数控机床的机械结构ppt课件

1、第第2 2章章 数控机床的机械构造数控机床的机械构造 2.1概述概述 2.2数控机床的总体规划数控机床的总体规划 2.3数控机床的主传动系统数控机床的主传动系统 2.4数控机床的进给系统数控机床的进给系统 2.5数控机床的导轨数控机床的导轨 2.6数控机床的自动换刀安装数控机床的自动换刀安装 2.7数控机床的回转义务台数控机床的回转义务台 本章要点本章要点下页下页前往前往图库图库2.1 概述概述下页下页上页上页前往前往|数控机床机械构造的主要特点数控机床机械构造的主要特点|数控机床对机械构造的根本要求数控机床对机械构造的根本要求|提高数控机床性能的措施提高数控机床性能的措施图库图库 从本质上说

2、，数控机床和普通机床一样，也是一种经过切削将金属资从本质上说，数控机床和普通机床一样，也是一种经过切削将金属资料加工成各种不同外形零件的设备。早期的数控机床，包括目前部分改造、料加工成各种不同外形零件的设备。早期的数控机床，包括目前部分改造、改装的数控机床，大都是在普通机床的根底上，经过对进给系统的革新、改装的数控机床，大都是在普通机床的根底上，经过对进给系统的革新、改造而成的。因此，在许多场所，普通机床的构成方式、零部件的设计计改造而成的。因此，在许多场所，普通机床的构成方式、零部件的设计计算方法依然适用于数控机床。但是，随着数控技术包括伺服驱动、主轴算方法依然适用于数控机床。但是，随着数控

3、技术包括伺服驱动、主轴驱动的迅速开展，为了顺应现代制造业对消费效率、加工精度、平安环驱动的迅速开展，为了顺应现代制造业对消费效率、加工精度、平安环保等方面越来越高的要求，现代数控机床的机械构造曾经从初期对普通机保等方面越来越高的要求，现代数控机床的机械构造曾经从初期对普通机床的部分改造，逐渐开展构成了本人独特的构造。特别是随着电主轴、直床的部分改造，逐渐开展构成了本人独特的构造。特别是随着电主轴、直线电动机等新技术、新产品在数控机床上的推行运用，部分机械构造日趋线电动机等新技术、新产品在数控机床上的推行运用，部分机械构造日趋简化，新的构造、功能部件不断涌现，数控机床的机械机构正在发生艰苦简化，

4、新的构造、功能部件不断涌现，数控机床的机械机构正在发生艰苦的变化，虚拟轴机床的出现和适用化，使传统的机床构造面临着更严峻的的变化，虚拟轴机床的出现和适用化，使传统的机床构造面临着更严峻的挑战。挑战。2.1.1数控机床机械构造的主要特点数控机床机械构造的主要特点|构造简单、操作方便、自动化程度高构造简单、操作方便、自动化程度高 下页下页上页上页前往前往 数控机床需求根据数控系统的指令，自动完成对进给速度、主数控机床需求根据数控系统的指令，自动完成对进给速度、主轴转速、道具运动轨迹以及其他机床辅助技艺如自动换刀，自动冷轴转速、道具运动轨迹以及其他机床辅助技艺如自动换刀，自动冷却的控制。它必需利用伺

5、服进给系统替代普通机床的进给系统，并却的控制。它必需利用伺服进给系统替代普通机床的进给系统，并可以经过主轴调速系统实现主轴自动变速。因此，在机械构造上，数可以经过主轴调速系统实现主轴自动变速。因此，在机械构造上，数控机床的主轴箱、进给变速箱构造普通非常简单；齿轮、轴类零件、控机床的主轴箱、进给变速箱构造普通非常简单；齿轮、轴类零件、轴承的数量大为减少；电动机可以直接衔接主轴和滚珠丝杠，不用齿轴承的数量大为减少；电动机可以直接衔接主轴和滚珠丝杠，不用齿轮；在运用直线电动机，电主轴的场所，甚至可以不用丝杠、主轴箱。轮；在运用直线电动机，电主轴的场所，甚至可以不用丝杠、主轴箱。在操作上，它不像普通机

6、床那样，需求操作者经过手柄进展调整和变在操作上，它不像普通机床那样，需求操作者经过手柄进展调整和变速，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。此外，由于数控机床的大部分辅助动作都可以经过数控系统的系统。此外，由于数控机床的大部分辅助动作都可以经过数控系统的辅助技艺辅助技艺M技艺进展控制，因此，常用的操作按钮也较普通机床技艺进展控制，因此，常用的操作按钮也较普通机床少。少。构造简单、构造简单、 操作更方便，更简单操作更方便，更简单图库图库2.1.1数控机床机械构造的主要特点数控机床机械构造的主要特点|广泛采用高效、

7、无间隙传动安装和新技术、新产品广泛采用高效、无间隙传动安装和新技术、新产品下页下页上页上页前往前往 数控机床进展的是高速、高精度加工，再简化机械构造的同时，对于数控机床进展的是高速、高精度加工，再简化机械构造的同时，对于机械传动安装和元件也提出了更高的要求。高效、无间隙传动安装和元件在数机械传动安装和元件也提出了更高的要求。高效、无间隙传动安装和元件在数控机床上去得了广泛的运用。如：滚珠丝杠副、塑料滑动导轨、静压导轨、直控机床上去得了广泛的运用。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，提高传动效线滚动导轨等高效执行部件，不仅可以减少进

8、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。率；而且还可以使运动平稳和获得较高的定位精度。 特别是随着新资料，新工艺的普及、运用，高速加工曾经成为目前数控特别是随着新资料，新工艺的普及、运用，高速加工曾经成为目前数控机床的开展方向之一，快进速度到达了每分钟数十米，甚至上百米，主轴转速机床的开展方向之一，快进速度到达了每分钟数十米，甚至上百米，主轴转速到达了每分钟上万转、甚至十几万转，采用电主轴、支线电动机、直线滚动导到达了每分钟上万转、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。轨等新产品、新技术已势在必行。图库图库2.1.1数控

