数控机床结构与设计—数控机床的床身与导轨
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
图6—1 床身受力图
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
▪ 数控铣床，加工中心等这一类数控机床的床身结 构与数控车床有所不同。例如加工中心的床身有 固定立柱式和移动立柱式两种。前者一般适用于 中小型立式和卧式加工中心。而后者又分为整体 T形床身和前后床身分开组装的T形床身。所谓T 形床身是指床身是由横置的前床身(亦叫横床身) 和与它垂直的后床身(亦叫纵床身)组成。整体式 床身，刚性和精度保持性都比较好， 但是却给铸 造和加工带来很大不便，尤其是大、中型机床的 整体床身，制造时非得大型设备不可。
床身与导轨
图6—3 床身截面筋板布置
(a)V形筋， (b)斜方筋； (c)对角筋
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
数控机床刀具
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
6．1．3 床身的刚度
▪ 1．筋板结构对床身刚度的影响 ▪ 根据床身所受载荷性质的不同，床身刚
度分为静刚度和动刚度。床身的静刚度直 接影响机床的加工精度及其生产率。静刚 度和固有频率，是影响动刚度的重要因素。 合理设计床身的筋板结构，可提高床身的 刚度。表6—l列出了筋板布置对封闭式箱 体结构刚度的影响数据。
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
6．1．2 床身的结构
▪ 1．床身结构 ▪ 根据数控机床的类型不同，床身的结构
形式有各种各样的形式。例如数控车床床 身的结构 形式有平床身、斜床身、平床身 斜导轨和直立床身等四种类型，在数控车 床一章中已作介绍，另外这种斜床身结构 还能设计成封闭式断面，这样大大提高了 床身的刚度，如图6—1所示。
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
床身式立式铣床
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
3．较好的热稳定性
▪ 对数控机床来说，尤其是高精度数控机床， 热稳定性已成了一个突出问题，必须在设 计上要作到使整机的热变形较小，或使热 变形对加工精度的影响较小。
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
图6-2 立式加工中心床身导轨
(a)有翘曲现象； (b)有辅助导轨 1一主轴箱；2一工件；3一工作台；4—溜板：5一床身
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
2．床身的截面形状
▪ 数控机床的床身通常为箱体结构，合理设计 床身的截面形状及尺寸，采用合理布置的筋 板结构可以在较小质量下获得较高的静刚度 和适当的固有频率。床身中常用的几种截面 筋板布置如图6－3所示。此外，还有纵向筋 板和横向筋板，分别对抗弯刚度和抗扭刚度 有显著效果；米字形筋板和井字形筋板的抗 弯刚度也较高，尤其是米字形更高。床身筋 板一般根据床身结构和载荷分布情况进行设， 满足床身刚度和抗振性要求，V形筋有利于加 强导轨支承部分的刚度、斜方筋和对角筋结 构可明显增强床身的扭转刚度，并且便于设 计成全封闭的箱形结构。 数控机床结构与设计—数控机床的
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
RPM快速成型机
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
2．应具有足够的静、动刚度
▪ 静刚度包括来自百度文库床身的自身结构刚度、局 部刚度和接触刚度，都应该采取相应的措 施，最后达 到有较高的刚度一质量比。
▪ 动刚度直接反映机床的动态特性，为了 保证机床在交变载荷作用下具有较高的抵 抗变形 的能力和抵抗受迫振动及自激振动 的能力，可以通过适当增加阻尼，提高固 有频率等措施避免共振及因薄壁振动而产 生的噪声。
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
