数控机床的机械结构课件

1、第二章数控机床的机械结构，第一，PPT学习交流，第一节数控机床结构的组成和特点，第一，数控机床结构的主要组成部分下图是小型立式加工中心的示意图。2，PPT学习交换，第一节数控机床结构的组成和特点，第一，数控机床的主要组成部分数控机床的主要组成部分类似于普通机床，包括以下组成部分：(1)主驱动系统和主轴零件导致刀具(或工件)产生主切削运动。(2)进给系统使工件(或刀具)创建进给运动并保持其位置。(3)基本床、柱、滑座、工作台等。(4)液压、气动、润滑、切削液等其他辅助装置和装置。3，PPT学习交流，第一节CNC机床结构的组成和特点，第一，CNC机床的主要组成部分1，主要组成部分：主传动装置，进给

2、驱动器，工作台，床等。2、辅助设备：杂志、自动换刀设备、润滑设备、冷却设备、芯片拆卸设备等；4、PPT学习交流，CNC机床结构第一节的构成和特性；2、CNC机床机械结构的主要特性：1、高静态、动态刚度和良好隔振机机床变形引起的误差，一般很难通过调整和补偿方法彻底解决。要满足数控机床的效率、高精度、高可靠性和自动化要求，必须比普通机床具有更高的精密刚度。此外，为了充分发挥机器的效率，增加切削量，必须提高机器的冲击耐受性，避免切削时产生的共振和颤振。提高机构的动态刚度是提高机床抗冲击能力的基本方法。5，PPT学习交流，第一节数控机床结构的构成和特点，第二，数控机床结构的主要特点：2，优秀热稳定性机

3、床的热变性是影响机床加工精度的主要因素之一。Cnc机床的主轴转速、高速进给速度比普通机床快得多，连续运行时间长，因此电动机、螺钉、轴承、导轨的热量进一步加剧，加上高速切削产生的芯片等影响，使CNC机床的热变性影响比普通机床严重得多。高级CNC系统具有热变性补偿功能，但不能完全消除热变性对加工精度的影响，CNC机床也必须采取必要的措施，使机器的热变性降至最低。6，PPT学习交换，第一节数控机床结构的构成和特点，第二，数控机床结构的主要特点：3，传动系统结构简化了伺服进给系统的使用，可以通过主轴调速系统实现主轴自动变速。马达可以直接连接主轴和滚珠丝杠，齿轮、轴零件和轴承的数量大大减少。因此，在机械

4、结构中，通常数控机床的主轴箱、进给传动结构非常简单。操作时，操作者必须通过手柄进行调整和变速，操作机制比一般机床简单得多。7，PPT学习交流，第一节数控机床结构的构成和特点，第二，数控机床结构的主要特点：4，高传动效率，无间隙传动数控机床高速，高精度加工，简化机械结构，同时对机械传动装置和组件要求更高。高效、无间隙驱动和零件广泛应用于数控机床。例如：滚珠丝杠副、塑料滑轨、静压导轨、直线滚动导轨等高效运行零件，可以减少进给系统的摩擦阻力，提高传动效率。还可以平滑运动并提高位置精度。，8，PPT学习交换，第一节CNC机床结构的构成和特性，第二，CNC机床结构的主要特征：5，使用低摩擦系数的导轨以机

5、床支架指定的方向(平行或垂直和主轴轴向)移动(三角形导轨“方向”)，在承载切削时切削6、工作台实现了满足零件加工各种要求的多种运动方式。7、刀库和自动换刀装置实现连续加工，减少换刀时间和工件装卸次数，提高生产率。8、辅助装置保护机床，提高工件质量。9，PPT学习交换，2节CNC机床的主驱动系统，1，主驱动系统的组成和特性与CNC机床和普通机床一样，主驱动系统也必须通过变速，以允许主轴不同的加工要求，在变速的同时，一定的功率传动和足够的扭矩满足切削的要求。高度自动化的设备，数控机床，对主驱动系统的基本要求有以下几点：1)为了获得最佳切削结果，通常在最佳切削条件下工作，因此通常需要主轴自动无级变速

