數(shù)控機床的結構經(jīng)典課件

第四章數(shù)控機床的機械結構§4-1對機械結構的要求一、數(shù)控機床的機械結構要求1、高精度2、高速度3、高自動化要求數(shù)控機床必須具有很高的

強度、剛度和抗振性因此，數(shù)控機床的功能要求和設計要求與普通機床有較大的差異。數(shù)控機床的結構設計要求可以歸納為如下幾方面：1、具有大切削功率，高的靜、動剛度和良好的抗振性能；2、具有較高的幾何精度、傳動精度、定位精度和熱穩(wěn)定性；3、具有實現(xiàn)輔助操作自動化的結構部件。1、數(shù)控機床應具有更高的靜、動剛度一、數(shù)控機床的機械結構要求（1）提高剛度的原因在重載荷的作用下，機床的各部件、構件會受力變形，引起刀具和工件的相對位置的變化機床剛度差—影響機床抗振性剛度:是指支承件在恒定載荷或交變載荷作用下抵抗變形的能力(靜剛度)(動剛度)（2）提高剛度的措施合理選擇支承件的結構形式措施1支承件截面形狀盡量選用抗彎的方截面和抗扭的圓截面或采用封閉型床身封閉整體箱形結構（2）提高剛度的措施措施2合理布置支承件隔板的筋條隔板的作用是將作用于支承板的局部載荷傳遞給其它壁板,從而使整個支承件承受載荷,提高支承件的自身剛度“T”形隔板連接，主要提高水平面抗彎剛度，對提高垂直面抗彎剛度和抗扭剛度不顯著，多用在剛度要求不高的床身上（2）提高剛度的措施“W”形隔板，能較大地提高水平面上的抗彎抗扭剛度，對中心距超過1500mm的長床身，效果最為顯著（2）提高剛度的措施“”形隔板，在垂直面和水平面上的抗彎剛度都比較高，鑄造性能好，在大中型車床上應用較多（2）提高剛度的措施斜向拉筋，床身剛度最高，排屑容易措施3增加導軌與支承件的連接部分的剛度（2）提高剛度的措施連接剛度:支承件在連接處抵抗變形的能力,稱為支承件的連接剛度.措施4增加機床各部件的接觸剛度和承載能力（2）提高剛度的措施采用刮研的方法增加單位面積上的接觸點在結合面之間施加足夠大的預加載荷,增加接觸面積合理的結構布局（2）提高剛度的措施合理的結構布局（2）提高剛度的措施采用補償變形的措施（2）提高剛度的措施測出受力點的相對變形的大小和方向，或者預知構件的變形規(guī)律，就可采取補償變形的方法消除受力變形的影響合理選用構件的材料措施1床身、立柱等支承件采用鋼板或型鋼焊接——增加剛度、減輕重量、提高抗振性（2）提高剛度的措施鑄件:容易獲得復雜結構的支承件,鑄鐵的內摩擦力大,阻尼系數(shù)大,振動的衰減性能好,成本低.鑄件的周期較長,需做木型模,易產(chǎn)生縮孔、氣泡等缺陷焊接件:鋼材的強度比鑄鐵高，質量可比鑄件減輕20%-50%，不需要木模和澆注，生產(chǎn)周期短，不易出現(xiàn)廢品措施2采用封砂床身結構（2）提高剛度的措施在鑄件中不清除砂心，在焊接件中灌注混凝土或砂增加摩擦阻力人造大理石床身（混凝土聚合物）措施3采用混凝土、樹脂混凝土或人造花崗巖作支承件的材料（2）提高剛度的措施天然大理石床身（2）提高剛度的措施一、數(shù)控機床的機械結構要求2、減少機床的熱變形（1）產(chǎn)生熱變形的原因：內外熱源的影響不能人工修正熱變形誤差（2）減少熱變形的措施：減少發(fā)熱—將熱源從主機中分離出去措施1主運動采用直流或交流調速電動機進行無級調速——減少傳動軸和傳動齒輪數(shù)量——減少主傳動箱內的發(fā)熱量進行熱變形補償措施2采用低摩擦系數(shù)的導軌和軸承——采用滾動導軌、靜壓導軌或滾動軸承（2）減少熱變形的措施：控制溫升措施

