數控技術及應用(清華版4數控機床的機械結構)

1、第4章數控機床的機械結構|14.1數控機床機械結構的主要特點4.1.1數控機床的主要工藝特點4(1)自動化程度高、柔性好：數控機床可以自動控制各運動 部件的動作順序，自動變速，以及實現多坐標聯動加工， 因而還能完成一般機床難以完成的復雜型面加工。當改變 加工工件時，只需要改變加工程序，因此能實現單件、小 批生產的加工自動化。4 (2)加工精度高、質量穩(wěn)定：數控機床是根據數控加工程序 自動進行加工的，因而可以避免人為的誤差，自動保證穩(wěn) 定的加工精度。此外，在計算機控制的數控機床上，還可 以也甩軟件進行精度校正和工件誤差補償，進一步提高加 工精度。翱齬翹薦面礬騙鎬饕隸高的工件,生(3)生產效率高：

2、數控機床采用了高轉速、大進給量，有大 胡切削功率，可同時實現粗、精加工，加之無需工序間的 檢驗與測量，因而生產效率可大大提育。在采用自動換刀 的數控機床(加工中心)上，工序可以咼度集中，工件在一次 裝夾后可以完成工件各面的鉆、鐵、堂、攻螺紋等的加工，4.1.2對數控機床機械結構提出的要求數控機床的上述特點，對其機械結構提出了更高的要求，主要有以下幾個 方面。丄I咼剛度4-2.高抗振性丄 減少機床的熱變形*4 提高進給運動的動態(tài)性能和定位 精度4.2數控機床的主要組成部分及其結構簡介4.2.1數控機床的主要組成 部分*數控機床的主要組成部分與普 通機床相類似，包括以下幾個 組成部分：検主傳動系統(tǒng)

3、及主軸部件一 使刀具（或工件）產生主 切削運動。檢進給傳動系統(tǒng)一使工件 （或刀具）產生進給運動并 實現定位。検基礎件床身、立柱、 滑座、工作臺等。検其他輔助裝置一如液壓、氣動、潤滑、切削液等系統(tǒng)及裝置。圖4.1為一臺小型立式加工中 心的外形圖。4.22主傳動系統(tǒng)及主軸部件機床的主傳動系統(tǒng)將電動機的扭矩或功率傳遞給主軸部件，使安裝在主軸內的工件或刀具實現主切削運動。主 傳動系統(tǒng)和主軸部件一般都 設計成一個主軸箱。1 主軸箱的機械結構4加工中心的主軸箱由于要沿z 軸方向運動，因此要求主傳動 系統(tǒng)的傳動件盡量少、結構緊 湊、運動輕便。一般采用了無 級調速電動機軽帶動主車世回 轉，或經12級交速傳動主

4、軸, 圖4.2為某加工中心主軸箱的 機械結構圖。7654322.主軸準停裝置翱銘聽礫裝置的工4.2.3進給傳動系統(tǒng)數控機床的進給傳動系統(tǒng)與一般的機床有著本質上的差別，它 是進給伺服系統(tǒng)的一個重要組成部分。由數控系統(tǒng)發(fā)出的速度 和位移指令信號經過伺服驅動裝置和進給傳動系統(tǒng)，可以使工 作臺或刀架實現要求的進給運動和精確的定位，自動完成切削 過程。大部分數控機床帶有23個直線進給運動，有的還帶有圓 周進給運動。典型的直線進給運動的進給系統(tǒng)機械結構的示意 圖如圖4.4所示。4.2.4自動換刀裝置4.3數控機床的導軌4.3.1對導軌的基本要求4導軌應滿足以下基本要求。(1)導向精度：是指機床的運動部件沿

5、導軌移動時的直線性 和它與有關基面之間相互位置的準確性。無論在空載時還是 在切削加工時，導軌都應有足夠的導向精度。影響導向精度 的主要因素包括昱軌的結構形式、導軌的制造精度和裝配質 量，以及導軌和墓礎件的剛度等。殺(2)精度保持性：是指導軌在長期使用中保持導向精度的能 力。導軌的耐磨性是保持精度的決定性因素，它與導軌的摩 扌塞性質、導軌的材料等有關。除了力求減少磨損量外，還應 使導軌面在磨損后能自動補償和便于調整。稅(3)低速運動平穩(wěn)性：運動部件在導軌上低速運動或微量移 動時，運動應平穩(wěn)，無爬行現象。這一要求對數控機床尤為 重要。它與導軌的結構類型、材料、潤滑條件等有關。要求 導軌的摩擦系數要

