数控机床结构PPT推荐.ppt

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（2）高灵敏性。

（3）高抗振性。

（4）热变形小。

（5）高精度保持性。

（6）高可靠性。

（7）工艺复合化和功能集成化。

第6章数控机床的机械结构6.2数控机床的主轴部件数控机床的主轴部件6.2.1数控机床的主传动系统数控机床的主传动系统11对数控机床主传动系统的要求对数控机床主传动系统的要求

（1）调速范围:

各种不同的车床对调速范围的要求不同。

多用途、通用性大的机床要求主轴的调速范围大，不但有低速大转矩功能，而且还要有较高的速度，如车削加工中心。

（2）热变形:

电动机、主轴及传动件都是热源。

低温升、小的热变形是对主传动系统要求的重要指标。

第6章数控机床的机械结构（3）主轴的旋转精度和运动精度:

主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷、低速转动条件下测量主轴前端和300mm处的径向和轴向跳动值。

主轴在工作速度旋转时测量上述两项精度称为运动精度。

数控车床要求有高的旋转精度和运动精度。

（4）主轴的静刚度和抗振性:

由于数控机床加工精度较高，主轴的转速又很高,因此对主轴的静刚度和抗振性要求较高。

主轴的轴径尺寸、轴承类型及配置方式，轴承预紧量大小，主轴组件的质量分布是否均匀及主轴组件的阻尼等对主轴组件的静刚度和抗振性都会产生影响。

第6章数控机床的机械结构（5）主轴组件的耐磨性:

主轴组件必须有足够的耐磨性，使之能够长期保持精度。

凡有机械摩擦的部件，如轴承、锥孔等都应有足够高的硬度，轴承处还应有良好的润滑。

第6章数控机床的机械结构22数控机床主传动系统配置方式数控机床主传动系统配置方式数控机床的主传动要求具有较宽的调速范围，以保证在加工时能选用合理的切削用量，并获得最佳的表面加工质量、精度和生产率。

数控机床的调速是按照控制指令自动进行的，因此变速机构必须适应自动操作要求。

在主传动系统中，目前多采用交流主轴电动机和直流主轴电动机无级调速系统，为扩大调速范围，适应低速大转矩的要求，也经常采用齿轮有级调速和电动机无级调速相结合的调速方式。

数控机床主传动系统主要有四种配置方式，如图6-1所示。

第6章数控机床的机械结构图6-1数控机床主传动的四种配置方式（a）齿轮变速;

（b）带传动;

（c）两个电动机分别驱动;

（d）内装电动机主轴传动结构第6章数控机床的机械结构6.2.26.2.2主轴部件主轴部件主轴是机床的重要部件，其结构的先进性已成为衡量机床水平的标志之一。

因此，合理地选择主轴结构十分重要。

数控机床的主轴部件一般包括主轴、主轴轴承和传动件等。

对于加工中心，主轴部件还包括刀具自动夹紧装置、主轴准停装置和主轴装刀孔吹净装置。

11主轴轴承的配置形式主轴轴承的配置形式

（1）前支承采用双列短圆柱滚子轴承和60角接触双列向心推力球轴承，后支承采用向心推力球轴承，如图6-2（a）所示。

该种配置形式的主轴刚性好，可以满足强力切削的要求，广泛应用于各类数控机床的主轴。

第6章数控机床的机械结构图6-2数控机床主轴轴承配置形式第6章数控机床的机械结构

（2）前支承采用高精度双列向心推力球轴承，如图6-2（b）所示。

该种配置形式的承载能力小，适应于高速、轻载和精密的数控机床主轴。

（3）前支承采用双列圆锥滚子轴承，后支承采用单列圆锥滚子轴承，如图6-2（c）所示。

该种配置的承载能力强，安装和调整方便，但主轴的转速不能太高，适用于中等精度、低速和重载的数控机床。

在主轴的结构上必须处理好卡盘或刀具的安装、主轴的卸荷、主轴轴承的定位、间隙调整、主轴部件的润滑和密封等问题，对于某些立式数控加工中心，还必须处理好主轴部件的平衡问题。