通過散熱和冷卻方法改善機床結構措施1

采用對稱原則設計數(shù)控機床結構措施2使機床主軸的熱變形發(fā)生在刀具切入的垂直方向上措施3采用排屑系統(tǒng)主軸冷卻風例管對機床梳熱源進沃行強制眠冷卻主軸冷卻風衣管對機床滲熱源進法行強制涼冷卻對稱結傭構立柱措施1采用對晌稱原則鞋設計數(shù)讓控機床藥結構措施2使機床主伐軸的熱變宗形發(fā)生在阻刀具切入拍的垂直方休向上機床排采屑系統(tǒng)措施3采用排屑疊系統(tǒng)傾斜床麻身措施3采用排振屑系統(tǒng)措施4將熱源置影于易散熱束的位置將主傳動皆箱和主電糧動機放在門機床的外點面3、減少捧運動副的注摩擦，提純高傳動精滾度4、提邀高機床判壽命和疫精度保過持性一、數(shù)控夸機床的機片械結構要昌求措施1采用滾動伐導軌或靜警壓導軌來廣減少摩擦未副之間的徹摩擦措施2采用滾珠哈絲杠或無中間隙齒輪齒傳動—減鬧小摩擦措施1采用耐燃磨性好嗎的零部錯件措施2機床運動懸部件間具饅有良好的喉潤滑滾珠絲杠禽螺母副+宋滾動導軌肝副5、自動三化的機構主、宜人的詢操作性一、數(shù)鏡控機床亡的機械明結構要油求便于操作棟的機床結羽構一、數(shù)控計機床的機獵械結構要鳳求6、安洲全防護比和宜人拾的造型數(shù)控機債床大都航采用機勞、電、夠液、氣枕一體化聾布局，軍全封閉芬或半封預閉防護娃，機械也結構大班大簡化幼，易于共操作及厚實現(xiàn)自扎動化。二、對主遵傳動的要私求2、對針主傳動密的要求1、主原傳動的涌作用：產(chǎn)生主切斗削力足夠的轉傘速范圍足夠的功暈率和扭矩各零部大件應具遭有足夠幸的精度膜、強度榜、剛度鋒和抗振體性噪聲低、命運行平穩(wěn)3、主恥傳動的雜配置方聚式主軸電動斧機直接驅制動（一體化菠主軸，電攝主軸）特點：有效提高截主軸部件敘剛度，但蹤蝶主軸輸出腎扭矩小電主軸主軸電動機2、電動周機經(jīng)同步宴齒形帶傳拋動主軸3、電動崇機經(jīng)齒輪裕變速傳動裂主軸主軸電動機4、主予軸部件動畫三、對進愁給傳動系煤統(tǒng)的要求1、進給曬傳動系統(tǒng)摘作用接受數(shù)控賢系統(tǒng)發(fā)出碎的進給脈異沖，經(jīng)放茅大和轉換復后驅動執(zhí)盈行元件實畫現(xiàn)預期的蘭運動。2、傳座統(tǒng)進給殃傳動系噸統(tǒng)與數(shù)底控伺服奇進給系棗統(tǒng)的區(qū)播別傳統(tǒng)進敗給傳動辯系統(tǒng)：多采用一鳳個電機，恨執(zhí)行件之籍間采用大鞏量的齒輪傳高動，以實虛現(xiàn)內外傳攪動鏈的各展種傳動比音要求。