▪ 而分离式T形床身，铸造工艺性箱加工工艺性都 大大改善。前后床身联接处要刮研，接时用定位 键和专用定位销定位，然后沿截面四周，用大螺 栓固紧。这样联接的床身，在刚度和精度保持性 方面，基本能满足使用要求。这种分离式T形床 身适用于大；中型卧式加工中心。有辅助导轨的 床身结构。由于床身导轨的跨距比较窄，致使工 作台在横溜板上移动到达行程的两端时容易出现 翘曲，如图6—2a所示，这将影响加工精度。 为 了避免工作台翘曲，有些立式加工中心增设了辅 助导轨，如图6-2b所示。
数控机床结构与设计
6床身与导轨
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
6 床身与导轨
▪ 6．1 床身结构 ▪ 6．1．1 对床身结构的基本要求 ▪ 机床的床身是整个机床的基础支承件，一
般用来放置导轨、主轴箱等重要部件。为 了满足数控机床高速度、高精度、高生产 率、高可靠性和高自动化程度的要求，与 普通机床相比，数控 机床应有更高的静、 动刚度，更好的抗振性。数控机床床身主 要在以下4个方面提出了更高的要求。
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
卧式、平床身数控车床
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
1．很高的精度和精度保持性
▪ 在床身上有很多安装零部件的加工面和运 动部件的导轨面，这些面本身的精度和相 互位 置精度要求都很高，而且要能长时间 保持。另外，机床在切削加工时，所有的 静、动载荷最后往 往都传到床身上，所以， 床身上的受力很复杂。为，为保证零部件 之间的相互位置或相对运动精，除满足几 何尺寸位置等精度要求外，还需要满足、 动刚度、抗振性、热稳定性和工艺等 方面 的技术要求。
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
数控机床厂生产车间
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
2．箱体封砂结构
▪ 床身封砂结构是利用筋板隔成封闭箱体结构，如 图6－4所示。将大件的泥芯留在铸件中不清除， 利用砂粒良好的吸振性能，可以提高结构件的阻 尼比，有明显的消振作用。提高床身结构的静刚 度，由刚度和质量的关系式K=m02(0为系统 无阻尼振动时的固有频率)可以看出，增加质量m 可以提高静刚度。对于焊接结构的床身，在床身 内腔填充泥芯和混凝土等阻尼材料，当振动时， 利用相对摩擦来耗散振动能量。封砂结构降低了 床身的重心，有利于床身结构的稳定性，可提高 床身的抗弯和抗扭刚度。
图6—1 床身受力图
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
▪ 数控铣床，加工中心等这一类数控机床的床身结 构与数控车床有所不同。例如加工中心的床身有 固定立柱式和移动立柱式两种。前者一般适用于 中小型立式和卧式加工中心。而后者又分为整体 T形床身和前后床身分开组装的T形床身。所谓T 形床身是指床身是由横置的前床身(亦叫横床身) 和与它垂直的后床身(亦叫纵床身)组成。整体式 床身，刚性和精度保持性都比较好， 但是却给铸 造和加工带来很大不便，尤其是大、中型机床的 整体床身，制造时非得大型设备不可。
床身与导轨
图6—3 床身截面筋板布置
(a)V形筋， (b)斜方筋； (c)对角筋
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
数控机床刀具
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
6．1．3 床身的刚度
▪ 1．筋板结构对床身刚度的影响 ▪ 根据床身所受载荷性质的不同，床身刚
度分为静刚度和动刚度。床身的静刚度直 接影响机床的加工精度及其生产率。静刚 度和固有频率，是影响动刚度的重要因素。 合理设计床身的筋板结构，可提高床身的 刚度。表6—l列出了筋板布置对封闭式箱 体结构刚度的影响数据。
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
6．1．2 床身的结构
▪ 1．床身结构 ▪ 根据数控机床的类型不同，床身的结构
形式有各种各样的形式。例如数控车床床 身的结构 形式有平床身、斜床身、平床身 斜导轨和直立床身等四种类型，在数控车 床一章中已作介绍，另外这种斜床身结构 还能设计成封闭式断面，这样大大提高了 床身的刚度，如图6—1所示。
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
床身式立式铣床
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
3．较好的热稳定性