对于数控镗铣床主轴，主轴上还必须设计刀具装卸、主轴准停和主轴孔内的切屑清除装置。

第6章数控机床的机械结构22主轴端部的结构形状主轴端部的结构形状主轴端部是指主轴前端，它的形状决定于机床的类型、安装夹具或刀具的形式，并应保证夹具或刀具安装可靠，装卸方便，具有较高的定位精度和连接刚度，同时也能传递足够的扭矩。

轴端结构应使悬伸长度尽量短，以便于提高主轴刚度。

由于刀具、卡盘或夹具已经标准化，机床的主轴端部结构形状和尺寸也已标准化。

第6章数控机床的机械结构图6-3给出了机床常用的主轴端部结构。

图中（a）为车床主轴端部，卡盘靠前端的短圆锥面和凸缘端面定位，用拨销传递扭矩，卡盘装有固定螺栓，卡盘装于主轴端部时，螺栓从凸缘上的孔中穿过，转动快卸卡板将数个螺栓同时卡住，再拧紧螺母将卡盘固牢在主轴端部。

主轴为空心前端有莫氏锥度孔，用以安装顶尖或心轴。

（b）为铣、镗类机床的主轴端部，铣刀或刀杆在前端724的锥孔内定位，并用拉杆从主轴后端拉紧，而且由前端的端面键传递扭矩。

（c）为外圆磨床砂轮主轴的端部。

（d）为内圆磨床砂轮主轴端部。

（e）为钻床与普通镗床主轴端部，刀杆或刀具由莫氏锥孔定位，用锥孔后端第一扁孔传递扭矩，第二个扁孔用以拆卸刀具。

但在数控镗床上要使用（b）的形式，因为，724的锥孔没有自锁作用，便于自动换刀时拔出刀具。

第6章数控机床的机械结构图6-3常用的主轴轴端结构第6章数控机床的机械结构33主轴的准停装置主轴的准停装置主轴准停功能又称为主轴定位功能，即当主轴停止时，控制其停于固定位置，这是自动换刀所必须的功能。

在自动换刀的镗铣加工中心上，切削的转矩通常是通过刀杆的端面键来传递的。

这就要求主轴具有准确定位于圆周上特定角度的功能，如图6-4所示。

当加工阶梯孔或精镗孔后退刀时，为防止刀具与小阶梯孔碰撞或拉毛已精加工的孔表面必须先让刀，再退刀，而要让刀刀具必须具有准停功能，如图6-5所示。

主轴准停功能分为机械准停和电气准停。

第6章数控机床的机械结构图6-4主轴准停换刀示意图第6章数控机床的机械结构图6-5主轴准停镗背孔示意图第6章数控机床的机械结构6.3数控机床的进给传动系统数控机床的进给传动系统6.3.16.3.1数控机床对进给传动系统的要求数控机床对进给传动系统的要求

