第七章数控机床的结构与传动.ppt

第七章数控机床的结构与传动.ppt

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第七章数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的结结结结构构构构与与与与传传传传动动动动数控技术职业技术学院第七章数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的结结结结构构构构与与与与传传传传动动动动第七章第七章数控机床的结构与传动数控机床的结构与传动机床本体是数控机床的主体部分。

来自于数控装置的各种运动和动作指令，都必须由机床本体转换成真实的、准确的机械运动和动作，才能实现数控机床的功能，并保证数控系统性能的要求。

数控机床的本体由下列各部分组成：

数控机床的本体由下列各部分组成：

1.机床基础件，床身，底座，立柱，滑座，工作台等。

支承作用。

2.主传动系统，实现主运动。

3.进给系统，实现进给运动。

4.实现某些部件动作和某些辅助功能的装置，液压，气动，润滑，冷却，防护，排屑。

5.实现工件回转、分度定位的装置和附件，回转工作台。

6.刀库、刀架和自动换刀装置（ATC）7.托盘交换装置（APC）8.特殊功能装置，如刀具破损监测、精度检测和监控装置等。

v其中，其中，14为基本件，为基本件，58为可选件。

为可选件。

11/5/202211/5/202222第七章数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的结结结结构构构构与与与与传传传传动动动动7-1数控机床的结构要求主要结构特性：

主要结构特性：

静刚度、抗振性、热稳定性、低速运动的平稳性、运动时的摩擦特性、几何精度、传动精度。

一、提高机床结构的静刚度静刚度：

静刚度：

在切削力和其他力的作用下，机床抵抗变形的能力。

1.合理设计基础件的界面形状和尺寸，采用合理的筋板结构图7-1图7-2图7-3图7-42.采用合理的结构布局，改善受力状态，提高机床的静刚度图7-5图7-63.补偿有关零、部件的静力变形图7-74.提高机床部件的接触刚度5.采用钢板焊接结构11/5/202211/5/202233第七章数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的结结结结构构构构与与与与传传传传动动动动二、提高机床结构的抗振性1.基础件内腔充填泥芯、混凝土等阻尼材料。

图7-92.表面采用阻尼涂层3.采用新材料制造基础件4.充分利用结合面间的阻尼三、减少机床的热变形1.改进机床布局和结构设计改进机床布局和结构设计1）采用热对称结构图7-92）采用预拉伸的滚珠丝杠结构3）在机床布局时，尽量减少内部热源图7-102.控制温升3.热变形补偿图7-117-1数控机床的结构要求11/5/202211/5/202244第七章数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的结结结结构构构构与与与与传传传传动动动动四、改善运动导轨副的摩擦特性一）塑料滑动导轨主要有导轨软带和导轨涂层，常与铸铁或钢导轨配成导轨副1.聚四氟乙烯导轨软带1）摩擦特性好图7-122）耐磨性好3）减振性好4）工艺性好图7-132.环氧型耐磨导轨涂层1）抗压强度高2）摩擦特性好图7-123）耐磨性好4）具有良好的可加工性5）稳定性好涂层工艺图7-147-1数控机床的结构要求11/5/202211/5/202255第七章数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的结结结结构构构构与与与与传传传传动动动动二）滚动导轨1.滚动导轨块图7-152.直线滚动导轨图7-16主要特点：

1）对安装基面的要求不高；2）制造精度高3）可高速运行，运行速度可大于60m/min4）能长时间保持高精度5）可预加负载，提高刚度6）抗振性不如滑动导轨，不宜用在有过大振动和冲击的机床上。

7-1数控机床的结构要求11/5/202211/5/202266第七章数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的结结结结构构构构与与与与传传传传动动动动三）静压导轨在两个相对运动的导轨面间通以压力油，将运动件浮起，使导轨面间处于纯液体摩擦状态。

图7-177-1数控机床的结构要求11/5/202211/5/202277第七章数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的结结结结构构构构与与与与传传传传动动动动7-2数控机床的主运动与主轴部件数控机床主运动的特点：

主轴转速更高、变速范围更宽、消耗功率更大一、数控机床主运动的参数运动参数：

是指主轴转速和变速范围。

动力参数：

是指主运动的功率。

1.主轴转速和调速速范围主轴转速：

r/min主轴最低转速：

r/min主轴最高转速：

r/min调速范围：

v数控机床的调速范围宽，一般Rn100，有时甚至Rn100011/5/202211/5/202288第七章数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的结结结结构构构构与与与与传传传传动动动动2.主运动的功率扭矩特性PZ-切削力切向分力（N）;V-切削速度（m/min）;T-切削扭矩（Nm）;n-主轴转速（r/min）;功率扭矩特性曲线7-2数控机床的主运动与主轴部件11/5/202211/5/202299第七章数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的结结结结构构构构与与与与传传传传动动动动二、主运动的传动与变速1.主运动的传动形式1）带有变速齿轮的主传动带有变速齿轮的主传动特点：

