數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)設(shè)計與總體布局

第六章數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)設(shè)計２主要內(nèi)容一、數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)設(shè)計

對數(shù)控機床機械機構(gòu)的要求提高機床的機構(gòu)剛度提高機床的抗震性提高機床的低速運動平穩(wěn)性和精度二、數(shù)控機床的總體布局

目的：

了解數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)形式與其性能的關(guān)系1第一頁，共三十七頁。第六章數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)設(shè)計6.1概述

6.1.1對數(shù)控機床機械機構(gòu)的要求6.1.2提高機床結(jié)構(gòu)剛度6.1.3提高機床的抗振性6.1.4提高低速進給運動的平穩(wěn)性和運動精度2第二頁，共三十七頁。第六章數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)設(shè)計6.1概述

6.1.1對數(shù)控機床機械機構(gòu)的要求1.機床的性能要求;2.滿足機床剛度和抗振性的要求;3.減少熱變形要求;

4.機床可靠性要求;

5.人機要求。

3第三頁，共三十七頁。第六章數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)設(shè)計6.1概述

6.1.1對數(shù)控機床機械機構(gòu)的要求1.機床的性能要求（1）機床的工藝范圍●機床可完成加工工序種類；●加工零件類型；●材料和尺寸范圍，毛坯種類。

4第四頁，共三十七頁。第六章數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)設(shè)計（2）加工精度●尺寸、形狀和位置精度?！駲C床精度：

幾何精度、運動精度和定位精度?！褡⒁獾退龠\動的平穩(wěn)性?！駥к壍牟牧虾徒Y(jié)構(gòu)

5第五頁，共三十七頁。2.滿足機床剛度和抗振性的要求

●具有抵抗外載荷的能力；

●抵抗受迫和自激振動的能力；

●改善機床機構(gòu)。

6第六頁，共三十七頁。3.減少熱變形要求

●

減少發(fā)熱

●控制溫升

●改善機床結(jié)構(gòu)

數(shù)控機床受熱變形與切入方向7第七頁，共三十七頁。

4.機床可靠性要求

5.人機要求

結(jié)論：

具有大切削功率，高的靜動剛度和良好的抗振性；具有較高的幾何精度、傳動精度、定位精度，

和熱穩(wěn)定性；具有實現(xiàn)輔助操作自動化的結(jié)構(gòu)部件。8第八頁，共三十七頁。6.1.2提高機床結(jié)構(gòu)剛度具體措施：合理選擇構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式；

合理的結(jié)構(gòu)布局；

構(gòu)件變形補償。

9第九頁，共三十七頁。6.1.2提高機床結(jié)構(gòu)剛度

合理選擇構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式

正確選擇截面的形狀和尺寸形狀相同的斷面，當保持相同的截面積時，應減小壁厚，加大截面的輪廓尺寸；圓形截面的抗扭剛度比方形截面的大，抗彎剛度則比方形截面的??；封閉式截面的剛度比不封閉式截面的剛度大很多；壁上開ZL將使剛度下降，在孔周加上凸綠可使抗彎剛度得到恢復。10第十頁，共三十七頁。11第十一頁，共三十七頁。6.1.2提高機床結(jié)構(gòu)剛度

合理選擇構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式合理選擇及布置隔板

(e)交叉筋板的作用最好12第十二頁，共三十七頁。6.1.2提高機床結(jié)構(gòu)剛度

合理選擇構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式合理選擇及布置筋條(f)蜂窩狀加強筋較好13第十三頁，共三十七頁。6.1.2提高機床結(jié)構(gòu)剛度

合理選擇構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式提高構(gòu)件局部剛度圖示為導軌和床身聯(lián)結(jié)的幾種形式。如果導軌的尺寸較寬時，應用雙壁聯(lián)結(jié)型式如圖(d)、(e)、(f)。導軌較窄時可用單壁或加厚的單壁聯(lián)結(jié)，或者在單壁上增加垂直筋條以提高局部剛度。

選用焊接結(jié)構(gòu)的構(gòu)件

主要用于機床的床身、立柱14第十四頁，共三十七頁。6.1.2提高機床結(jié)構(gòu)剛度

合理的結(jié)構(gòu)布局(a)(b)(c)主軸箱單面懸掛在立柱側(cè)面，自重、切削力影響15第十五頁，共三十七頁。6.1.2提高機床結(jié)構(gòu)剛度

構(gòu)件變形補償16第十六頁，共三十七頁。6.1.3提高機床的抗振性

振動類型強迫振動

振源：高速轉(zhuǎn)動零部件的動態(tài)不平衡力；往復運動件的換向沖擊力期變化的切削力機床外部的振動自激振動切削顫振臨界切削寬度17第十七頁，共三十七頁。6.1.3提高機床的抗振性

措施

減少機床內(nèi)部振源；（動平衡、消除配合間隙、隔振）提高靜態(tài)剛度；增加構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的阻尼。18第十八頁，共三十七頁。6.1.4提高低速進給運動的平穩(wěn)性和運動精度

