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1、第二章 数控机床的结构,本章内容： 1.数控机床对结构的要求 2.数控机床的布局特点 3.数控机床的主运动部件 4.数控机床的进给运动系统 5.典型数控机床,本章重点： 1.数控机床的主运动部件 2.数控机床的进给运动系统,2.1 数控机床对结构的要求,(一)数控机床机械结构组成,数控机床,主传动系统,进给传动系统,基础支承件,辅助装置,动力源、传动件、主轴,动力源、传动件、工作台,床身、立柱、导轨,自动换刀、润滑、冷却机构,(1)自动化程度高 (2)高的加工精度及切削效率 (3)多工序和多功能集成 (4)高的可靠性和精度保持性,(二) 数控机床及加工特点,1、高的静、动刚度及良好的抗振性能
2、(1)提高机床静刚度和固有频率的方法 机床的基础大件采用封闭箱形结构（图a），提高自身刚度。 合理布置加强肋板(见图b)，提高局部刚度。 加强构件之间的接触刚度。,(三) 数控机床对结构的要求,(2)提高机床动刚度的措施 改善机床结构的阻尼特性，如在机床大件内腔填充阻尼材料(图c)，表面喷涂阻尼涂层，充分利用结合面间的摩擦阻尼，耗散振动能量，抑制振动。,引起热变形的热源主要是内部热源：主电机、进给电机发热，摩擦热及切削热等。热变形影响加工精度的原因，主要是构件受热变形以及热源分布不均，各处零件的质量不均匀，形成各部位的温升不一样 改善措施： (1)对热源采取液冷或风冷等方法来控制温升。 (2)
3、均热 车床床身的均热 平面磨床工作台的均热 平面磨床立柱的均热,2、良好的热稳定性,(3)合理布局，改善机床结构,(1)高的运动精度 由于加工的需要，数控机床各坐标轴的运动都是双向的，传动元件之间的间隙无疑会影响机床的定位精度及重复定位精度。因此，要求数控机床进给系统无间隙传动。必须采取措施消除进给传动系统中的间隙，如齿轮副、丝杠螺母副的间隙。,3、高的运动精度和低速运动平稳性,(A)齿轮副 齿轮本身的制造误差如齿形误差、运动偏心、周节误差等，还与安装轴的偏心和齿轮孔、轴的安装偏差、间隙等有关。 (B)滚珠丝杠螺母副的传动误差 螺距累积误差、螺纹滚道型面误差、直径尺寸误差、热伸长，装配误差等。
4、,避免爬行的措施： 改善摩擦特性，使导轨静摩擦力尽量接近动摩擦力 滚动摩擦：f=0.005、f 液体摩擦：f=0.0005、f 低摩擦副材料：塑料铸铁（塑料软带、塑料导轨板） 高性能润滑油：极性添加剂增大油膜强度,(2) 低速运动平稳性 精加工低速时易爬行,(1)由于切削加工不需人工操作，故可采用封闭与半封闭式加工。 (2)要有明快、干净、协调的人机界面，要尽可能改善操作者的观察，要注意提高机床各部分的互锁能力，并设有紧急停车按钮，要留有最有利于工件装夹的位置。 (3)将所有操作都集中在一个操作面板上，操作面板要一目了然，不要有太多的按钮和指示灯，以减少误操作。,4、充分满足人性化要求,2.2
5、 数控机床的布局特点,(一) 数控车床的布局结构特点 1、便于操作观察人机关系 中小型：数控装置 大型：吊挂按钮站、移动工作台 2、排屑与冷却 数控车床的床身结构和导轨有多 种形式，主要有水平床身、倾斜床 身以及水平床身斜滑板等。,(二) 加工中心的布局结构特点,1、卧式加工中心,2、立式加工中心,3、五面加工中心和多坐标加工中心,2.3 数控机床的主运动部件,数控机床主运动调速范围很宽，其主轴的传动方式主要有以下几种。 1带有变速齿轮的主轴传动,2通过带传动的主轴传动 3调速电机直接驱动主轴传动 电动机轴与主轴用联轴器同轴联接。 内装电动机主轴，即主轴与电动机转子合二为一。,2.4 数控机床
6、的进给运动系统,(一) 对进给系统的要求 1、运动件间的摩擦阻力小 问题：摩擦 爬行、不平稳、快速响应 措施：采用滚珠丝杠副、静压丝杠副 2、传动系统中的间隙尽可能小,3、传动系统的精度和刚度高 问题：间隙 反向死区，精度，刚度 措施: 采用消隙机构 问题：刚度爬行、反向死区 措施：传动链、合理选择尺寸、 预紧：丝杠螺母、支承 4、减小运动惯量，具有适当的阻尼 问题：惯量 动态响应、起动负荷 措施：运动件重量 旋转件直径 阻尼降低系统的快速响应特性，但能提高系统的稳定性，故系统要有适当的阻尼,(二) 滚珠丝杠螺母副,摩擦损失小，传动效率高，可达0.900.96 预紧后，可完全消除间隙，提高传动
7、刚度和精度 摩擦阻力小， 平稳、无爬行 磨损、精度保持好、寿命 发热适应高速 具有运动的可逆性: 螺母、丝杠均可作主动件或从动件。 不能自锁、丝杠立式使用需增加制动装置,1对导轨的要求 1)导向精度高 2)耐磨性能好 3)足够的刚度 4)低速运动平稳性 5)结构简单、工艺性好,(三)机床导轨,(1)滑动导轨 优点：滑结构简单、制造方便、刚度好、抗振性高、 缺点：静摩擦因数大、在低速(160mm/min)时易出现爬行现象 导轨材料搭配：,2导轨的种类及特点,滚珠导轨 优: 结构紧凑，易造，成本低 缺: 点接触 刚度、承载能力 适: 切削力、颠覆力,滚柱导轨 优: 承载能力大、刚度高 缺: 导轨面
8、平行度要求高 。 适: 载荷较大的机床,滚针导轨 优: 结构紧凑、承载能力大 缺: 摩擦大,(2)滚动导轨,液体 中、大、重型机床 气体 小负荷,(3)静压导轨,2.5 典型数控机床,(一) 数控车床,CK6136S,数控车床的主要技术参数,数控车床典型结构,(二)加工中心,移动立柱卧式加工中心,固定立柱立式加工中心,移动立柱卧式加工中心,移动立柱卧式加工中心,工作台移动式龙门加工中心,落地式5坐标加工中心,回转刀架换刀,机械手换刀,盘式刀库,链式刀库,(三)数控线切割机床,1、机床的基本组成 工作台：装夹工件，实现X、Y进给 走丝机构：带动钼丝以一定速度作往复运动 供液系统：提供足够的、合适的工作液 脉冲电源：产生脉冲电源，实现工件切割 控制系统：进行数字程序控制,快走丝速度：8-10m/s 慢走丝速度：小于0.2m/s,
