4数控机床的机械结构

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级二级二级二级二级二级二级二级二级二级二级,第三级,第四级,第五级,*,第4章,数,数,控,控机床,的,的机械,结,结构,数控机,床,床的机,械,械结构,与,与普通,机,机床相,比,比有相,似,似之处,，,，但其,工,工艺特,点,点对数,控,控机床,的,的机械,结,结构提,出,出了更,高,高的要,求,求。,本章对,数,数控机,床,床机械,机,机构的,特,特点进,行,行较为,全,全面的,阐,阐述。,重,重点对,数,数控机,床,床的主,传,传动系,统,统、导,轨,轨及进,给,给传动,系,系统进,行,行详细,介,介绍。,2,4.1,数,数,控,控机床,机,机械结,构,构的主,要,要特点,4.1.1,数,数控,机,机床的,主,主要工,艺,艺特点,(1),自,自动化,程,程度高,、,、柔性,好,好：数,控,控机床,可,可以自,动,动控制,各,各运动,部,部件的,动,动作顺,序,序，自,动,动变速,，,，以及,实,实现多,坐,坐标联,动,动加工,，,，因而,还,还能完,成,成一般,机,机床难,以,以完成,的,的复杂,型,型面加,工,工。当,改,改变加,工,工工件,时,时，只,需,需要改,变,变加工,程,程序，,因,因此能,实,实现单,件,件、小,批,批生产,的,的加工,自,自动化,。,。,(2),加,加工精,度,度高、,质,质量稳,定,定：数,控,控机床,是,是根据,数,数控加,工,工程序,自,自动进,行,行加工,的,的，因,而,而可以,避,避免人,为,为的误,差,差，自,动,动保证,稳,稳定的,加,加工精,度,度。此,外,外，在,计,计算机,控,控制的,数,数控机,床,床上，,还,还可以,利,利用软,件,件进行,精,精度校,正,正和工,件,件误差,补,补偿，,进,进一步,提,提高加,工,工精度,。,。,(3)生,产,产效率高,：,：数控机,床,床采用了,高,高转速、,大,大进给量,，,，有大的,切,切削功率,，,，可同时,实,实现粗、,精,精加工，,加,加之无需,工,工序间的,检,检验与测,量,量，因而,生,生产效率,可,可大大提,高,高。在采,用,用自动换,刀,刀的数控,机,机床(加,工,工中心),上,上，工序,可,可以高度,集,集中，工,件,件在一次,装,装夹后可,以,以完成工,件,件各面的,钻,钻、铣、,镗,镗、攻螺,纹,纹等的加,工,工，因而,适,适合于加,工,工表面多,，,，相互位,置,置精度要,求,求高的工,件,件，生产,效,效率可显,著,著提高，,生,生产周期,也,也可大大,缩,缩短。,3,4.1.2 对,数,数控机床,机,机械结构,提,提出的要,求,求,数控机床,的,的上述特,点,点，对其,机,机械结构,提,提出了更,高,高的要求,，,，主要有,以,以下几个,方,方面。,1.,高,高,刚,刚,度,度,2.,高,高,抗,抗,振,振,性,性,3.,减,减,少,少,机,机,床,床,的,的,热,热,变,变,形,形,4.,提,提,高,高,进,进,给,给,运,运,动,动,的,的,动,动,态,态,性,性,能,能,和,和,定,定,位,位,精,精,度,度,4,4.2,数,数,控,控,机,机,床,床,的,的,主,主,要,要,组,组,成,成,部,部,分,分,及,及,其,其,结,结,构,构,简,简,介,介,4.2.1,数,数控,机,机床的,主,主要组,成,成部分,数控机,床,床的主,要,要组成,部,部分与,普,普通机,床,床相类,似,似，包,括,括以下,几,几个组,成,成部分,：,：,主传动,系,系统及,主,主轴部,件,件,使,使刀具(或工,件,件)产,生,生主切,削,削运动,。,。,进给传,动,动系统,使,工,工件(,或,或刀具)产生,进,进给运,动,动并实,现,现定位,。,。,基础件,床,身,身、立,柱,柱、滑,座,座、工,作,作台等,。,。