9、机床机械构造的主要特点数控机床机械构造的主要特点|具有顺应无人化、柔性化加工的特殊部件具有顺应无人化、柔性化加工的特殊部件下页下页上页上页前往前往 “工艺复合化和工艺复合化和“功能集成化是无人化、柔性加工的根功能集成化是无人化、柔性加工的根本要求，也是数控机床最显著的特点和当前的开展方向。因此，自动本要求，也是数控机床最显著的特点和当前的开展方向。因此，自动换刀安装换刀安装ATC、动力刀架、自动换屑安装、自动光滑安装等特殊、动力刀架、自动换屑安装、自动光滑安装等特殊机械部件是必不可少，有的机床还带有自开义务台交换安装机械部件是必不可少，有的机床还带有自开义务台交换安装APC。 “功能集成化是当

10、前数控机床的另一重要开展方向。在现功能集成化是当前数控机床的另一重要开展方向。在现代数控机床上，自动换刀安装、自开义务台交换安装等曾经成为根本代数控机床上，自动换刀安装、自开义务台交换安装等曾经成为根本安装。随着数控机床向无人化、柔性化加工开展，功能集成化更多表安装。随着数控机床向无人化、柔性化加工开展，功能集成化更多表达在：工件的自动装卸、自动定位，刀具的自动对刀、破损检测、寿达在：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，工件的自动丈量和自动补偿功能上，因此，国外还新近开发命管理，工件的自动丈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、

11、车、磨等加工于一体的所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。部件。图库图库2.1.1数控机床机械构造的主要特点数控机床机械构造的主要特点|对机械构造、零部件的要求高对机械构造、零部件的要求高下页下页上页上页前往前往 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消费率，同时，也必然会使机床的开机时间，集成化，一方面可以大大的提高消费率，同时，也必然会使机

12、床的开机时间，义务负载随之添加，机床必需在高负荷下，长时间可靠义务。因此，对组成义务负载随之添加，机床必需在高负荷下，长时间可靠义务。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。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，充分发扬机床性能，数控机床通常都可此外，为了提高加工效率，充分发扬机床性能，数控机床通常都可以同时进展粗细加工。这就要求机床技艺满足大切削量的粗加工对机床的刚以同时进展粗细加工。这就要求机床技艺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，而且也能到达精细加工机床对机床精度的要求。度、强度和抗震性的要求，而且也能到达精细加工机床对

13、机床精度的要求。因此，数控机床的主轴电机的功率普通比同规格的普通机床大，主要部件和因此，数控机床的主轴电机的功率普通比同规格的普通机床大，主要部件和根底件的加工精度通常比普通机床高，对组成机床各部件的动、静态性能以根底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坚持性也提出了更高的要求。及热稳定性的精度坚持性也提出了更高的要求。图库图库2.1.2数控机床对机械构造的根本要求数控机床对机械构造的根本要求|具有较高的静、动刚度和良好抗震性具有较高的静、动刚度和良好抗震性下页下页上页上页前往前往图库图库 机床的刚度反映了机床机构抵抗变形的才干，。机床机床的刚度反映了

14、机床机构抵抗变形的才干，。机床变形产生的误差，通常很难经过调整和补偿的方法予以彻变形产生的误差，通常很难经过调整和补偿的方法予以彻底的处置。为了满足数控机床高效、高精度、高可靠性以底的处置。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及自动化的要求，与普通机床相比，数控机床应具有更高的精刚度。此外，为了充分发扬机床的效率，加大切削用的精刚度。此外，为了充分发扬机床的效率，加大切削用量，还必需提高机床的抗震性，防止切削时产生的共振和量，还必需提高机床的抗震性，防止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根本途径。颤振。而提高机构的

15、动刚度是提高机床抗震性的根本途径。 2.1.2数控机床对机械构造的根本要求数控机床对机械构造的根本要求|具有较好的热稳定性具有较好的热稳定性下页下页上页上页前往前往图库图库 机床的热变性是影响机床加工精度的主要要素之一。机床的热变性是影响机床加工精度的主要要素之一。由于数控机床的主轴转速、快速进给都远远超越普通机床，由于数控机床的主轴转速、快速进给都远远超越普通机床，机床又长时间处于延续义务外形，电动机、丝杠、轴承、机床又长时间处于延续义务外形，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，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

16、普通机床要严重得多。虽然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，尽可以减小机床的热变性。取必要的措施，尽可以减小机床的热变性。2.1.2数控机床对机械构造的根本要求数控机床对机械构造的根本要求|具有较高的运动精度和良好的低速稳定性具有较高的运动精度和良好的低速稳定性下页下页上页上页前往前往图库图库 利用伺服系统替代普通机床的进给系统是数控机床的利用伺服系统替代普通机床的进给

17、系统是数控机床的主要特点。伺服系统最小的挪动量脉冲当量，普通只需主要特点。伺服系统最小的挪动量脉冲当量，普通只需0.001mm，甚至更小；最低进给速度，普通只需，甚至更小；最低进给速度，普通只需1mm/min，甚至更低。这就要求进给系统具有较高的运动精度，良好的甚至更低。这就要求进给系统具有较高的运动精度，良好的跟踪性能和低速稳定性，才干对数控系统的位置指令做出准跟踪性能和低速稳定性，才干对数控系统的位置指令做出准确的呼应，从而得到要求的定位精度。确的呼应，从而得到要求的定位精度。 传动安装的间隙直接影响着机床的定位精度，虽然在传动安装的间隙直接影响着机床的定位精度，虽然在数控系统中可以经过间