進給系統(tǒng)的低速爬行現(xiàn)象

措施降低執(zhí)行部件的質(zhì)量減少動靜摩擦系數(shù)之差提高傳動系統(tǒng)的傳動剛度（扭轉(zhuǎn)、拉壓剛度）

19第十九頁，共三十七頁。6.2數(shù)控機床的總體布局6.2.1總布局與工件形狀、尺寸和重量的關(guān)系；6.2.2運動分配與部件的布局；6.2.3總布局與機床的結(jié)構(gòu)性能；6.2.4自動換刀數(shù)控臥式鏜銑床的總布局；6.2.5機床的使用要求與總布局；6.2.6數(shù)控機床總布局的其它趨勢。

20第二十頁，共三十七頁。6.2數(shù)控機床的總體布局6.2.1總布局與工件形狀、尺寸和重量的關(guān)系工作臺完成進給

工件較輕時21第二十一頁，共三十七頁。6.2數(shù)控機床的總體布局6.2.1總布局與工件形狀、尺寸和重量的關(guān)系工作臺與銑頭完成進給

較重或較高工件

22第二十二頁，共三十七頁。6.2數(shù)控機床的總體布局6.2.1總布局與工件形狀、尺寸和重量的關(guān)系工作臺與銑頭完成進給工件較重，多刀加工

23第二十三頁，共三十七頁。6.2數(shù)控機床的總體布局6.2.1總布局與工件形狀、尺寸和重量的關(guān)系銑頭進給

大型、重型工件24第二十四頁，共三十七頁。6.2數(shù)控機床的總體布局6.2.2運動分配與部件的布局數(shù)控鏜銑床四軸聯(lián)動

25第二十五頁，共三十七頁。6.2數(shù)控機床的總體布局6.2.2運動分配與部件的布局數(shù)控鏜銑床五軸聯(lián)動

26第二十六頁，共三十七頁。6.2數(shù)控機床的總體布局6.2.2運動分配與部件的布局數(shù)控鏜銑床五軸聯(lián)動

27第二十七頁，共三十七頁。6.2數(shù)控機床的總體布局6.2.2運動分配與部件的布局數(shù)控鏜銑床五軸聯(lián)動

28第二十八頁，共三十七頁。6.2數(shù)控機床的總體布局6.2.3總布局與機床的結(jié)構(gòu)性能應能兼顧精度、剛度、抗振性和熱穩(wěn)定性

29第二十九頁，共三十七頁。6.2數(shù)控機床的總體布局6.2.4自動換刀數(shù)控臥式鏜銑床的總布局

JCS—013型自動換刀數(shù)控臥式鏜銑床的布局四排鏈式刀庫，雙爪式的機械手在立柱上移動，取刀后機械手回轉(zhuǎn)180。刀庫容量可以選得較大，安裝調(diào)整較費功夫；機械手的換刀動作也較多，可靠性較難保證；整機占地面積較大；只能固定位置換刀；主軸箱的重復定位精度將影響加工臺肩軸孔的同軸度。30第三十頁，共三十七頁。6.2數(shù)控機床的總體布局6.2.4自動換刀數(shù)控臥式鏜銑床的總布局加工中心鏈式刀庫主機的正前方對主機的操作有妨礙換刀機械手裝在主軸箱上，可以實現(xiàn)任意位置換刀換刀動作少立柱的z向退刀動作就是回到換刀位置的動作。31第三十一頁，共三十七頁。6.2數(shù)控機床的總體布局6.2.4自動換刀數(shù)控臥式鏜銑床的總布局

加工中心

盤式刀庫安裝在立柱的后側(cè)采用了前后兩個換刀機械手。后機械手將刀具由刀庫中取出，先是裝入一個運刀裝置中，隨運刀裝置移到固定的位置，再由前換刀機械手在主袖與運刀裝置之間進行刀具交換。結(jié)構(gòu)部件較多，而且換刀的動作也較多，過程較長，只能在固定位置換刀，同樣存在加工臺肩孔的不同軸問題。當然這種布局方案的結(jié)構(gòu)比較緊湊。32第三十二頁，共三十七頁。6.2數(shù)控機床的總體布局6.2.4自動換刀數(shù)控臥式鏜銑床的總布局

加工中心

（南陽石油二機集團）

刀具鏈式刀庫裝在立柱的左側(cè)面，刀庫中刀具的軸線與機床的主軸軸線垂直交叉，因此，換刀機械手可以作90。旋轉(zhuǎn)，將刀庫中取下的刀具轉(zhuǎn)到與主軸中心線平行的位置進行換刀。并巳換刀機械手是裝在主軸箱上，可以實現(xiàn)任意位置換刀。換刀動作少，結(jié)構(gòu)布置緊湊，外觀較好，占地面積也較小。33第三十三頁，共三十七頁。6.2數(shù)控機床的總體布局6.2.5機床的使用要求與總布局

便于同時操作與觀察刀具、工件裝卸、夾緊方便排屑和冷卻34第三十四頁，共三十七頁。6.2數(shù)控機床的總體布局6.2.6數(shù)控機床總布局的其它趨勢機電一體化結(jié)構(gòu)

控制計算機、按鍵、開關(guān)、顯示器等集中在吊掛按鈕站全封閉結(jié)構(gòu)

35第三十五頁，共三十七頁。問題“數(shù)控機床是由普通機床加上數(shù)控系統(tǒng)構(gòu)成的”這一說法是否正確？為什么？36第三十六頁，共三十七頁。內(nèi)容總結(jié)第六章數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)設(shè)計２。了解數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)形式與其性能的關(guān)系。6.1.1對數(shù)控機床機械機構(gòu)的要求。具有大切削功率，高的靜