故椅傳動鏈很長志，結構辨相當復岸雜數(shù)控伺服蠶進給系統(tǒng)腐：每一個運帳動都由單狀獨的伺服碰電機驅動界，傳動鏈怒大大縮戲短，傳姨動件大除大減少菌，有利件于減少索傳動誤訓差，提高傳云動精度3、對龜進給傳臉動系統(tǒng)尸的要求減少運動猾件的摩擦虧阻力提高機床困進給系統(tǒng)少的快速響應性能和運動精誰度，減少爬行現(xiàn)象響應性能孩：是進給桶伺服系統(tǒng)傍動態(tài)性能健的指標，反映了價系統(tǒng)的就跟蹤精爛度運動精度況：是機床耀的主要零伶、部件在偷以工作狀奔態(tài)的速度命運動時稻的精度爬行現(xiàn)旺象：低憶速時運攔動不平幕衡的現(xiàn)天象稱為奮爬行現(xiàn)敏象機床爬恭行現(xiàn)象傲一般發(fā)膀生在低瞇速度、喂重載荷停的運動梁情況下當主動訂件1作群勻速運律動時，擴被動件呈3往往苗會出現(xiàn)均明顯的速度不均勻，產(chǎn)生寫跳躍式舊的時停時走的運動狀燥態(tài)，或時快時目慢現(xiàn)象3、對宋進給傳暗動系統(tǒng)倦的要求提高傳動勸精度和剛您度措施1保證部巖件加工責精度措施2在傳動鏈翅中加入減草速齒輪—昂減小脈沖趴當量，提獸高傳動精鑰度措施3預緊支帶撐絲杠左的軸承捆—消除蕉齒輪、芬蝸輪傳淘動件間洽隙措施4預緊消除源滾珠絲杠油螺母副的答軸向傳動部間隙3、對進驕給傳動系糠統(tǒng)的要求減小各運糖動零部件彈的慣量穩(wěn)定性嘉好，壽琴命長穩(wěn)定性宿好：保贊證低速河時不產(chǎn)場生爬行疑，外負采載變化急時不發(fā)仆生振動壽命：抽是指數(shù)汪控機床則保持傳削動精度卸和定位頂精度時巧間的長同短，即保持宇原制造懷精度的卻能力§4-攻2數(shù)控懇機床典亭型機械結構一、主軸恩準停裝置機械式炒主軸準權停二、自動梯換刀裝置自動換刀受裝置刀庫機械手(ATC去)作用——暫交換主軸拿與刀庫中餃的刀（工潤）具對自動換效刀裝置的基本要求換刀時泡間短刀具重復艘定位精度騾高有足夠雨的刀具予貯存量刀庫占會地面積動小及安脆全可靠自動換有刀裝置蔽的形式回轉刀也架換刀更換主掉軸頭換獄刀更換主軸聚箱換刀帶刀庫的辟自動換刀商系統(tǒng)二、自動肌換刀裝置1、回轉擾刀架換刀1）回轉墨刀架結構杏要求：良米好的強度蛾和剛性2）回轉菊刀架的換倡刀動作刀架抬掠起刀架轉撕位刀架壓緊二、自動熔換刀裝置2、更嘗換主軸余換刀優(yōu)點：蓮換刀時音間短，今換刀的泄可靠性次強。缺點：條主軸系尊統(tǒng)的剛脂度較差野。適用場揭合：適樂應于工適序較少憶、精度狠要求不勵太高的議機床回轉刀架拿換刀3、更穩(wěn)換主軸努箱換刀適用場合代：適用于否箱體類零伏件的加工二、自品動換刀權裝置4、帶刀資庫的自動芝換刀系統(tǒng)組成刀庫選刀系統(tǒng)刀具交取換機構刀具自民動裝卸示機構特點：揪結構較紗復雜，旦換刀過喬程動作極多，換攜刀時間與長。適用場增合：多歸用于鉆且床、鏜造銑床和殿數(shù)控組勁合機床蝴。二、自訊動換刀噴裝置三、刀支庫2、刀愚庫的種驕類1、刀庫靈的功能功能：儲廣存加工工哈序所需的捎各種刀具銷及輔助工犁具。直線式特點：胞結構簡還單，刀蜘庫容量甩小，一顆般可容宣納8-12貼把刀具，砌故少用。三、刀庫鼓輪式（最圓盤式）1）單營鼓輪式刀具、攏鼓輪軸線利平行刀具、校鼓輪軸線落垂直盤式刀庫三、刀庫刀具、韻鼓輪軸線丈成銳角特點：網(wǎng)結構簡遇單緊湊聰，應用檢較多，覺但刀具炊單環(huán)排列膚，空間抱利用率距低，適悲用于刀懶庫容量較階小的場戀合，一輩般不多貓于50添-60啞把刀。三、刀庫鼓輪貢端面上慕雙環(huán)排領列特點：刀女庫空間利棟用率較高建，但裝刀笑、取刀機構鞭復雜，吉僅適用亭于機床屈空間有限制而罩刀庫容鏡量較大椅的場合維。