（1）传动精度高。

（2）摩擦阻力小。

（3）运动部件惯量小。

第6章数控机床的机械结构6.3.26.3.2导轨导轨机床导轨是机床的基本结构之一，也是机床的重要部件之一。

机床加工精度和使用寿命在很大程度上决定于机床导轨的质量，数控机床的导轨则有更高的要求。

如在高速进给时不振动，低速进给时不爬行，具有很高的灵敏度，能在重载下长期连续工作，耐磨性要高，精度保持性要好等。

目前，现代数控机床使用的导轨，从类型上仍分为滑动导轨、滚动导轨和液体静压导轨三种，但在材料和结构上已发生了质的变化，已不同于普通机床的导轨。

第6章数控机床的机械结构11滑动导轨滑动导轨1）滑动导轨的结构图6-6为滑动导轨的常见截面形状，主要有矩形、三角形、燕尾槽形和圆柱形。

矩型导轨（见图6-6（a））承载能力大，制造简单，水平和垂直方向上的位置精度互不相关。

侧面间隙不能自动补偿，必须设置间隙调整机构。

三角形导轨（见图6-6（b））的三角形截面有两个导向面，同时控制垂直方向和水平方向的导向精度。

这种导轨在载荷的作用下能自行补偿而消除间隙，其导向精度较其他导轨高。

燕尾槽导轨（见图6-6（c））的高度值最小，能承受颠覆力矩，摩擦阻力也较大。

圆柱形导轨（见图6-6（d））制造容易，磨损后调整间隙较困难。

以上截面形状的导轨有凸形和凹形两类。

凹形导轨容易存油，但也容易积存切削和尘粒，因此适用于防护良好的环境。

凸形导轨需要良好的润滑条件。

第6章数控机床的机械结构图6-6滑动导轨截面形状（a）矩形；

（b）三角形；

（c）燕尾槽形；

（d）圆柱形第6章数控机床的机械结构2）滑动导轨的材料传统的铸铁铸铁滑动导轨，除经济型数控机床外，在其他数控机床上已不采用。

取而代之的是铸铁塑料或镶钢塑料滑动导轨。

塑料导轨具有刚度好，动、静摩擦系数差值小，在油润滑状态下其摩擦系数约为0.06，无爬行，减振性好等特点。

其形式主要由塑料导轨板和塑料导轨软带两种。

软带是以聚四氟乙烯为基体，加入青铜粉、二硫化钼和石墨等填充剂混合烧结。

软带应粘贴在机床导轨副的短导轨面上。

由于塑料导轨软带较软，容易被硬物刮伤，因此应用时要有良好的密封防护措施。

第6章数控机床的机械结构22滚动导轨滚动导轨滚动导轨具有摩擦因数低（一般是0.003左右），动、静摩擦因数相差小，几乎不受运动速度变化的影响，定位精度和灵敏度高，精度保持性好等优点。

但滚动导轨的抗振性比滑动导轨差，结构复杂，对杂物也较为敏感，需要良好的防护。

数控机床的常用的滚动导轨有两种:

单元式直线滚动导轨和滚动导轨块。

第6章数控机床的机械结构1）单元式直线滚动导轨图6-7是单元式直线滚动导轨的结构。

这种滚动导轨由导轨体、滑块、滚珠、保持器、端盖等组成。

当滑块沿轨道移动时，滚珠在轨道和滑块之间的圆弧直槽内滚动，并通过端盖内的滚道，从负荷区移到非负荷区，然后继续滚动回到负荷区，不断地循环，从而把导轨体和滑块之间的移动变成了滚珠的滚动。

为防止灰尘和脏物进入导轨滚道，滑块两端及下部均装有塑料密封垫。

滑块上还有润滑油注油杯。

第6章数控机床的机械结构图6-7单元式直线滚动导轨结构第6章数控机床的机械结构2）滚动导轨块滚动导轨块用滚动体进行循环运动，滚动体为滚珠或滚柱，承载能力和刚度都比直线滚动导轨高，但摩擦系数略大，多用于中等负荷导轨。

滚动导轨块由专业厂家生产，有各种规格、形式供用户选用。

图6-8为滚动导轨块结构示意图。

第6章数控机床的机械结构图6-8滚动导轨块结构第6章数控机床的机械结构33液体静压导轨液体静压导轨静压导轨是在两个相对运动的导轨面间通入压力油，使运动件浮起。

工作过程中，导轨面上的油腔中的油压能随着外加负载的变化自动调节，以平衡外加负载，保证导轨面间始终处于纯液体摩擦状态。

静压导轨的摩擦因数极小，约为0.0005，功率消耗少。

由于导轨工作在液体摩擦状态，故导轨不会磨损，因而导轨的精度保持性好，寿命长。

油膜厚度几乎不受速度的影响，油膜承载能力大、刚性高、吸振性良好，导轨运行平稳，既无爬行，也不会产生振动。

但静压导轨结构复杂，并需要一套过滤精度高的液压装置，制造成本较高。

目前，静压导轨较多地应用在大型、重型数控机床上。

第6章数控机床的机械结构6.3.3传动齿轮间隙消除机构传动齿轮间隙消除机构11直齿圆柱齿轮传动间隙的消除直齿圆柱齿轮传动间隙的消除1）偏心套调整法图6-9是偏心轴套式消除传动间隙结构。

电机1通过偏心套2安装在壳体上。

转动偏心套2使电机中心轴线的位置向上，而从动齿轮轴线位置固定不变，所以两啮合齿轮的中心距减小，从而消除了齿侧间隙。

第6章数控机床的机械结构图6-9偏心套调整图第6章数控机床的机械