數(shù)控技術(shù)數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)2

數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)Chapter2Mechanical

Structureof

NCMachineTool13254數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)組成部分主運動系統(tǒng)對機械結(jié)構(gòu)的一般要求進給傳動系統(tǒng)其它輔助功能部件6本章小結(jié)1數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)組成

Components床身部件（基礎(chǔ)件、支承部件）底座、立柱、橫梁、工作臺主軸（spindle）部件進給（feeding）傳動部件輔助功能部件

氣動、潤滑、冷卻、排屑、防護等特殊功能裝置刀架或自動換刀裝置（ATC）自動托盤交換裝置（APC、AWC）刀具破損監(jiān)控、精度檢測等1數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)組成

Components1數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)組成

Components1數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)組成

Components1數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)組成

Components2對機械結(jié)構(gòu)的一般要求

GeneralRequirements安全防護和人性化的造型

合理選擇支承件的結(jié)構(gòu)形式合理選用構(gòu)件的材料合理的結(jié)構(gòu)布局采用補償變形的措施足夠的結(jié)構(gòu)剛度盡量少的熱變形減少機內(nèi)發(fā)熱改善散熱和隔熱條件合理設(shè)計機床的結(jié)構(gòu)與布局進行熱變形補償3主運動系統(tǒng)

CuttingMotionSystem主運動系統(tǒng)

指驅(qū)動主軸運動的系統(tǒng)。主軸

帶動刀具和工件旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生切削運動且消耗功率最大的運動軸。☆傳遞切削加工所需要的動力和的主運動☆控制主運動的速度大小、方向、啟停等運動狀態(tài)Spindle3主運動系統(tǒng)