三、刀名庫鼓輪飾端面上欣多環(huán)排掉列鼓輪彈怖倉式2）多鼓惱輪式雙鼓橡輪式主軸三、刀庫三鼓商輪式系行星鏈鼓輪式特點：不六同類型的讀刀具及輕侄重型刀具朗可分別放蟻置，空間利用綢率高，但職傳動機構申和運動控浴制裝置復雜，令適用于豎刀庫容電量大的小場合。三、刀甜庫鏈式單環(huán)鏈專式特點：霉結構緊攜湊，刀盟庫容量紹大，可邪充分利片用空間煤，通?？鍨檩S向駱取刀，鼓位置精排度較低排，適用形于刀庫趨容量大盤的場合息。龍門加工中心三、刀戀庫多環(huán)辱鏈式三、刀界庫加長紛鏈式格子箱式單面網(wǎng)潔格式特點：刀艷庫結構緊頸湊，空間窩利用率高秀，但換刀挑時間較長，默小直徑蛋刀具為哀軸向取崗刀，大白直徑刀冒具為徑向取金刀，布局釋不靈活，飾通常刀庫肅安置在工作臺吵上，應酒用較少嫁。三、刀庫三、刀文庫多面烤網(wǎng)格式特點：六刀庫容由量大，預輔助裝讀置較復尋雜，用路于需刀歐庫容量大搖的機床局上。三、刀庫3、刀庫么的容量銑削加工車削加洋工刀具數(shù)可加工件的比率102040305060708010090105015202530鉆削加工四、刀具刮的選刀方澤式1、自動答選刀：在奮自動換刀核裝置換刀廉時，按數(shù)答控裝置發(fā)出胸的換刀木指令，蕉刀具交碰換裝置從刀庫中堅挑選各工怒序所需刀監(jiān)具的操作稱為自瀉動換刀。2、刀具朽的選擇方朵式順序選污擇方式任意選擇怪方式刀座編碼足方式刀具編榮碼方式四、刀售具的選猜刀方式順序選置擇方式刀具的節(jié)順序選誓擇方式麥是將刀敢具按加創(chuàng)工工序藝的順序請，依次糠放入刀披庫的每趙一個刀飼座中。特點：不堆需要刀具促識別裝置要，結構簡符單，鐵工作可靠，但刀鬧庫中刀具鍵在不同工文序中不能固重復使用，因怕此，刀具藝的數(shù)量的旋刀庫的容所量大。四、刀籍具的選矮刀方式刀具編婚碼方式接觸式油識別裝固置四、刀姓具的選電刀方式刀柄刀具識別艦裝置觸針編碼環(huán)特點：貴結構簡荷單，壽防命較短宰，可靠笑性較差匙，難于轉快速換佩刀四、刀具飾的選刀方?jīng)Q式非接觸式段識別裝置11010特點：糞無磨損絞，無噪栽音，壽惠命長，醬反應速襖度快，嶺適用于語高速，換阿刀頻繁瓣的場合襲。四、刀具趁的選刀方核式光電識別為裝置四、刀刮具的選競刀方式刀座編碼訴方式永久性編薪碼臨時性編標碼刀座編謎碼四、刀幅具的選銀刀方式刀座編窗碼四、刀找具的選吹刀方式識別碼塊識別傳感堪器刀柄編碼四、刀具洽的選刀方原式臨時性蔑編碼五、刀具飲交換裝置1、無槽機械手徹換刀五、刀具剪交換裝置1、無機鍬械手換刀2、機械德手換刀五、刀任具交換步裝置機械手填形式五、刀具默交換裝置機械手換扭刀五、刀危具交換融裝置機械手爭傳動結植構六、滾珠撓絲杠螺母愚副1、滾珠稿絲杠螺母環(huán)副的結構滾珠絲紡杠螺母蓮副六、滾珠么絲杠螺母廊副1、滾驚珠絲杠驅螺母副后的結構絲杠滾珠螺母作用：將毒回轉運動伶轉換成直啞線運動六、滾悄珠絲杠威螺母副2、滾珠瀉絲杠螺母知副的特點優(yōu)點：①傳動效消率高②摩擦華阻力?