理，工件 的自动测量和自动补偿功能上，因此，国外还新近开发了集中突破传统 机床界限，集钻、铣、镗、车、磨等加工于一体的所谓“万能加工机 床”，大大提高了附加值，并随之不断出现新的机械部件。
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
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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。
数控机床结构与装调工艺
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。
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二、数控机床机械结构的主要特点
结构简单、操作方便、自动化程度高
数控机床需要根据数控系统的指 令，自动完成对进给速度、主轴转速、 刀具运动轨迹以及其他机床辅助技能 （如自动换刀，自动冷却）的控制。 它必须利用伺服进给系统代替普通机 床的进给系统，并可以通过主轴调速 系统实现主轴自动变速。因此，在操 作上，它不像普通机床那样，需要操 作者通过手柄进行调整和变速，操作 机构比普通机床要简单多，许多机床 甚至没有手动机械操作系统。
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、新技术已势在必行。
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具有适应无人化、柔性化加工的特殊部件
“工艺复合化”和“功能集成化”是无人化、柔性加工的基本要求， 也是数控机床最显著的特点和当前的发展方向。因此，自动换刀装置 （ATC）、动力刀架、自动换屑装置、自动润滑装置等特殊机械部件是 必不可少，有的机床还带有自动工作台交换装置（APC）。
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具有较好的热稳定性
机床的热变性是影响机床加工精度的主要因素之一。 由于数控机床的主轴转速、快速进给都远远超过普通机 床，机床又长时间处于连续工作状态，电动机、丝杠、 轴承、导轨的发热都比较严重，加上高速切削产生的切 屑的影响，使得数控机床的热变性影响比普通机床要严 重得多。虽然在先进的数控系统具有热变性补偿功能， 但是它并不能完全消除热变性对于加工精度的影响，在 数控机床上还应采取必要的措施，尽可能减小机床的热 变性。
需要说明的是：
其中，机床基础件、主传动系统、进给系统以及液 压、润滑、冷却等辅助装置是构成数控机床的机床本体 的基本部件，是必须的；其他部件则按数控机床的功能 和需要选用。尽管数控机床的机床本体的基本构成与传 统的机床十分相似，但由于数控机床在功能和性能上的 要求与传统机床存在着巨大的差距，所以数控机床的机 床本体在总体布局、结构、性能上与传统机床有许多明 显的差异，出现了许多适应数控机床功能特点的完全新 颖的机械结构和部件。