CuttingMotionSystemA組成動力源電機傳動系統(tǒng)定比傳動機構(gòu)、變速裝置運動控制裝置離合器、制動器等執(zhí)行件主軸B對主主運運動動系系統(tǒng)統(tǒng)的的要要求求動力功功率高高高速強強力切切削可可達250kw調(diào)速范范圍寬寬調(diào)速范范圍100～10000無無級級調(diào)速速；恒恒功率率恒扭扭矩的調(diào)速速范圍圍；速度度穩(wěn)定定性。。控制功功能的的多樣樣化C軸控制制功能能；同同步控控制功功能；；主軸軸準停停功能能；恒恒線速速切削削功能能性能能要要求求高高電機機過過載載能能力力；；電電機機轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速波波動動要要小?。?；速速度度響響應應要要快快，，升升降降速速時時間間要要短短；；電電機機溫溫升升低低，，振振動動和和噪噪音音小??；；可可靠靠性性高高，，壽壽命命長長，，維維護護容容易易；；體體積積小小，，重重量量輕輕，，與與機機床床聯(lián)聯(lián)接接容容易易。。3主運運動動系系統(tǒng)統(tǒng)CuttingMotionSystem3主運運動動系系統(tǒng)統(tǒng)CuttingMotionSystemC配置置形形式式普通通電電機機——機機械械變變速速——主主軸軸部部件件變頻頻器器——交交流流電電機機——機機械械變變速速——主主軸軸部部件件交、、直直流流主主軸軸電電機機—同步步齒齒形形帶帶—主軸軸部部件件電主主軸軸（一一體體化化主主軸軸、、內(nèi)內(nèi)裝裝式式主主軸軸電電機機））D主軸軸部部件件端部部結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)刀具具的的裝裝夾夾支承承部部件件軸承承組組；；滾動動軸軸承承；；滑滑動動軸軸承承；；靜靜壓壓軸軸承承；；磁磁力力軸軸承承；；etc準停停裝裝置置3主運運動動系系統(tǒng)統(tǒng)CuttingMotionSystem4進給給系系統(tǒng)統(tǒng)FeedingSystemA組成成進給給系系統(tǒng)統(tǒng)協(xié)助助完完成成加加工工表表面面的的成成形形運運動動，，傳傳遞遞所所需需運運動動及及動動力力。。傳動動機機構(gòu)構(gòu)+運動動變變換換機機構(gòu)構(gòu)+導向向機機構(gòu)構(gòu)+執(zhí)行行件件（（工工作作臺臺））傳動動機機構(gòu)構(gòu)：：齒輪輪傳傳動動、、同同步步帶帶傳傳動動運動動變變換換：：絲杠杠螺螺母母副副、、蝸蝸桿桿齒齒條條副副、、齒齒輪輪齒齒條條副副等等導向向機機構(gòu)構(gòu)：：導軌軌（（滑滑動動導導軌軌、、滾滾動動導導軌軌、、靜靜壓壓導導軌軌））工作臺導軌副4進給給系系統(tǒng)統(tǒng)FeedingSystemB對進進給給系系統(tǒng)統(tǒng)的的要要求求摩擦擦力力小小采用用摩摩擦擦力力及及動動靜靜摩摩擦擦力力差差值值較較小小的的傳傳動動件件及及導導軌軌。。傳動動精精度度和和剛剛度度高高消除除傳傳動動間間隙隙，，增增加加傳傳動動系系統(tǒng)統(tǒng)剛剛度度。。運動動慣慣量量小小減小小運運動動部部件件質(zhì)質(zhì)量量，，響響應應快快速速。。4進給給系系統(tǒng)統(tǒng)FeedingSystemC齒輪輪傳傳動動系系統(tǒng)統(tǒng)功用用特特點點：：扭矩矩匹匹配配；；慣量量匹匹配配；；脈沖沖當當量量匹匹配配；；降速速重點點注注意意傳傳動動間間隙隙的的消消除除：：消除除反反向向間間隙隙，，提提高高傳傳動動精精度度使嚙嚙合合狀狀態(tài)態(tài)輪輪齒齒的的兩兩側(cè)側(cè)均均處處于于接接觸觸狀狀態(tài)態(tài)偏心心軸軸調(diào)調(diào)整整、、軸軸向向墊墊片片調(diào)調(diào)整整（（剛剛性性））軸向向壓壓簧簧調(diào)調(diào)整整、、周周向向壓壓簧簧調(diào)調(diào)整整（（柔柔性性））4進給給系系統(tǒng)統(tǒng)FeedingSystemD絲桿桿螺螺母母副副滑動動絲絲杠杠螺螺母母副副（舊舊機機床床數(shù)數(shù)控控化化改改造造、、經(jīng)經(jīng)濟濟型型））滾珠珠絲絲杠杠螺螺母母副副（廣廣泛泛采采用用、、普普及及型型、、高高檔檔型型））靜壓壓絲絲杠杠螺螺母母副副（用用于于高高精精度度數(shù)數(shù)控控機機床床））功用用：：將旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運運動動變變換換成成直直線線運運動動4進給給系系統(tǒng)統(tǒng)FeedingSystemD滾珠珠絲絲桿桿工作作原原理理：：絲桿桿旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，，滾滾珠珠在在封封閉閉滾滾道道內(nèi)內(nèi)沿沿滾滾道道滾滾動動、、迫迫使使螺螺母母軸軸向向移移動動。。