需求预测与生产规划

1、 7.1 概述7.2 数控机床的规划特点7.3 数控机床的主运动构造7.4 进给系统的机械传动构造 7.5 数控机床的刀具交换安装 7.6 机床床身7.7 刀具系统7.8 夹具及附件第7章 数控机床机械构造及主要部件本章主要内容.7.1 概述 机床数控技术由机械技术、控制技术和外围技术三大部分组成，其中，控制技术和外围技术在前几章已做了引见，本章主要引见数控机床的机械构造及主要部件。数控机床的机床本体主要是机械传动构造及功能部件的设计可靠性在很大程度上也决议了整机的可靠性。数控机床的功能部件包括滚珠丝杆、滚动导轨、数控车床转塔刀架、加工中心的刀库和机械手等。 . 7.1.1数控机床机械构造特点

2、与普通机床相比，数控机床在构造上进展了改良，主要表如今以下几个方面：1主传动安装多采用无级变速或分段无级变速方式，可利用程序控制主轴的变向和变速，主传动具有较宽的调速范围，数控机床的机械传动构造大为简化，传动链也大大缩短。有些数控机床的主传动系统已开场采用构造紧凑及性能优良的电主轴。2为减小摩擦、消除传动间隙和获得更高的加工精度，更多地采用了高效传动部件，进给传动安装中广泛采用无间隙滚珠丝杠传动和无间隙齿轮传动，利用贴塑导轨或静压导轨来减少运动副的摩擦力，提高传动精度。有些数控机床的进给部件直接运用直线电机驱动，从而实现了高速、高灵敏度伺服驱动。3为顺应延续的自动化加工和提高加工消费率，数控机

3、床机械构造具有较高的静、动态刚度和阻尼精度，以及较高的耐磨性，而且热变形小；床身、立柱、横梁等主要支承件采用合理的截面外形，且采取一些补偿变形的措施，使其具有较高的构造刚度。4为了改善劳动条件、减少辅助时间、改善操作性、提高劳动消费率，加工中心刀库采用了刀具自动夹紧安装与自动换刀安装及自动排屑安装等辅助安装，可进展多工序、多面加工，大大提高了消费率。 . 7.1.2 数控机床对机械构造的要求根据数控机床的适用场所和机构特点，对数控机床构造提出以下要求：1较高的机床静、动刚度 2减少机床的热变形3减少运动间的摩擦和消除传动间隙4提高机床的寿命和精度坚持性5减少辅助时间和改善操作性能.数控机床的性

4、能目的种类项目含义影响精度指标定位精度数控机床工作台等移动部件在确定的终点所达到的实际位置的水平直接影响加工零件的位置精度重复定位精度同一数控机床上，应用相同程序加工一批零件所得连续质量的一致程度影响一批零件的加工一致性和稳定性分度精度分度工作台在分度时，理论要求回转的角度值和实际回转角度值的差值。影响零件加工部位的空间位置及孔系加工的同轴度分辨率指数控机床对两个相邻的分散细节间可分辨的最小间隔，即认识识别的最小单位的能力决定机床的加工精度和表面质量脉冲当量执行运动部件的移动量决定机床的加工精度和表面质量坐标轴可控轴数机床数控装置能控制的坐标数目影响机床功能、加工适应性和工艺范围联动轴数机床数

5、控装置控制的坐标轴同时到达空间某一点的坐标数目影响机床功能、加工适应性和工艺范.7.2数控机床的规划特点 数控机床的构造性能 数控机床的构造性能和规划特点.数控机床的构造性能一、对数控机床构造的根本要求： 1、有良好的静刚度、动刚度 2、有更小的热变形 3、有良好的低速运动性能 4、有更好的宜人性 .数控机床的构造性能1、有良好的静刚度、动刚度 良好的静刚度、动刚度是数控机床保证加工精度及其精度保证特性的关键要素之一。与普通机床相比，其静刚度、动刚度应提高 50% 以上。 为使数控机床具有良好的静刚度，应留意合理选择构件的构造方式，如根底件采用封锁的完好箱体构造，构件采用封锁式截面，合理选择及