18、隙补偿、单向定位等措施减小这一影数控系统中可以经过间隙补偿、单向定位等措施减小这一影响，但不能完全消除。特别是对于非均匀间隙，必需机械消响，但不能完全消除。特别是对于非均匀间隙，必需机械消除间隙措施，才干得到较好的处置。除间隙措施，才干得到较好的处置。2.1.2数控机床对机械构造的根本要求数控机床对机械构造的根本要求|具有良好的操作、平安防护性能具有良好的操作、平安防护性能下页下页上页上页前往前往图库图库 方便、温馨的操作性能，是操作者普遍关怀的问题。在方便、温馨的操作性能，是操作者普遍关怀的问题。在大部分数控机床上，刀具和工件的装卸、刀具和夹具的调整、大部分数控机床上，刀具和工件的装卸、刀具

19、和夹具的调整、还需求操作者完成，机床的维修更离不开人，而且由于加工效还需求操作者完成，机床的维修更离不开人，而且由于加工效率的提高，数控机床的工件装卸可以比普通机床更加频繁，因率的提高，数控机床的工件装卸可以比普通机床更加频繁，因此良好的操作性能是数控机床设计时必需的问题。数控机床是此良好的操作性能是数控机床设计时必需的问题。数控机床是一种高度自动化的加工设备，动作复杂，高速运动部件较多，一种高度自动化的加工设备，动作复杂，高速运动部件较多，对机床动作互锁、平安防护性能的要求也比普通机床要高很多。对机床动作互锁、平安防护性能的要求也比普通机床要高很多。同时，数控机床普通都有高压、大流量的冷却系

20、统，为了防止同时，数控机床普通都有高压、大流量的冷却系统，为了防止切屑、冷却液的飞溅，数控机床通常都应采用封锁和半封锁的切屑、冷却液的飞溅，数控机床通常都应采用封锁和半封锁的防护方式，添加防护性能。防护方式，添加防护性能。 2.1.3提高数控机床性能的措施提高数控机床性能的措施|合理选择数控机床的总体规划合理选择数控机床的总体规划 下页下页上页上页前往前往图库图库 机床的总体规划直接影响到机床的构造和性能。合理选择机床的总体规划直接影响到机床的构造和性能。合理选择机床规划，不但可以使机械构造更简单、合理、经济，而且能提机床规划，不但可以使机械构造更简单、合理、经济，而且能提高机床刚度、改善机床

21、受力情况，提高热稳定性和操作性能，使高机床刚度、改善机床受力情况，提高热稳定性和操作性能，使机床满足数控化的要求。如：在数控机床上采用斜床身规划，可机床满足数控化的要求。如：在数控机床上采用斜床身规划，可以改善受力情况，提高床身的刚度，提高操作性能。卧式数控镗以改善受力情况，提高床身的刚度，提高操作性能。卧式数控镗床采用床采用T形床身，框架构造双立柱、立柱挪动式形床身，框架构造双立柱、立柱挪动式Z规划，可规划，可以减少机床的机构层次，大大提高机床构造刚度和加工精度，精以减少机床的机构层次，大大提高机床构造刚度和加工精度，精度的稳定性好，热变性的影响小。在高速加工机床上，那么经过度的稳定性好，热

22、变性的影响小。在高速加工机床上，那么经过采用固定门式立柱、采用固定门式立柱、“箱中箱等特殊的规划型式，以最大限制箱中箱等特殊的规划型式，以最大限制地降低运动部件的质量，提高机床部件的快进速度和加速度，以地降低运动部件的质量，提高机床部件的快进速度和加速度，以满足高速加工的需求。满足高速加工的需求。2.1.3提高数控机床性能的措施提高数控机床性能的措施|提高构造件的刚度提高构造件的刚度下页下页上页上页前往前往图库图库 构造的刚度直接影响机床的精度和动态性能。机床构造的刚度直接影响机床的精度和动态性能。机床的刚度主要决议于组成机械系统的部件质量、刚度、阻尼、的刚度主要决议于组成机械系统的部件质量、

23、刚度、阻尼、固有频率以及负载激振频率等。提高机床构造刚度主要措固有频率以及负载激振频率等。提高机床构造刚度主要措施有：改善机械部分构件；利用平衡机构补偿部件变性；施有：改善机械部分构件；利用平衡机构补偿部件变性；改善并构件间的衔接方式；缩短传动链，适当加大传动轴，改善并构件间的衔接方式；缩短传动链，适当加大传动轴，对轴承和滚珠丝杠等传动部件进展预紧等等。对轴承和滚珠丝杠等传动部件进展预紧等等。2.1.3提高数控机床性能的措施提高数控机床性能的措施|提高机床抗振性提高机床抗振性下页下页上页上页前往前往图库图库 高速转动零部件的动态不平衡力与切削产生的振动，高速转动零部件的动态不平衡力与切削产生的

24、振动，是引起机床振动的主要缘由。提高数控机床抗振性的主要措施是引起机床振动的主要缘由。提高数控机床抗振性的主要措施有：对机床高速转旋转部件，特别是主轴部件进展动平衡，对有：对机床高速转旋转部件，特别是主轴部件进展动平衡，对传动部件进展消隙处置，减少机床激振力；提高机械部件的静传动部件进展消隙处置，减少机床激振力；提高机械部件的静态刚度和固有频率，防止共振，在机床构造大件中充填阻尼资态刚度和固有频率，防止共振，在机床构造大件中充填阻尼资料，在大件外表喷涂阻尼涂层抑制振动等。料，在大件外表喷涂阻尼涂层抑制振动等。2.1.3提高数控机床性能的措施提高数控机床性能的措施|改善机床的热变形改善机床的热变