,其他辅,助,助装置,如,液,液压、,气,气动、,润,润滑、,切,切削液,等,等系统,及,及装置,。,。,图4.1为一,台,台小型,立,立式加,工,工中心,的,的外形,图,图。,5,4.2.2,主,主传,动,动系统,及,及主轴,部,部件,机床的,主,主传动,系,系统将,电,电动机,的,的扭矩,或,或功率,传,传递给,主,主轴部,件,件，使,安,安装在,主,主轴内,的,的工件,或,或刀具,实,实现主,切,切削运,动,动。主,传,传动系,统,统和主,轴,轴部件,一,一般都,设,设计成,一,一个主,轴,轴箱。,1.,主,主轴箱,的,的机械,结,结构,加工中,心,心的主,轴,轴箱由,于,于要沿,z,轴方向,运,运动，,因,因此要,求,求主传,动,动系统,的,的传动,件,件尽量,少,少、结,构,构紧凑,、,、运动,轻,轻便。,一,一般采,用,用了无,级,级调速,电,电动机,直,直接带,动,动主轴,回,回转，,或,或经12级,变,变速传,动,动主轴,，,，图4.2为,某,某加工,中,中心主,轴,轴箱的,机,机械结,构,构图。,2.,主,主轴准,停,停装置,某加工,中,中心主,轴,轴准停,装,装置的,工,工作原,理,理如图4.3,所,所示。,6,4.2.3,进,进给,传,传动系,统,统,数控机,床,床的进,给,给传动,系,系统与,一,一般的,机,机床有,着,着本质,上,上的差,别,别，它,是,是进给,伺,伺服系,统,统的一,个,个重要,组,组成部,分,分。由,数,数控系,统,统发出,的,的速度,和,和位移,指,指令信,号,号经过,伺,伺服驱,动,动装置,和,和进给,传,传动系,统,统，可,以,以使工,作,作台或,刀,刀架实,现,现要求,的,的进给,运,运动和,精,精确的,定,定位，,自,自动完,成,成切削,过,过程。,大,大部分,数,数控机,床,床带有23,个,个直线,进,进给运,动,动，有,的,的还带,有,有圆周,进,进给运,动,动。典,型,型的直,线,线进给,运,运动的,进,进给系,统,统机械,结,结构的,示,示意图,如,如图4.4所,示,示。,7,4.2.4,自,自动,换,换刀装,置,置,1.,简,简介,(1),自,自动换,刀,刀装置,应,应满足,的,的要求,：,：自动,换,换刀装,置,置的功,能,能就是,储,储备一,定,定数量,的,的刀具,，,，并完,成,成在加,工,工过程,中,中的自,动,动更换,刀,刀具。,自,自动换,刀,刀装置,应,应当满,足,足换刀,时,时间短,、,、刀具,重,重复定,位,位精度,高,高、有,足,足够的,刀,刀具储,存,存量、,刀,刀库体,积,积小以,及,及安全,可,可靠等,基,基本要,求,求。,(2),自,自动换,刀,刀装置,的,的主要,形,形式：,各,各类数,控,控机床,的,的自动,换,换刀装,置,置的结,构,构取决,于,于机床,的,的型式,、,、工艺,范,范围以,及,及刀具,的,的种类,和,和数量,等,等。,2.,刀,刀库,刀库是,自,自动换,刀,刀装置,中,中最主,要,要的部,件,件之一,，,，其容,量,量、布,局,局以及,具,具体结,构,构对数,控,控机床,的,的设计,有,有很大,影,影响。,(1),刀,刀库,的,的存储,量,量,(2),刀,刀库,的,的形式,(3),选,选刀,方,方法,8,4.3,数,数,控,控机床,的,的导轨,4.3.1,对,对导,轨,轨的基,本,本要求,导轨应,满,满足以,下,下基本,要,要求。,(1),导,导向,精,精度：,是,是指机,床,床的运,动,动部件,沿,沿导轨,移,移动时,的,的直线,性,性和它,与,与有关,基,基面之,间,间相互,位,位置的,准,准确性,。,。无论,在,在空载,时,时还是,在,在切削,加,加工时,，,，导轨,都,都应有,足,足够的,导,导向精,度,度。影,响,响导向,精,精度的,主,主要因,素,素包括,导,导轨的,结,结构形,式,式、导,轨,轨的制,造,造精度,和,和装配,质,质量，,以,以及导,轨,轨和基,础,础件的,刚,刚度等,。,。