ballscrew4進給系統(tǒng)FeedingSystemD滾珠絲桿滾珠循環(huán)方方式1：外循環(huán)在循環(huán)過程程中回珠時時與絲杠脫脫離接觸的的結(jié)構(gòu)；采采用弧形銅銅管形成滾滾珠返回通通道，由彎彎管的端部部引導滾珠珠。4進給系統(tǒng)FeedingSystem滾珠循環(huán)方方式2:內(nèi)循環(huán)滾珠在循環(huán)環(huán)過程中始始終與絲杠杠保持接觸觸的結(jié)構(gòu)。。采用圓柱柱凸鍵反向向器實現(xiàn)滾滾珠循環(huán)，，反向器嵌嵌入螺母內(nèi)內(nèi)部。D滾珠絲桿4進給系統(tǒng)FeedingSystem內(nèi)循環(huán)與外外循環(huán)的比比較□外循環(huán)方式式制造工藝藝簡單、應應用廣泛，，但螺母徑徑向尺寸較較大，因用用彎管端部部作擋珠器器，易磨損損，噪音較較大。□內(nèi)循環(huán)螺母母結(jié)構(gòu)緊湊湊，定位可可靠，剛性性好，不易易磨損，反反回滾道短短，不易發(fā)發(fā)生滾珠堵堵塞，摩擦擦損失小。。缺點是結(jié)結(jié)構(gòu)復雜、、制造較困困難。D滾珠絲桿4進給系統(tǒng)FeedingSystem滾珠絲杠螺螺母副的選選用☆機床精度→選用滾珠絲絲杠精度☆機床載荷→選定絲杠尺尺寸參數(shù)☆校核驗算：扭轉(zhuǎn)剛度、壓曲剛度臨界轉(zhuǎn)速、工作壽命D滾珠絲桿4進給系統(tǒng)FeedingSystem校核計算的的模型D滾珠絲桿4進給系統(tǒng)FeedingSystem常見的支承承形式一端裝止推推軸承另一端自由由D滾珠絲桿4進給系統(tǒng)FeedingSystem常見的支承承形式一端裝止推推軸承另一端裝向向心球軸承承D滾珠絲桿4進給系統(tǒng)FeedingSystem常見的支承承形式兩端裝雙止止推軸承D滾珠絲桿4進給系統(tǒng)FeedingSystem常見的支承承形式兩端裝單止止推軸承D滾珠絲桿4進給系統(tǒng)FeedingSystem預緊以及間隙調(diào)整墊片法螺紋法齒差法D滾珠絲桿4進給系統(tǒng)FeedingSystemE回轉(zhuǎn)工作臺臺能實現(xiàn)周向向進給和分分度運動的的工作臺☆分度工作臺臺實現(xiàn)工作臺臺的定角度度回轉(zhuǎn)運動動，即分度度、轉(zhuǎn)位和和定位工作作?！顢?shù)控回轉(zhuǎn)工工作臺除了分度和和轉(zhuǎn)位的功功能之外，，還能實現(xiàn)現(xiàn)數(shù)控圓周周進給運動動。rotarytable4進給系統(tǒng)FeedingSystemE回轉(zhuǎn)工作臺臺工作過程：：定位夾緊機機構(gòu)松開→→工作臺抬抬起→工作作臺進行分分度回轉(zhuǎn)運運動→接近近目標位置置時電機減減速、停機機實現(xiàn)粗定定位→工作作臺下降，，上、下齒齒盤重新嚙嚙合，實現(xiàn)現(xiàn)精定位→→完成定位位夾緊。4進給系統(tǒng)FeedingSystemF數(shù)控機床導導軌☆導向：直線線運動—直線導軌；；圓運動—軸承☆支承、承載載塑料導軌：：滑動摩擦擦滾動導軌：：滾動摩擦擦靜壓導軌：：液體摩擦擦guide，rail，track4進給系統(tǒng)FeedingSystemF數(shù)控機床導導軌對導軌的基基本要求一定的導向向精度良好的摩擦擦特性摩擦系數(shù)小小(靈敏度)，動靜摩擦擦系數(shù)之差差小(低速平穩(wěn)性性)阻尼特性好好高速時不振振動足夠的剛度度和強度良好的精度度保持性4進給系統(tǒng)FeedingSystemF數(shù)控機床導導軌塑料導軌貼塑涂塑4進給系統(tǒng)FeedingSystemF數(shù)控機床導導軌滾動導軌rollingguide4進給系統(tǒng)FeedingSystemF數(shù)控機床導導軌4進給系統(tǒng)FeedingSystem5其它機械結(jié)結(jié)構(gòu)OtherComponents輔助功能部部件氣動、潤滑滑、冷卻、、排屑、防防護等特殊功能裝裝置刀架或自動動換刀裝置置（ATC）自動托盤交交換裝置（（APC、AWC）刀具破損監(jiān)監(jiān)控、精度度檢測etcAutomaticToolChanger組成要