6、小，以減小摩擦阻力。而且動、靜摩擦系 數應盡量接近，同時還應有良好的阻尼特性。粉(4)結構簡單、工藝性好：要便于加工、裝配、調整和維修。II醤辟聽翳勰嬲1 滑動導軌4滑動導軌具有結構簡單、制造方 便、剛度好、抗振性強等優(yōu)點， 因此在一般的機床上應用最為廣 泛。常用的導軌截面形狀有三角 形、矩形、燕尾形及圓柱形等四 種,如鹵4.5騙喬。2. 滾動導軌4在導軌工作面司放入滾珠、滾柱 或滾針等滾動體，使導軌面間成 為滾動摩擦，可以大大降低摩擦 系數，提高運動靈敏度。3. 靜壓導軌4靜壓導軌是在導軌工作面間通入 具有一定壓強的潤滑油，使運動 件浮起。導軌面間充滿潤滑油形 成的油廈，因而始終處于純液體

7、摩擦狀悉。(1)開式靜壓導軌 (2)閉式靜壓導軌導軌的分類和特點4.3.3滾動導軌的結構和參數選擇原則1 滾動導軌的結構形式4滾珠導軌(圖4.6)(1)采用過盈配合検(2)采用調整元件3.滾動導軌參數選擇原則丄 滾動體尺寸和數目的選擇 (2)滾動導軌的長度4.滾動導軌的計算4滾動導軌的計算主要應對滾動 體的承載能力進行計算，精密 機床還要馳算導軌的剛度，使 其在機床獪度允許的范圍內。77/4.4進給系統(tǒng)的機械傳動機構4.4.1對進給系統(tǒng)的機械傳動機構的要求丄數控機床進給系統(tǒng)的機械傳動機構是指將電動機的 旋轉運動變?yōu)楣ぷ髋_或刀架的運動的整個機械傳動 鏈，包括齒輪傳動副、絲杠螺母副（或蝸桿蝸輪副）

8、 等以及它們的支承部件（軸承座等）。粕.高傳動剛度 枚2.高諧振 枚3 低摩擦 稅4 低慣量 稅5無間隙4.4.2滾珠絲杠螺母副4.4.2滾珠絲杠螺母副1 工作原理和特點結構類型3.滾珠絲杠副的支撐方式4.滾珠絲杠螺母副的選用5.滾珠絲杠副的計算4.4.3齒輪傳動副的消隙措施(1)偏心軸套調整法(2)軸向墊片調整法検(3)雙薄片齒輪墊片調整法* 2柔性調整法検這種調整法一般都采用調整彈簧彈力的方法消除齒側間隙。因而調 整之后齒側間隙仍可自動補償。在齒輪的齒厚和周節(jié)有變化的情況 下，也能保持無間隙嚙合。但這種調整法結構較復雜，傳動剛度低, 傳動平穩(wěn)性也差。4.5習題(1)數控機床的機械結構與一般機床相比，在哪些方 面提出了更高的要求？為什么？(5)為什么數控機床廣泛釆用滾動導軌?4.5習題(8) 滾動導軌中滾動體的尺寸和數目選擇的一般原則是什么？(9) 對滾動體承載能力的計算中，若不能滿足要求時，應如何處理?喙醴證進驟齡嗓轆到礬嚴度、高諧振、低(11) 為什么在數控機床的進給系統(tǒng)中，普遍釆用滾珠絲杠副?(12) 比較滾珠絲杠副中滾珠的兩種不同循環(huán)方式的結構區(qū)別和特點，各適 用于何種場合？(13) 滾珠絲杠副為什么要預緊？常用的預緊方式有哪幾種？它們之間有何 區(qū)別？(