6、。2)机床主轴系统必须具有足够的转速和足够的功率，以适应高效高速的加工需要。10，PPT学习交换，2节CNC机床的主驱动系统，1，主驱动系统的组成和特性3)为了减少噪音，减少发热，减少振动，主驱动系统需要简化结构，减少变速器部件。4)加工中心还必须有工具和主轴、刀具库、安装道具和刀具交换所需的自动夹紧装置和主轴方向退刀装置，以确保机器人的正确啮合。5)为了扩大机床的功能，实现c轴控制，还必须在主轴上安装位置检测装置，以控制主轴位置。11，PPT学习交换，第二节CNC机床的主驱动系统，1，主驱动系统的构成和特性1，构成机床的主驱动系统将电动机的扭矩或功率传递到主轴零件，使安装在主轴上的工件或刀具

7、执行主切削运动。主驱动系统和主轴部件通常设计为一个主轴箱。主要由主轴电机、变速机构、主轴等组成。12，PPT学习交换，2节CNC机床的主驱动系统，1，主驱动系统的配置和特性2，特征：1)采用直流或交流电动机，速度调节范围更大，速度快，可靠性高，无级变速，切削始终保持最佳运行状态。2)变速机制结构简单。马达可以直接连接主轴和滚珠丝杠，齿轮、轴零件和轴承的数量大大减少。3)变速快，可靠。4)主轴旋转精度高，刚度和振动可能性充分，热稳定性好，动态响应好。主轴转速快，功率大，可高效加工数控机床，高功率切削和高速切削。13，PPT学习交换，2节CNC机床的主驱动系统，2，主驱动系统的分类(变速法)1，无

8、极变速(通过皮带驱动的主驱动)主要适用于速度高，变速范围不大的小型CNC机床，电动机本身的调整足够，齿轮变速常用的同步齿形带、楔形带、v型皮带、平皮带和v型皮带。14，PPT学习交换，2节CNC机床的主驱动系统，2，主驱动系统的分类(变速方法)2，分段无极变速(带变速齿轮的主轴驱动器)，通过几对齿轮降速扩展输出扭矩，以满足主轴的输出扭矩特性要求，是大中型CNC机床常用的配置方式，低速时较大在大中型数控机床中使用的配置方法。，15，PPT学习交换，2节CNC机床的主驱动系统，2，主驱动系统的分类(变速法)3，内置调速电动机无级变速(直接由调速电动机驱动的主传动)，大大简化主轴箱和主轴结构，有效提

9、高主轴零件的刚度，但主轴输出的扭矩较小，电机热对主轴精度影响很大。16，PPT学习交流，3，CNC机床主轴部件主轴部件是CNC机床的关键部件，包括主轴、主轴支持、主轴上的安装驱动器和密封件等。1、主轴末端用于安装工具或夹紧工件，应设计为提供准确的位置、稳定的安装、牢固的连接、方便的装卸、足够的扭矩。主轴末端的结构形状已标准化。2节CNC机床的主驱动系统，17，PPT学习交换，3，CNC机床的主轴部件2，主轴支持(3种主要形式)，2节CNC机床的主驱动系统，主轴支持是主轴的应力状态，速度高度，热变形大小，支持跨度，精度，18，PPT学习交换，3，CNC机床主轴部件2，主轴支撑(3种主要形式)，2

10、节CNC机床主驱动系统，(1)双列短圆柱滚子轴承和60角接触双列推力球轴承组合，后支撑使用相反的中心推力球轴承。提高主轴的综合刚度，可以满足强力切削的要求。常用于各种数控机床主轴。19，PPT学习交换，3，CNC机床主轴部件2，主轴支持(3种主要形式)，2节CNC机床主驱动系统，(2)前支持采用高精度双列推力球轴承。向心推力轴承速度好，主轴最大速度达4000rmin，但承载能力小，适用于高速、轻负载、高精度数控机床主轴。20，PPT学习交换，3，CNC机床主轴部件2，主轴支持(3种主要形式)，2节CNC机床主驱动系统，(3)前、后支持使用双列圆锥滚子轴承。径向和轴向刚度高，能承受重负载，安装、

11、调整性能好，但主轴速度和精度有限，可用于中等精度、低速、重载的数控机床主轴。21，PPT学习交换，第3节数控机床进给驱动系统，1，进给驱动系统配置和特性数控机床进给驱动系统本质上不同，是进给伺服系统的重要组成部分。伺服驱动器和进给系统通过NC系统发送的速度和位移命令信号，实现需要表或刀架的进给运动和精确位置，使切削过程自动化。22，PPT学习交换，第3节CNC机床进给驱动器系统，1，进给驱动器系统配置和特性1配置：伺服电动机、驱动器、表或刀架、驱动器相关指南等。2，主要特性：(1)使用伺服电动机驱动器(2)摩擦小的驱动器对(3)驱动器对配备驱动器间隙调整装置(4)工作台，23，PPT学习交流，