25、形下页下页上页上页前往前往图库图库 引起机床热变形的主要缘由是机床内部热源发热，摩引起机床热变形的主要缘由是机床内部热源发热，摩擦以及切削产生的发热。减少机床热变形的措施主要有：采用擦以及切削产生的发热。减少机床热变形的措施主要有：采用伺服电动机和主轴电动机、变量泵等低能耗执行元件，减少热伺服电动机和主轴电动机、变量泵等低能耗执行元件，减少热量的产生；简化传动系统的构造，减少传动齿轮、传动轴，采量的产生；简化传动系统的构造，减少传动齿轮、传动轴，采用低摩擦系数的导轨和轴承，减少摩擦发热；改善散热条件、用低摩擦系数的导轨和轴承，减少摩擦发热；改善散热条件、添加隔热措施、对发热部件如：电柜、丝杆、

26、油箱等进展添加隔热措施、对发热部件如：电柜、丝杆、油箱等进展强迫冷却，吸收热量，防止温升；采用对称构造设计，使部件强迫冷却，吸收热量，防止温升；采用对称构造设计，使部件均匀受热；对切削部分采用高压、大流量冷却系统冷却等等。均匀受热；对切削部分采用高压、大流量冷却系统冷却等等。2.1.3提高数控机床性能的措施提高数控机床性能的措施|保证运动的精度和稳定性保证运动的精度和稳定性下页下页上页上页前往前往图库图库 机床的运动精度和稳定性，不仅和数控系统的分辨率、机床的运动精度和稳定性，不仅和数控系统的分辨率、伺服系统的精度的稳定性有关，而且还在很大程度上取决于机伺服系统的精度的稳定性有关，而且还在很大

27、程度上取决于机械传动的精度。传动系统的刚度、间隙、摩擦死区、非线性环械传动的精度。传动系统的刚度、间隙、摩擦死区、非线性环节都对机床的精度和稳定性产生很大的影响。减小运动部件的节都对机床的精度和稳定性产生很大的影响。减小运动部件的质量，采用低摩擦系数的导轨和轴承以及滚珠丝杆副、静压导质量，采用低摩擦系数的导轨和轴承以及滚珠丝杆副、静压导轨、直线滚动导轨、塑料滑动导轨等高效执行部件，可以减少轨、直线滚动导轨、塑料滑动导轨等高效执行部件，可以减少系统的摩擦阻力，提高运动精度，防止低速爬行。缩短传动链，系统的摩擦阻力，提高运动精度，防止低速爬行。缩短传动链，对传动部件进展消隙，对轴承和滚珠丝杠进展预

28、紧，可以减消对传动部件进展消隙，对轴承和滚珠丝杠进展预紧，可以减消机械系统的间隙和非线性影响，提高机床的运动精度和稳定性。机械系统的间隙和非线性影响，提高机床的运动精度和稳定性。2.2 数控机床的总体规划数控机床的总体规划|数控车床的常用规划方式数控车床的常用规划方式|卧式数控镗铣床卧式加工中心卧式数控镗铣床卧式加工中心的常用规划方式的常用规划方式 |立式数控镗铣床立式加工中心立式数控镗铣床立式加工中心的常用规划方式的常用规划方式|数控机床交换义务台的规划数控机床交换义务台的规划|高速加工数控机床的特殊规划高速加工数控机床的特殊规划 |虚拟轴机床虚拟轴机床下页下页上页上页前往前往图库图库2.2

29、.1数控车床的常用规划方式数控车床的常用规划方式平床身平床身斜床身斜床身立式床身立式床身 图图2-1 数控车床的三种常用规划数控车床的三种常用规划(a)平床身规划平床身规划(b)斜床身规划斜床身规划(c)立式床身规划立式床身规划| 常用规划方式常用规划方式下页下页上页上页前往前往图库图库 这三种规划方式各有特点，普通经济型、普及型数控车这三种规划方式各有特点，普通经济型、普及型数控车床以及数控化改造的车床，大都采用平床身；性能要求较高床以及数控化改造的车床，大都采用平床身；性能要求较高的中、小规格数控车床采用斜床身有的机床是用平床身斜的中、小规格数控车床采用斜床身有的机床是用平床身斜滑板；大型

30、数控车床或精细数控车床采用立式床身。滑板；大型数控车床或精细数控车床采用立式床身。 2.2.1数控车床的常用规划方式数控车床的常用规划方式| 常用规划方式常用规划方式下页下页上页上页前往前往图库图库 斜床身规划的数控车床导轨倾斜角度通常选择斜床身规划的数控车床导轨倾斜角度通常选择45、60或或75，不仅可以在同等条件下，改善受力情况，而，不仅可以在同等条件下，改善受力情况，而且还可经过整体封锁式截面设计，提高床身的刚度，特别且还可经过整体封锁式截面设计，提高床身的刚度，特别是自动换刀安装的布置较方便。而平床身、立式床身规划是自动换刀安装的布置较方便。而平床身、立式床身规划的机床受构造的局限，布

31、置比较困难，限制了机床性能。的机床受构造的局限，布置比较困难，限制了机床性能。因此，斜床身规划的数控车床运用比较广泛。因此，斜床身规划的数控车床运用比较广泛。 2.2.1数控车床的常用规划方式数控车床的常用规划方式| 常用规划方式常用规划方式下页下页上页上页前往前往图库图库 在其他方面那么三种规划方式各具特点：在其他方面那么三种规划方式各具特点： 1热稳定性：当主轴箱因发热使主轴轴线产生热变热稳定性：当主轴箱因发热使主轴轴线产生热变位时，斜床身的影响最小；斜床身、立式床身因排屑性能好，位时，斜床身的影响最小；斜床身、立式床身因排屑性能好，受切屑产生的热量影响也小。受切屑产生的热量影响也小。 2