▪ 对数控机床来说，尤其是高精度数控机床， 热稳定性已成了一个突出问题，必须在设 计上要作到使整机的热变形较小，或使热 变形对加工精度的影响较小。
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
图6-2 立式加工中心床身导轨
(a)有翘曲现象； (b)有辅助导轨 1一主轴箱；2一工件；3一工作台；4—溜板：5一床身
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
2．床身的截面形状
▪ 数控机床的床身通常为箱体结构，合理设计 床身的截面形状及尺寸，采用合理布置的筋 板结构可以在较小质量下获得较高的静刚度 和适当的固有频率。床身中常用的几种截面 筋板布置如图6－3所示。此外，还有纵向筋 板和横向筋板，分别对抗弯刚度和抗扭刚度 有显著效果；米字形筋板和井字形筋板的抗 弯刚度也较高，尤其是米字形更高。床身筋 板一般根据床身结构和载荷分布情况进行设， 满足床身刚度和抗振性要求，V形筋有利于加 强导轨支承部分的刚度、斜方筋和对角筋结 构可明显增强床身的扭转刚度，并且便于设 计成全封闭的箱形结构。 数控机床结构与设计—数控机床的
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
RPM快速成型机
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
2．应具有足够的静、动刚度
▪ 静刚度包括来自百度文库床身的自身结构刚度、局 部刚度和接触刚度，都应该采取相应的措 施，最后达 到有较高的刚度一质量比。
▪ 动刚度直接反映机床的动态特性，为了 保证机床在交变载荷作用下具有较高的抵 抗变形 的能力和抵抗受迫振动及自激振动 的能力，可以通过适当增加阻尼，提高固 有频率等措施避免共振及因薄壁振动而产 生的噪声。
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
▪ 而分离式T形床身，铸造工艺性箱加工工艺性都 大大改善。前后床身联接处要刮研，接时用定位 键和专用定位销定位，然后沿截面四周，用大螺 栓固紧。这样联接的床身，在刚度和精度保持性 方面，基本能满足使用要求。这种分离式T形床 身适用于大；中型卧式加工中心。有辅助导轨的 床身结构。由于床身导轨的跨距比较窄，致使工 作台在横溜板上移动到达行程的两端时容易出现 翘曲，如图6—2a所示，这将影响加工精度。 为 了避免工作台翘曲，有些立式加工中心增设了辅 助导轨，如图6-2b所示。
数控机床结构与设计
6床身与导轨
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
6 床身与导轨
▪ 6．1 床身结构 ▪ 6．1．1 对床身结构的基本要求 ▪ 机床的床身是整个机床的基础支承件，一
般用来放置导轨、主轴箱等重要部件。为 了满足数控机床高速度、高精度、高生产 率、高可靠性和高自动化程度的要求，与 普通机床相比，数控 机床应有更高的静、 动刚度，更好的抗振性。数控机床床身主 要在以下4个方面提出了更高的要求。
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
卧式、平床身数控车床
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
1．很高的精度和精度保持性
▪ 在床身上有很多安装零部件的加工面和运 动部件的导轨面，这些面本身的精度和相 互位 置精度要求都很高，而且要能长时间 保持。另外，机床在切削加工时，所有的 静、动载荷最后往 往都传到床身上，所以， 床身上的受力很复杂。为，为保证零部件 之间的相互位置或相对运动精，除满足几 何尺寸位置等精度要求外，还需要满足、 动刚度、抗振性、热稳定性和工艺等 方面 的技术要求。
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
数控机床厂生产车间
数控机床结构与设计—数控机床的 床身与导轨
2．箱体封砂结构
▪ 床身封砂结构是利用筋板隔成封闭箱体结构，如 图6－4所示。将大件的泥芯留在铸件中不清除， 利用砂粒良好的吸振性能，可以提高结构件的阻 尼比，有明显的消振作用。提高床身结构的静刚 度，由刚度和质量的关系式K=m02(0为系统 无阻尼振动时的固有频率)可以看出，增加质量m 可以提高静刚度。对于焊接结构的床身，在床身 内腔填充泥芯和混凝土等阻尼材料，当振动时， 利用相对摩擦来耗散振动能量。封砂结构降低了 床身的重心，有利于床身结构的稳定性，可提高 床身的抗弯和抗扭刚度。