12、第3部分数控机床的进给驱动器系统，2，滚珠丝杠螺母对，螺母(或螺钉)沿轴方向移动，因为螺钉旋转时，球会沿旋转和旋转流道旋转。1-螺钉2-滚子3-螺母4-球，25，PPT学习交换，3节CNC机床进给系统，2，滚珠丝杠螺母对1，特性：1)传输效率高，摩擦损失小。运动柔软，没有爬行。3)传输精度高，无逆时间。4)磨损少，准确度好，寿命长。5)有运动的可逆性。6)制造困难，费用高。，26，PPT学习交换，第3部分CNC机床进给驱动系统，2，滚珠丝杠螺母对2，结构(1)流道的垂直截面形状：1)单圆弧面，单圆弧面，流道的圆弧半径略大于球半径。流道和球是点接触，摩擦阻力小，变速敏感，结构工艺比较容易制造，但

13、接触刚度稍低，滚道直径间距对传递精度影响更大。27，学习PPT AC，流道的垂直截面形状，28，学习PPT AC，3节CNC机床进给驱动器系统，2，滚珠丝杠螺母对2，结构(1)流道的垂直截面形状：2)双圆弧形状，流道对径向间隙大小不敏感，外循环滚珠丝杠，30，PPT学习交换，3节CNC机床进给驱动系统，2节滚珠丝杠螺母对2，结构(2)滚珠循环方法：1)外循环，滚珠循环过程结束后，通过螺母外表面的螺旋槽或插管在螺杆螺母之间重新进入循环。插管外循环滚珠丝杠，31，PPT学习交换，3节数控机床进给驱动系统，2，滚珠丝杠螺母对2，结构(2)滚珠循环方法：1)外循环，特性：结构简单，工艺好，承载能力高，

14、但半径大小大应用最广泛，也可用于重型驱动器系统。32，PPT学习交换，3节CNC机床进给驱动系统，2，滚珠丝杠螺母对2，结构(2)滚珠循环方法：2)内部循环：安装在螺母上的反向装置连接相邻的流道，使滚珠成为单圈环。倒数2的个数等于球线圈的个数。内部循环滚珠丝杠结构，33，PPT学习交换，3节数控机床进给驱动系统，2，滚珠丝杠螺母对2，结构(2)滚珠循环方法：2)内部循环：特性：紧凑结构，刚度，良好的滚珠流动性，小摩擦，34，PPT学习交换，3节CNC机床进给传动系统，2，滚珠丝杠螺母对3，间隙调整：为了确保滚珠丝杠的反向传动精度和轴向刚度，必须消除滚珠丝杠螺母对的轴向间隙。1)垫片释压方法：调

15、整垫片厚度，使左右螺母产生轴向位移，消除间隙，产生预紧力。(右)35、PPT学习交换，第3部分CNC机床的进给系统，2、滚珠丝杠螺母对3、间隙调整1)垫片止裂方法：调整垫片厚度，以使左右螺母产生轴向位移，消除间隙，产生预压力。特点：结构简单，刚度好，但调整不方便，辊磨损时不能随时消除间隙，预紧。36，PPT学习交换，3节CNC机床进给驱动系统，2，滚珠丝杠螺母对3，间距调整2)螺纹间隙方法：使用一个螺母的外螺纹调整两个螺母相对轴的位置，以实现预压，调整，然后锁定到另一个圆螺母，如图所示。这种结构易于使用，可以随时调整，并且广泛使用。但是，预紧力大小不能精确控制，调整精度差。37，PPT学习交换，3节数控机床进给驱动系统，2，滚珠丝杠螺母对3，间距调整3)齿差齿隙法：如图所示，两个螺母的凸缘各有圆柱外齿轮，与固定在套筒两端的内环啮合，齿数分别为Z1，Z2，与齿啮合调整时移除内环，使两个螺帽以与套筒相同的方向旋转齿，然后插入内环环，这两个螺帽将产生相对角度位移。轴向位移是公式中的Z1、Z2是齿轮齿数，Ph是滚珠螺杆的引数。、3