32、运动精度：平床身规划由于刀架程度布置，不受运动精度：平床身规划由于刀架程度布置，不受刀架、滑板自重的影响，容易提高定位精度；立式床身受自重刀架、滑板自重的影响，容易提高定位精度；立式床身受自重的影响最大，有时需求加平衡机构消除；斜床身介于两者之间。的影响最大，有时需求加平衡机构消除；斜床身介于两者之间。2.2.1数控车床的常用规划方式数控车床的常用规划方式| 常用规划方式常用规划方式下页下页上页上页前往前往图库图库 3加工制造加工制造 ： 平床身的加工工艺性较好，部件精度平床身的加工工艺性较好，部件精度较容易保证。另外，平床身机床工件分量产生的变形方向竖直较容易保证。另外，平床身机床工件分量产

33、生的变形方向竖直向下，它和刀具运动方向垂直，对加工精度的影响较小；立式向下，它和刀具运动方向垂直，对加工精度的影响较小；立式床身产生的变形方向正好沿着运动方向，对精度影响最大；斜床身产生的变形方向正好沿着运动方向，对精度影响最大；斜床身介于两者之间。床身介于两者之间。 4操作、防护、排屑性能操作、防护、排屑性能 ：斜床身的察看角度最好、：斜床身的察看角度最好、工件的调整比较方便，平床身有刀架的影响，加上滑板突出前工件的调整比较方便，平床身有刀架的影响，加上滑板突出前方，察看、调整较困难。但是，在大型工件和刀具的装卸方面，方，察看、调整较困难。但是，在大型工件和刀具的装卸方面，平床身因其敞开面宽

34、，起吊容易，装卸比较方便。立式床身因平床身因其敞开面宽，起吊容易，装卸比较方便。立式床身因切屑可以自在落下，排屑性能最好，导轨防护也较容易。在防切屑可以自在落下，排屑性能最好，导轨防护也较容易。在防护罩的设计上，斜床身和立式床身构造较简单，安装也比较方护罩的设计上，斜床身和立式床身构造较简单，安装也比较方便；而平床身那么需求三面封锁，构造较复杂，制造本钱较高。便；而平床身那么需求三面封锁，构造较复杂，制造本钱较高。2.2.2卧式数控镗铣床卧式加工中心的常用规卧式数控镗铣床卧式加工中心的常用规划方式划方式 卧式数控镗铣床卧式加工中心的规划方卧式数控镗铣床卧式加工中心的规划方式种类较多，其主要区别

35、在于立柱的构造方式种类较多，其主要区别在于立柱的构造方式和式和X、Z坐标轴的挪动方式上坐标轴的挪动方式上Y轴挪动方轴挪动方式无区别。式无区别。 单立柱单立柱框架构造双立柱框架构造双立柱图图2-2卧式数控镗铣床卧式加工中心常见的规划方式卧式数控镗铣床卧式加工中心常见的规划方式|常用的立柱常用的立柱下页下页上页上页前往前往图库图库 Z坐标轴的挪动方式有义务台挪动式图坐标轴的挪动方式有义务台挪动式图2-2a、b和立柱挪动和立柱挪动式图式图2-2c两种。以上根本方式经过不同组合，还可以派生其两种。以上根本方式经过不同组合，还可以派生其他多种变形，如他多种变形，如X、Z两轴都采用立柱挪动，义务台完全固定

36、的构两轴都采用立柱挪动，义务台完全固定的构造方式；或造方式；或X轴为立柱挪动、轴为立柱挪动、Z轴为义务台挪动的构造方式等。轴为义务台挪动的构造方式等。2.2.2卧式数控镗铣床卧式加工中心的常用规卧式数控镗铣床卧式加工中心的常用规划方式划方式 下页下页上页上页前往前往图库图库 在图在图2-2所示的三种中、小规格卧式数控镗铣床卧式加工中心所示的三种中、小规格卧式数控镗铣床卧式加工中心常见的规划方式中，图常见的规划方式中，图2-2a所示的构造方式和传统的卧式镗床一所示的构造方式和传统的卧式镗床一样，多见于早期的数控机床或数控化改造的机床；图样，多见于早期的数控机床或数控化改造的机床；图2-2b所示的

37、所示的采用了框架构造双立柱、采用了框架构造双立柱、Z轴义务台挪动式规划，为中、小规格卧轴义务台挪动式规划，为中、小规格卧式数控机床常用的构造方式。图式数控机床常用的构造方式。图2-2c所示的采用了所示的采用了T形床身、框架形床身、框架构造双立柱、立柱挪动式构造双立柱、立柱挪动式Z轴规划，为卧式数控机床典型构造。轴规划，为卧式数控机床典型构造。 框架构造双立柱采用了对称构造，主轴箱在两立柱中间上、下框架构造双立柱采用了对称构造，主轴箱在两立柱中间上、下运动，与传统的主轴箱侧挂式构造相比，大大提高了构造刚度。运动，与传统的主轴箱侧挂式构造相比，大大提高了构造刚度。另外，主轴箱是从左、右两导轨的内侧

38、进展定位，热变形产生的另外，主轴箱是从左、右两导轨的内侧进展定位，热变形产生的主轴轴线变位被限制在垂直方向上，因此，可以经过对主轴轴线变位被限制在垂直方向上，因此，可以经过对Y轴的补偿，轴的补偿，减小热变形的影响。减小热变形的影响。2.2.2卧式数控镗铣床卧式加工中心的常用规卧式数控镗铣床卧式加工中心的常用规划方式划方式 下页下页上页上页前往前往图库图库 T形床身规划可以使义务台沿床身做形床身规划可以使义务台沿床身做X 方向挪动时，在全行程方向挪动时，在全行程范围内，义务台和工件完全支承在床身上，因此，机床刚性好，范围内，义务台和工件完全支承在床身上，因此，机床刚性好，义务台承载才干强，加工精