6、规划隔板和筋条图 2-3、 2-4，尽量减小接合面，提高部件间接触刚度等；合理进展构造规划图 2-5；采取补偿构件变形的构造措施图 2-6。 .1、有良好的静刚度、动刚度 .1、有良好的静刚度、动刚度 提高数控机床动刚性那么可经过改善机床阻尼特性如填充阻尼资料来提高抗振性；在床身外表喷涂阻尼涂层；采用新资料如人造花岗石，混凝土等等方法实现。 . 1、提高静、动刚度的措施1提高静刚度的措施 1根底大件采用封锁整体箱形构造 2合理布置加强筋 3提高部件之间的接触刚度。2提高动刚度的措施 1改善机床的阻尼特性如填充阻尼资料 2床身外表喷涂阻尼涂层 3充分利用结合面的摩擦阻尼 4采用新资料，提高抗震性

7、.数控机床的构造性能2、有更小的热变形 数控机床加工中的摩擦等均会引起温升及变形而影响加工精度。为确保加工精度，在数控机床构造规划设计中可思索尽量采用对称构造如对称立柱等，进展强迫冷却如采用空冷机，使排屑通道对称布置等措施。 .数控机床的构造性能3、有良好的低速运动性能 数控机床各坐标轴进给运动的精度及其灵敏性亦极大地影响到零件加工精度，要提高数控机床的运动精度可采取降低执行件的质量，减小静、动摩擦系数之差，去除传动件间间隙，提高传动刚度等措施。 数控机床运动件之间的摩擦要小，要消除传动系统的间隙，到达低速时无爬行，高速时快速呼应。 .数控机床的构造性能4、有更好的宜人性 从运用数控机床的操作

8、运用角度出发，机床构造规划应有良好的人机关系如面板、操作台位置布置等和较高的环保规范。 .数控机床的规划特点 数控机床的总体构造规划应按上述要求，既满足从机床性能、加工顺应范围等内部要素思索确定各构件间位置，同时亦满足从外观、操作、管理到人机关系等外部要素思索安排机床总规划。 数控机床不同的规划方式给机床任务带来了不同的影响，从而构成不同的特点，其影响主要表如今如下几个方面： 2、不同规划有不同的运动分配及工艺范围3、不同规划有不同的机床构造性能4、不同规划影响机床操作方便程度1、不同规划顺应不同的工件外形、尺寸及分量. 第2章 数控机床构造及主要部件二、数控机床规划特点 数控机床大都采用机、

9、电、液、气一体化规划，全封锁或半封锁防护，机械构造大大简化，易于操作及实现自动化。. 如图 2-7 所示均为数控铣床，但四种规划方案顺应的工件分量、尺寸却不同。其中， (a)顺应较轻工件，( b )顺应较大尺寸工件，( c )顺应较重工件，(d )顺应更重更大工件。 1、不同规划顺应不同的工件外形、尺寸及分量. 如图 2-8 所示为数控镗铣床的三种规划方案。其中， a 主轴立式布置，上下运动，对工件顶面进展加工； b 主轴卧式布置，加工任务台上分度任务台的配合，可加工工件多个侧面； c 在 b 根底上再添加一个数控转台，可完成工件上更多内容的加工。 2、不同规划有不同的运动分配及工艺范围. 如

10、图 2-9 所示为几种数控卧式镗铣床。其中， a 、 b 为 T 形床身规划，任务台支承于床身，刚度好，任务台承载才干强； c 、 d 任务台为十字形规划，其中 c 主轴箱悬挂于单立柱一侧，使立柱受偏载， d 主轴箱装在框式立柱中间，对称规划，受力后变形小，有利于提高加工精度。 3、不同规划有不同的机床构造性能. 不同的机床规划使机床操作中不少任务如工件、刀具装卸、切屑清理、加工察看等方便程度不同。如图 2-10 为数控车床的三种不同规划方案，其中 c 为立床身，排屑最方便，切屑直接落入自动排屑的运输安装； b 为斜床身，排屑亦较方便； a 为横床身，加工察看与排屑均不易。 4、不同规划影响机

11、床操作方便程度. 第2章 数控机床构造及主要部件数控车床的规划和构造特点程度床身.第2章 数控机床构造及主要部件倾斜床身. 第2章 数控机床构造及主要部件垂直床身.第2章 数控机床构造及主要部件垂直床身. 第2章 数控机床构造及主要部件立式数控铣床2.数控铣床的规划和构造特点.第2章 数控机床构造及主要部件卧式数控铣床. 第2章 数控机床构造及主要部件龙门数控铣床. 第2章 数控机床构造及主要部件固定立柱立式加工中心3.加工中心的规划和构造特点. 第2章 数控机床构造及主要部件固定立柱立式加工中心. 第2章 数控机床构造及主要部件滑枕立式加工中心. 第2章 数控机床构造及主要部件O形整体床身立