,(2),精,精度,保,保持性,：,：是指,导,导轨在,长,长期使,用,用中保,持,持导向,精,精度的,能,能力。,导,导轨的,耐,耐磨性,是,是保持,精,精度的,决,决定性,因,因素，,它,它与导,轨,轨的摩,擦,擦性质,、,、导轨,的,的材料,等,等有关,。,。除了,力,力求减,少,少磨损,量,量外，,还,还应使,导,导轨面,在,在磨损,后,后能自,动,动补偿,和,和便于,调,调整。,(3),低,低速,运,运动平,稳,稳性：,运,运动部,件,件在导,轨,轨上低,速,速运动,或,或微量,移,移动时,，,，运动,应,应平稳,，,，无爬,行,行现象,。,。这一,要,要求对,数,数控机,床,床尤为,重,重要。,它,它与导,轨,轨的结,构,构类型,、,、材料,、,、润滑,条,条件等,有,有关。,要,要求导,轨,轨的摩,擦,擦系数,要,要小，,以,以减小,摩,摩擦阻,力,力。而,且,且动、,静,静摩擦,系,系数应,尽,尽量接,近,近，同,时,时还应,有,有良好,的,的阻尼,特,特性。,(4),结,结构,简,简单、,工,工艺性,好,好：要,便,便于加,工,工、装,配,配、调,整,整和维,修,修。,9,4.3.2,导,导轨,的,的分类,和,和特点,机床,上,上常,用,用的,导,导轨,，,，按,其,其接,触,触面,间,间的,摩,摩擦,性,性质,的,的不,同,同，,可,可分,为,为以,下,下三,大,大类,。,。,1.,滑,滑,动,动导,轨,轨,滑动,导,导轨,具,具有,结,结构,简,简单,、,、制,造,造方,便,便、,刚,刚度,好,好、,抗,抗振,性,性强,等,等优,点,点，,因,因此,在,在一,般,般的,机,机床,上,上应,用,用最,为,为广,泛,泛。,常,常用,的,的导,轨,轨截,面,面形,状,状有,三,三角,形,形、,矩,矩形,、,、燕,尾,尾形,及,及圆,柱,柱形,等,等四,种,种，,如,如图4.5所,示,示。,2.,滚,滚,动,动导,轨,轨,在导,轨,轨工,作,作面,间,间放,入,入滚,珠,珠、,滚,滚柱,或,或滚,针,针等,滚,滚动,体,体，,使,使导,轨,轨面,间,间成,为,为滚,动,动摩,擦,擦，,可,可以,大,大大,降,降低,摩,摩擦,系,系数,，,，提,高,高运,动,动灵,敏,敏度,。,。,3.静,压,压导轨,静压导轨,是,是在导轨,工,工作面间,通,通入具有,一,一定压强,的,的润滑油,，,，使运动,件,件浮起。,导,导轨面间,充,充满润滑,油,油形成的,油,油膜，因,而,而始终处,于,于纯液体,摩,摩擦状态,。,。,(1),开,开式静压,导,导轨,(2),闭,闭式静压,导,导轨,10,4.3.3,滚,滚动,导,导轨的,结,结构和,参,参数选,择,择原则,1.,滚,滚动导,轨,轨的结,构,构形式,(1),滚,滚珠导,轨,轨(图4.6),(2),滚,滚柱导,轨,轨(图4.7),(3),滚,滚针导,轨,轨,(4),直,直线滚,动,动导轨,块,块(副)组件,2.,滚,滚动导,轨,轨的预,紧,紧,预紧的,方,方法有,以,以下两,种,种。,(1),采,采用,过,过盈配,合,合,(2),采,采用,调,调整元,件,件,3.,滚,滚动导,轨,轨参数,选,选择原,则,则,(1),滚,滚动体,尺,尺寸和,数,数目的,选,选择,(2),滚,滚动导,轨,轨的长,度,度,4.,滚,滚动导,轨,轨的计,算,算,滚动导,轨,轨的计,算,算主要,应,应对滚,动,动体的,承,承载能,力,力进行,计,计算，,精,精密机,床,床还要,验,验算导,轨,轨的刚,度,度，使,其,其在机,床,床精度,允,允许的,范,范围内,。,。,11,4.4,进,进,给,给系统,的,的机械,传,传动机,构,构,4.4.1,对,对进,给,给系统,的,的机械,传,传动机,构,构的要,求,求,数控机,床,床进给,系,系统的,机,机械传,动,动机构,是,是指将,电,电动机,的,的旋转,运,运动变,为,为工作,台,台或刀,架,架的运,动,动的整,个,个机械,传,传动链,，,，包括,