39、度容易得到保证。而且，这种构造可义务台承载才干强，加工精度容易得到保证。而且，这种构造可以很方便地添加以很方便地添加X轴行程，便于机床种类的系列化、零部件的通用轴行程，便于机床种类的系列化、零部件的通用化和规范化。化和规范化。 立柱挪动式构造的优点是：首先，这种方式减少了机床的构造立柱挪动式构造的优点是：首先，这种方式减少了机床的构造层次，使床身上只需回转义务台、义务台，共三层构造，它比传层次，使床身上只需回转义务台、义务台，共三层构造，它比传统的四层十字义务台，更容易保证大件构造刚性；同时又降低了统的四层十字义务台，更容易保证大件构造刚性；同时又降低了工件的装卸高度，提高了操作性能。其次，工

40、件的装卸高度，提高了操作性能。其次，Z轴的挪动在后床身上轴的挪动在后床身上进展，进给力与轴向切削力在同一平面内，接受的扭曲力小，镗进展，进给力与轴向切削力在同一平面内，接受的扭曲力小，镗孔和铣削精度高。此外，由于孔和铣削精度高。此外，由于Z轴的导轨的承重是固定不变的，它轴的导轨的承重是固定不变的，它不随工件分量改动而改动，因此有利于提高不随工件分量改动而改动，因此有利于提高Z轴的定位精度和精度轴的定位精度和精度的稳定性。但是，由于的稳定性。但是，由于Z轴承载较重，对提高轴承载较重，对提高Z轴的快速性不利，轴的快速性不利，这是其缺乏之处。这是其缺乏之处。2.2.3立式数控镗铣床立式加工中心的常用

41、规立式数控镗铣床立式加工中心的常用规划方式划方式 下页下页上页上页前往前往图库图库立式数控镗铣床立式加工中心的规划方式与卧式数控镗铣床立式数控镗铣床立式加工中心的规划方式与卧式数控镗铣床类似，图类似，图2-3所示的是三种常见规划方式。所示的是三种常见规划方式。 这三种规划方式中，图这三种规划方式中，图2-3a所示的构造方式是常见的义所示的构造方式是常见的义务台挪动式数控镗铣床立式加工中心的规划，为中、小规格务台挪动式数控镗铣床立式加工中心的规划，为中、小规格机床的常用构造方式；图机床的常用构造方式；图2-3b所示的采用了所示的采用了T形床身，形床身，X、Y、Z三三轴都是立柱挪动式的规划，多见于

42、长床身大轴都是立柱挪动式的规划，多见于长床身大X轴行程或采用交轴行程或采用交换义务台的立式数控机床。这三种规划方式的构造特点，根本和换义务台的立式数控机床。这三种规划方式的构造特点，根本和卧式数控镗铣床卧式加工中心的对应构造一样。卧式数控镗铣床卧式加工中心的对应构造一样。 同样，以上根本方式经过不同组合，还可以派生其他多种变同样，以上根本方式经过不同组合，还可以派生其他多种变形，如形，如X、Z两轴都采用立柱挪动、义务台完全固定的构造方式，两轴都采用立柱挪动、义务台完全固定的构造方式，或或X轴为立柱挪动、轴为立柱挪动、Z轴为义务台挪动的构造方式等等。轴为义务台挪动的构造方式等等。图图2-3立式数

43、控镗铣床立式加工中心常见的规划方式立式数控镗铣床立式加工中心常见的规划方式2.2.4数控机床交换义务台的规划数控机床交换义务台的规划 下页下页上页上页前往前往图库图库 为了提高数控机床的加工效率，在加工中心上经常采用双交换为了提高数控机床的加工效率，在加工中心上经常采用双交换义务台，进展工件的自动交换，以进一步缩短辅助加工时间，提义务台，进展工件的自动交换，以进一步缩短辅助加工时间，提高机床效率。高机床效率。 图图2-4a是挪动式双交换义务台规划图，用于义务台挪动是挪动式双交换义务台规划图，用于义务台挪动式加工中心。对于图示的初始外形，其义务过程是：首先在式加工中心。对于图示的初始外形，其义务

44、过程是：首先在工工位义务台上装上工件，交换开场后，位义务台上装上工件，交换开场后，X轴自动运动到轴自动运动到工位的位置，工位的位置，并松开义务台夹紧机构；交换机构经过液压缸或辅助电动机将机并松开义务台夹紧机构；交换机构经过液压缸或辅助电动机将机床上的义务台拉到床上的义务台拉到工位上；工位上；X轴再自动运动到轴再自动运动到工位的位置，交工位的位置，交换机构将装有工件的换机构将装有工件的工位义务台送到机床上，并夹紧。在机床工位义务台送到机床上，并夹紧。在机床进展工件加工的同时，操作者可以在进展工件加工的同时，操作者可以在工位装卸工件，预备第二工位装卸工件，预备第二次交换。这样就使得工件的装卸和机床

45、加工可以同时进展，节省次交换。这样就使得工件的装卸和机床加工可以同时进展，节省了加工辅助时间，提高了机床的效率。了加工辅助时间，提高了机床的效率。图图2-4所示的是两种常见的双交换义务台规划方式所示的是两种常见的双交换义务台规划方式2.2.4数控机床交换义务台的规划数控机床交换义务台的规划 下页下页上页上页前往前往图库图库 图图2-4b 是回转式双交换义务台规划图，用于立柱挪动是回转式双交换义务台规划图，用于立柱挪动式加工中心。其义务过程是：首先在式加工中心。其义务过程是：首先在工位装卸工位义务工位装卸工位义务台上装上工件，交换开场后，台上装上工件，交换开场后，工位加工工位的义务台夹工位加工工

46、位的义务台夹紧机构自动松开；交换回转台抬起，进展紧机构自动松开；交换回转台抬起，进展180 回转，将回转，将工位工位上义务台转到上义务台转到工位的位置，并夹紧。在机床进展工件加工的工位的位置，并夹紧。在机床进展工件加工的同时，操作者可以在同时，操作者可以在工位装卸工件，预备第二次交换。工位装卸工件，预备第二次交换。 回转式双交换义务台的优点是交换速度快，定位精度高；回转式双交换义务台的优点是交换速度快，定位精度高；对冷却、切屑的防护容易；缺陷是构造较复杂，占地面积大。对冷却、切屑的防护容易；缺陷是构造较复杂，占地面积大。2.2.4数控机床交换义务台的规划数控机床交换义务台的规划 下页下页上页上