、蹅鲃訉m精度高④有可逆臨性⑤使用壽換命長缺點：①制造工叮藝復雜②不能世實現(xiàn)自臟鎖六、滾伴珠絲杠鋤螺母副3、滾珠牢絲杠螺母掛副的循環(huán)糕方式①外循環(huán)煤：滾珠在偽循環(huán)過程哭中有時與探絲杠脫離鐵接觸的稱掃為外循環(huán)②內循揪環(huán)：滾摔珠在循街環(huán)過程蟲中始終遲與絲杠端保持接擔觸的成滾為內循國環(huán)六、滾希珠絲杠換螺母副4、滾篇珠絲杠割螺母副宰的預緊預緊的目磨的：減小唯軸向間隙軸向間鹽隙：指肉絲杠和判螺母間旦無相對鑼轉動時邊，二者墻之間的彎最大軸向竄動飽量預緊的方述法雙螺母島墊片式雙螺母冬螺紋式雙螺母鈴齒差式雙螺母昨墊片式六、滾珠鞏絲杠螺母犬副雙螺母妥螺紋式六、滾叨珠絲杠亂螺母副雙螺母徒齒差式六、滾利珠絲杠再螺母副5、滾珠晉絲杠螺母囑副的安裝六、滾兩珠絲杠腦螺母副特點：殃其承載替能力小鞭，軸向飲剛度低滅，僅適約用于短偷絲杠一端裝止敏推軸承（低固定—自攻由式）5、滾珠摸絲杠螺母精副的安裝六、滾珠選絲杠螺母員副一端裝止芹推軸承，及另一端裝握深溝球軸游承（固定航—支承式希）特點：軸鋼向剛度較溉小，絲杠灰有伸縮余降地，結構葬復雜，僅適用于享長絲杠5、滾珠臺絲杠螺母色副的安裝六、滾珠多絲杠螺母撥副兩端裝沒止推軸霸承特點：將訂裝止推軸恥承裝在滾吹珠絲杠兩恨端，并施檢加預緊拉力，有糧助于提縣高傳動壓剛度，料但對熱笛伸長較門敏感5、滾地珠絲杠閣螺母副校的安裝六、滾珠備絲杠螺母蘿副兩端裝循雙重止撓推軸承貸及深溝優(yōu)球軸承柜（固定刑—固定腿式）特點：傳注動剛度高口，結構和擴安裝工藝西復雜，適宣用于長絲杠或高疲轉速、符高剛度索、高精下度的絲設杠6、滾珠靠絲杠螺母籌副的潤滑高與防護六、滾珠遼絲杠螺母堤副潤滑的癥作用：鐮減少摩徑擦，降柳低溫升貍，并與堤密封裝快置一起保護絲描杠不受繼外物的糞損傷槽與腐蝕潤滑油：象機油、9楚0—18陳0號透平槐油、14死0號主軸辦油潤滑脂餅：鋰基陣油脂或故高壓潤寨滑脂防護：株防止塵統(tǒng)埃、切尊屑等硬僅質顆粒嚼進入密封圈：腹采用毛氈鳴圈（耐油搏橡膠、尼邊龍）防護罩祥：采用掉螺旋鋼絲式帶、伸伏縮套筒慚、錐形光套筒或媽皮革、人造革俱制成的不銹鋼卷綢筒式防護菜罩工程塑論料防護趨套七、數(shù)控漢機床導軌2、對導歐軌的基本謠要求1、導軌目的功能：萍支承和導間向①導向精鹽度：是指員機床的運倆動部件沿付導軌移動鑒時的直線望性和它與有我關基面之賴間相互位截置的準確刷性②精度保搶持性：是粥指導軌在己長期使用劣中保持導缸向精度的漁能力③低速運著動平穩(wěn)性濃：④結構儉簡單、時工藝性塊好：七、數(shù)控茂機床導軌3、導承軌的分難類和特杰點按運動軌身跡按工作性石質按接觸面串的摩擦性病質直線運動豪導軌：相防對運動軌竄跡為直線圓周運先動導軌愉：相對儀運動軌營跡為圓主運動導譯軌：動導饒軌作主運攏動，導軌本副間相對蜓運動速度窗高進給運然動導軌折：動導閱軌作進裂給運動擔，導軌銅副間相魔對運動假速度低調整導獻軌：實郊現(xiàn)部件穴之間的疊相對位灣置調整博，在機憂床工作緣瑞時無相填對運動滑動導軌滾動導調軌靜壓導軌七、數(shù)控含機床導軌滑動導樣軌具有滋結構簡干單、制討造方便緩、剛度禿好、抗巨振性高轟等優(yōu)點蔑,在有數(shù)控機跌床上應丑用廣泛志，目前旱多數(shù)使蛛用金屬鉗對塑料格形式，完稱為貼塑導軌或注塑導火軌滑動導軌注塑導迎軌：環(huán)悼氧樹脂拴為基體吉，加入撥二硫化懲鉬和膠隊體石墨篩及鉛粉等混合而幟成貼塑導夸軌：聚謙四氟乙示烯為基救體，加僅入青銅嚴粉、二騙硫化鉬篇、石墨及鉛粉等殺混合而成七、數(shù)完控