12、式加工中心. 第2章 数控机床构造及主要部件挪动立柱卧式加工中心. 第2章 数控机床构造及主要部件挪动立柱卧式加工中心. 第2章 数控机床构造及主要部件快走丝电火花线切割机床4.数控电火花线切割机床的规划和构造特点. 第2章 数控机床构造及主要部件垂直慢走丝电火花线切割机床. 第2章 数控机床构造及主要部件. 第2章 数控机床构造及主要部件程度慢走丝电火花线切割机床. 第2章 数控机床构造及主要部件程度慢走丝电火花线切割机床. 第2章 数控机床构造及主要部件任务台挪动式电火花机床5.数控电火花成型加工机床的规划和构造特点. 第2章 数控机床构造及主要部件任务台固定式电火花机床. 第2章 数控机

13、床构造及主要部件龙门架挪动式电火花机床. 第2章 数控机床构造及主要部件7.3 数控机床的主传动系统产生主切削力一传动系统作用1.足够的转速范围2.足够的功率和扭矩3.各零部件应具有足够的精度、强度、刚度和抗振性4.噪声低、运转平稳二对主传动系统的要求. 第2章 数控机床构造及主要部件1.采用变速齿轮传动 采用少数几对齿轮降速，用液压拨叉自动变速，电机主轴仍为无级变速，并实现主轴的正反启动、停顿、制动。该方式扭矩大，噪声大，普通用于较低速加工。 2.采用同步齿形带传动 采用直流或交流主轴伺服电机，由同步齿形带传动至主轴， 该方式主轴箱及主轴构造简单，主轴部件刚性好；传动效率高、平稳、噪声小；不

14、需光滑；但由于输出扭矩小，低速性能不太好，在中档机床中运用较多。3.采用主轴电机直接驱动一体化主轴，电主轴 亦称一体化主轴、电主轴，由主轴电机直接驱动，电机、主轴合二为一，主轴为电机的转子。该方式处置好散热、光滑非常关键，普通运用于高速机床。 三主传动的变速方式. 第2章 数控机床构造及主要部件变速齿轮传动. 第2章 数控机床构造及主要部件齿形带1齿形带2齿形带3齿形带4齿形带. 第2章 数控机床构造及主要部件主轴电机直接驱动. 第2章 数控机床构造及主要部件 1.主轴轴承 2.主轴准停安装 3.刀具自动夹紧和清洁安装 4、光滑与冷却四、主轴部件. 第2章 数控机床构造及主要部件 1.主轴轴承

15、数控机床主轴轴承的支承方式、轴承资料、安装方式均不同于普通机床，其目的是保证足够的主轴精度。 2.主轴准停安装满足刀具交换时，刀柄键槽位置必需固定的要求。 四、主轴部件. 3.刀具自动夹紧和清洁安装 自动夹紧普通由液压或气压安装予以实现；而切屑去除那么是经过设于主轴孔内的紧缩空气喷嘴来实现，其孔眼分布及其角度是影响去除效果的关键。 4、光滑与冷却 低速时，采用油脂、油液循环光滑；高速时采用油雾、油气光滑方式。主轴的冷却以减少轴承及切割磁力线发热，有效控制热源为主。 四、主轴部件. 第2章 数控机床构造及主要部件数控车床主轴构造. 第2章 数控机床构造及主要部件4. 主轴的光滑、冷却方式1主轴轴

16、承光滑方式：油脂光滑、油液循环光滑、油雾光滑、油气光滑2主轴冷却方式：减少轴承及切割磁力线发热，有效地排除已产生的热量. 第2章 数控机床构造及主要部件主轴的光滑、冷却方式. 第2章 数控机床构造及主要部件7.4 数控机床进给传动系统 一进给传动系统作用 接受数控系统发出的进给脉冲，经放大和转换后驱动执行元件实现预期的运动。二对进给传动系统的要求 1.有较高的任务精度 2.呼应速度快 3.调速范围宽 4.稳定性好 5.可靠性高. 第2章 数控机床构造及主要部件滚珠丝杠螺母副+滚动导轨副. 1.步进电机伺服进给系统 普通用于经济型数控机床。 2.直流电机伺服进给系统 功率稳定，但因采用电刷，其磨