47、页前往前往图库图库 此外，还有一种经过双义务区，进展工件交换的规划方此外，还有一种经过双义务区，进展工件交换的规划方式如图式如图2-5所示，多用于长床身所示，多用于长床身X轴行程在轴行程在1500mm以以上，且上，且X、Y、Z三轴都是立柱挪动式的加工中心上。它的根三轴都是立柱挪动式的加工中心上。它的根本构造和立柱挪动式机床完全一样，区别仅在于利用中间防护，本构造和立柱挪动式机床完全一样，区别仅在于利用中间防护，使机床原义务台分成了两个相对独立的操作区域。其义务过程使机床原义务台分成了两个相对独立的操作区域。其义务过程是：立柱首先运动到是：立柱首先运动到区，对安装在该区的零件进展正常加工；区，对

48、安装在该区的零件进展正常加工；与此同时，操作者可以在与此同时，操作者可以在区装卸工件。在区装卸工件。在区的零件加工完区的零件加工完成后，经过成后，经过X轴的快速挪动，将立柱运动到轴的快速挪动，将立柱运动到区，进展区，进展区零区零件的加工；操作者可以在件的加工；操作者可以在区装卸工件，如此循环。机床经过区装卸工件，如此循环。机床经过电气控制系统实现严峻的互锁，对于加工区的防护门也需求经电气控制系统实现严峻的互锁，对于加工区的防护门也需求经过机电联锁安装予以封锁，确保机床的平安性、可靠性。过机电联锁安装予以封锁，确保机床的平安性、可靠性。 图图2-5 双义务区交换的规划图双义务区交换的规划图2.2

49、.5高速加工数控机床的特殊规划高速加工数控机床的特殊规划 下页下页上页上页前往前往图库图库图图2-6 高速加工机床规划高速加工机床规划1-X轴导轨轴导轨 2-内框内框 3-主轴箱主轴箱 4-Y轴导轨轴导轨立式数控机床采用的固定门式立柱规划方式立式数控机床采用的固定门式立柱规划方式卧式数控机床采用的卧式数控机床采用的“内外双框架构造规划内外双框架构造规划 即即“箱中箱箱中箱Box in Box)构造构造| 常用规划方式常用规划方式2.2.6虚拟轴机床虚拟轴机床 下页下页上页上页前往前往图库图库图图2-7虚拟轴机床虚拟轴机床立式规划方式立式规划方式卧式规划方式卧式规划方式| 常用规划方式常用规划方

50、式2.3 数控机床的主传动系统数控机床的主传动系统|主传动的根本要求和变速方式主传动的根本要求和变速方式|主轴的联接方式主轴的联接方式 |主轴部件的支承主轴部件的支承|电主轴与高速主轴系统电主轴与高速主轴系统|主轴部件的构造主轴部件的构造 下页下页上页上页前往前往图库图库2.3.1主传动的根本要求和变速方式主传动的根本要求和变速方式下页下页上页上页前往前往图库图库 数控机床和普通机床一样，主传动系统也必需经过变速，数控机床和普通机床一样，主传动系统也必需经过变速，才干使主轴获得不同的传送，以顺应不同的加工要求，并且，在才干使主轴获得不同的传送，以顺应不同的加工要求，并且，在变速的同时，还要求传

51、送一定的功率和变速的同时，还要求传送一定的功率和 足够的转矩，满足切削足够的转矩，满足切削的需求。的需求。 | 数控机床作为高度自动化的设备，它对主传动系统的根本数控机床作为高度自动化的设备，它对主传动系统的根本要求有以下几点：要求有以下几点：| 1)为了到达最正确的切削效果，普通都应在最正确的切为了到达最正确的切削效果，普通都应在最正确的切削条件下义务，因此，主轴普通都要求能自动实现无级变速。削条件下义务，因此，主轴普通都要求能自动实现无级变速。| 2)要求机床主轴系统必需具有足够高的转速和足够大的要求机床主轴系统必需具有足够高的转速和足够大的功率，以顺应高效、高速的加工需求。功率，以顺应高

52、效、高速的加工需求。2.3.1主传动的根本要求和变速方式主传动的根本要求和变速方式下页下页上页上页前往前往图库图库|主传动的变速方主传动的变速方式式 主传动的无极变速通常有以下三种方法：主传动的无极变速通常有以下三种方法： 1)采用交流主轴驱动系统实现无级变速传动，在早期的数控采用交流主轴驱动系统实现无级变速传动，在早期的数控机床或大型数控机床主轴功率超越机床或大型数控机床主轴功率超越100KW上，也有采用直流上，也有采用直流主轴驱动系统的情况。主轴驱动系统的情况。 2)在经济性、普及性数控机床上，为了降低本钱，可以采用在经济性、普及性数控机床上，为了降低本钱，可以采用变频带变频电动机或普通交

53、流电动机实现无级变速的方式。变频带变频电动机或普通交流电动机实现无级变速的方式。 3)在高速加工机床上，广泛运用主轴和电动机一体化的新颖在高速加工机床上，广泛运用主轴和电动机一体化的新颖功能部件功能部件-电主轴。电主轴的电动机转子和主轴一体，无须任何传电主轴。电主轴的电动机转子和主轴一体，无须任何传动件，可以使主轴到达每分钟数万转，甚至十几万转的高速。动件，可以使主轴到达每分钟数万转，甚至十几万转的高速。 但是，不论采用任何方式，数控机床的主传动系统构造都要但是，不论采用任何方式，数控机床的主传动系统构造都要比普通机床简单得多。比普通机床简单得多。2.3.1主传动的根本要求和变速方式主传动的根