17、损导致在运用中需进展改换。普通用于中档数控机床。 3.交流电机伺服进给系统 运用极为普遍，主要用于中高档数控机床。 4.直线电机伺服进给系统 无中间传动链，精度高，进给快，无长度限制；但散热差，防护要求特别高，主要用于高速机床。 三进给传动系统种类. 第2章 数控机床构造及主要部件电机支承丝杠螺母伺服进给系统. 1.滚珠丝杠螺母副 1任务原理 2作用：将回转运动转换为直线运动 3特点：传动效率高，摩擦力小，寿命长，经预紧后可消除轴向间隙，无反向空行程，本钱高，不能自锁，尺寸不能太大。 4用途：各类中小型数控机床的直线进给四进给运动传动部件. 第2章 数控机床构造及主要部件滚珠丝杠螺母副. 第2

18、章 数控机床构造及主要部件 2.回转任务台 1作用：实现绕X、Y、Z轴的圆周进给运动 2种类：数控回转任务台、数控分度任务台. 第2章 数控机床构造及主要部件数控回转任务台. 第2章 数控机床构造及主要部件数控分度头. 3.导轨 导轨是进给系统的重要环节，是机床根本构造的要素之一。机床加工精度和运用寿命很大程度上取决于机床导轨的质量。 对导轨的要求：高的导向精度、良好的精度坚持性、良好的摩擦特性、运动平稳、高灵敏度、寿命长。. 1滑动导轨 摩擦特性好、耐磨性好、运动平稳、工艺性好、速度较低。2滚动导轨 摩擦系数小、运动轻便、位移精度和定位精度高、耐磨性好、抗震性较差、构造复杂、防护要求较高。3

19、)静压导轨. 第2章 数控机床构造及主要部件7.5 数控机床的刀具交换安装 换刀时间短，刀具反复定位精度高，足够的刀具容量，体积小，稳定可靠。一自动换刀安装作用 自动换刀安装可协助数控机床节省辅助时间，并满足在一次安装中完成多工序、工步加工要求。二对自动换刀安装的要求. 第2章 数控机床构造及主要部件 回转刀架换刀 改换主轴头换刀 机械手换刀 运用刀库的换刀 刀库与主轴相对运动换刀三换刀方式 四刀具交换安装 .普通型数控车床自动换刀安装程度床身6工位换刀安装4工位换刀安装数控车床自动换刀安装.数控车床自动换刀刀位检测安装霍尔开关检测接触码盘检测光电码盘检测另外还有位置轴编码器和步进电动机检测.

20、 1.刀库容量 10-40 塔式2.类型 盘式 链式 顺序选刀3.选刀方式 恣意选刀五刀库. 第2章 数控机床构造及主要部件盘式刀库链式刀库.7.6 数控机床床身 支承机床的零部件并保证这些零部件在加工过程中占有的准确位置。一数控机床床身作用三数控机床床身类型二对床身的要求 刚性高、抗振性好、热变形小、易于安装调整。1.铸铁2.人造大理石3.钢板焊接. 第2章 数控机床构造及主要部件7.7 刀具系统 一刀具系统作用数控车床刀具系统. 第2章 数控机床构造及主要部件二刀具系统要求1.刀片或刀具几何参数和切削参数的规范化、典型化2.刀片或刀具资料及切削参数与被加工工件资料之间的匹配3.刀片或刀具耐

21、用度及其经济寿命目的的合理性4.刀片或刀柄的定位基准的优化5.刀片或刀柄对机床主轴的相对位置精度的要求6.刀片或刀柄的转位、拆装的反复精度的要求7.刀柄强度、刚性和耐磨性的要求8.刀柄或工具系统的装机分量限制的要求9.刀片或刀柄切入位置和方向的要求10.刀片或刀柄的通用化、规格化、系列化11.整个工具系统和自动换刀系统的优化. 第2章 数控机床构造及主要部件三数控刀具的特点 此外，为减少换刀时间和方便对刀，应尽能够采用机夹刀和机夹刀片。夹紧刀片的方式要选择得比较合理，刀片最好选择涂层硬质合金刀片。目前，数控车床用得最普遍的是硬质合金刀具和高速钢刀具两种。 数控车床能兼作粗精车削，因此粗车时，要迁强度高、耐用度好的刀具，以便满足粗车时大背吃刀量、大进给量的要求。精车时，要选精度高、耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求。. 第2章 数控机床构造及主要部件四刀具系统内容 中国：GB10944-89国际：ISO7388-83美国：ANSI/ASME B5.50-1985日本：MAS403-1982德国：DIN69871-1988 1.规范. 第2章 数控机床构造及主要部件2.类型按结构来分 整体式 镶嵌式 内冷式 减振式 机夹可转位式按加工工艺来分 车刀 钻刀 （钻头） 镗刀 铣刀 . 第2章 数控机床构造及主要部件四数控刀具构造与刀具资料 1整体式2机夹式3