54、本要求和变速方式下页下页上页上页前往前往图库图库 3)为了降低噪声、减轻发热、减少振动，主传动系统应为了降低噪声、减轻发热、减少振动，主传动系统应简化构造，减少传动件。简化构造，减少传动件。 4)在加工中心上，还必需具有安装道具和刀具交换所需在加工中心上，还必需具有安装道具和刀具交换所需求的自动夹紧安装，以及主轴定向准停安装，以保证刀具和求的自动夹紧安装，以及主轴定向准停安装，以保证刀具和主轴、刀库、机械手的正确啮合。主轴、刀库、机械手的正确啮合。 5)为了扩展机床的功能，实现对为了扩展机床的功能，实现对C轴的控制，主轴还需轴的控制，主轴还需安装位置检测安装，以便实现对主轴位置的控制。安装位置

55、检测安装，以便实现对主轴位置的控制。2.3.2主轴的联接方式主轴的联接方式用辅助机械变速机构结合用辅助机械变速机构结合 定传动比的联接方式定传动比的联接方式 采用电主轴采用电主轴 | 常用联接方式常用联接方式下页下页上页上页前往前往图库图库2.3.2主轴的联接方式主轴的联接方式|用辅助机械变速机构结合用辅助机械变速机构结合下页下页上页上页前往前往图库图库 在大、中型数控机床上，为了使主轴在低速时获得大转矩在大、中型数控机床上，为了使主轴在低速时获得大转矩和扩展恒功率调速范围，通常在运用无级变速传动的根底上，和扩展恒功率调速范围，通常在运用无级变速传动的根底上，在添加两级或三级辅助机械变速机构作

56、为补充。经过分段变速在添加两级或三级辅助机械变速机构作为补充。经过分段变速方式，确保低速时的大扭矩，扩展恒功率调速范围，满足机床方式，确保低速时的大扭矩，扩展恒功率调速范围，满足机床重切削时对扭矩的要求。重切削时对扭矩的要求。 辅助机械变速机构的构造、原理和普通机床一样，可以经过辅助机械变速机构的构造、原理和普通机床一样，可以经过电磁离合器、液压或气动带动滑移齿轮等方式实现。辅助变速的电磁离合器、液压或气动带动滑移齿轮等方式实现。辅助变速的动作控制，可以经过数控系统的动作控制，可以经过数控系统的“自动传动级变换功能自动实自动传动级变换功能自动实现。辅助机械变速机构的变速比应根据实际机床的参数进

57、展选择，现。辅助机械变速机构的变速比应根据实际机床的参数进展选择，并尽可以坚持功率曲线的延续。并尽可以坚持功率曲线的延续。 图图2-82.3.2主轴的联接方式主轴的联接方式|定传动比的联接方式定传动比的联接方式下页下页上页上页前往前往图库图库 在小型数控机床上，主电动机和主轴普通采用定传动比的在小型数控机床上，主电动机和主轴普通采用定传动比的结合方式，或是主电动机和主轴直接衔接的方式。在运用定传结合方式，或是主电动机和主轴直接衔接的方式。在运用定传动比传动时，为了降低噪声与振动，通常采用动比传动时，为了降低噪声与振动，通常采用V带和同步皮带带和同步皮带传动。电动机和主轴直接衔接的方式，可以大大

58、简化主轴传动传动。电动机和主轴直接衔接的方式，可以大大简化主轴传动系统的构造，有效提高主轴刚度和可靠性。但是，其主轴的输系统的构造，有效提高主轴刚度和可靠性。但是，其主轴的输出转矩、功率、恒功率调速范围决议于主电动机本身。另外，出转矩、功率、恒功率调速范围决议于主电动机本身。另外，主电动机的发热对主轴的精度有一定的影响。主电动机的发热对主轴的精度有一定的影响。2.3.2主轴的联接方式主轴的联接方式|采用电主轴采用电主轴下页下页上页上页前往前往图库图库 在高速加工机床上，大多数运用电动机转子和主轴一体的在高速加工机床上，大多数运用电动机转子和主轴一体的电主轴，可以使主轴到达每分钟数万转、甚至十几

59、万转的高速，电主轴，可以使主轴到达每分钟数万转、甚至十几万转的高速，主轴传动系统的构造更简单，刚性更好。主轴传动系统的构造更简单，刚性更好。 车床用电主轴车床用电主轴铣床用电主轴铣床用电主轴2.3.3主轴部件的支承主轴部件的支承锥孔双列圆柱滚子轴承锥孔双列圆柱滚子轴承 双列推力角接触球轴承双列推力角接触球轴承 双列圆锥滚子轴承双列圆锥滚子轴承带凸肩的双列圆锥滚子轴承带凸肩的双列圆锥滚子轴承 | 常用主轴轴承常用主轴轴承下页下页上页上页前往前往图库图库 主轴部件是数控机床的关键部件之一，它直接影响机床的主轴部件是数控机床的关键部件之一，它直接影响机床的加工质量。主轴部件包括主轴的支承、安装在主轴

60、上的传动零加工质量。主轴部件包括主轴的支承、安装在主轴上的传动零件等。件等。 图图2-9主轴常用的几种滚动轴承主轴常用的几种滚动轴承 滚动轴承的精度有滚动轴承的精度有E级级(高级高级)、D级级(精细级精细级)、C级级(特精级特精级)、B级级(超精级超精级)四种等级。前轴承的精度普通比后轴承高一个精度四种等级。前轴承的精度普通比后轴承高一个精度等级。数控机床前支承通常采用等级。数控机床前支承通常采用B、C级精度的轴承级精度的轴承,后支承那么后支承那么常采用常采用C、D级。级。 2.3.3主轴部件的支承主轴部件的支承采用后端定位采用后端定位,推力轴承布置在后支承的两侧推力轴承布置在后支承的两侧,轴