齿轮变速组即可降速，扩大输出扭矩和恒功率变速范围，适用于大中型机床。

7-2数控机床的主运动与主轴部件2）通过皮带传动的主传动通过皮带传动的主传动特点：

传动平稳、结构简单、输出扭矩和变速范围小，适用于小型机床11/5/202211/5/20221010第七章数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的结结结结构构构构与与与与传传传传动动动动3）电机直接驱动的主传动精密联轴器连接：

结构紧凑、传动效率高，但主轴的转速和扭矩与电机完全一致，低速性能的改善是其广泛应用的关键。

7-2数控机床的主运动与主轴部件4）内装电机主轴：

主轴部件结构紧凑、重量轻、惯量小，振动噪声小、动态响应特性和刚度好。

但发热对主轴精度影响较大。

用于立式加工中心的内装电机主轴如图（最高转速可达20000rpm）11/5/202211/5/20221111第七章数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的结结结结构构构构与与与与传传传传动动动动2.主传动的自动变速无级调速：

一般由电机调速与齿轮变速实现联合调速自动变速：

齿轮变速组的自动变速一般由液压拨叉或电磁离合器自动操纵。

图7-21为某数控车床电机与齿轮联合调速主传动系统7-2数控机床的主运动与主轴部件11/5/202211/5/20221212第七章数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的结结结结构构构构与与与与传传传传动动动动1）液压变速机构图7-21所示三联滑移齿轮的液压变速原理如下7-2数控机床的主运动与主轴部件对应的动作示意图如下11/5/202211/5/20221313第七章数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的结结结结构构构构与与与与传传传传动动动动7-2数控机床的主运动与主轴部件三联滑移齿轮液压变速动作示意图11/5/202211/5/20221414第七章数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的结结结结构构构构与与与与传传传传动动动动2）电磁离合器变速7-2数控机床的主运动与主轴部件11/5/202211/5/20221515第七章数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的结结结结构构构构与与与与传传传传动动动动电磁离合器种类：

摩擦片式牙嵌式两种无滑环摩擦片式电磁离合器特点：

可在运转中变速、具有过载保护功能，但尺寸大、摩擦发热大。

7-2数控机床的主运动与主轴部件11/5/202211/5/20221616第七章数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的结结结结构构构构与与与与传传传传动动动动牙嵌式电磁离合器特点：

传递扭矩大、尺寸小，传动比准确，可用于内联系传动链中。

7-2数控机床的主运动与主轴部件11/5/202211/5/20221717第七章数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的结结结结构构构构与与与与传传传传动动动动三、主轴部件主轴部件包括：

主轴、主轴支承及安装在主轴上的传动零件，对于自动换刀数控机床还包括自动夹紧、清屑、准停等装置。

一）主轴端部结构和主轴支承一）主轴端部结构和主轴支承1.主轴端部结构图7-277-2数控机床的主运动与主轴部件2.主轴支承主轴支承的选用主轴支承一般应根据主轴转速、承载能力、回转精度主轴转速、承载能力、回转精度等性能选用。

中小型机床中小型机床：

多采用滚动轴承。

重型机床：

重型机床：

多采用液体静压轴承高精度机床：

高精度机床：

多采用气体静压轴承超高速机床超高速机床（210104rpm）：

多采用磁力轴承或陶瓷滚珠轴承。

11/5/202211/5/20221818第七章数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的结结结结构构构构与与与与传传传传动动动动数控机床常用滚动轴承的结构形式如图7-287-2数控机床的主运动与主轴部件11/5/202211/5/20221919第七章数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的结结结结构构构构与与与与传传传传动动动动数控机床常用主轴轴承的配置形式如图7-2数控机床的主运动与主轴部件11/5/202211/5/20222020第七章数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的结结结结构构构构与与与与传传传传动动动动二）刀具自动夹紧、切屑清除和主轴准停装置二）刀具自动夹紧、切屑清除和主轴准停装置刀具自动夹紧、切屑清除刀具自动夹紧、切屑清除7-2数控机床的主运动与主轴部件动画演示11/5/202211/5/20222121第七章数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的结结结结构构构构与与与与传传传传动动动动主轴准停装置主轴准停装置作用：

以保证加工中型机床实现刀具自动交换。

7-2数控机床的主运动与主轴部件动画演示11/5/202211/5/20222222第七章数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的结结结结构构构构与与与与传传传传动动动动一、自动换刀装置的结构类型回转刀架换刀装置回转刀架换刀装置（常用于数控车床）多主轴转塔头换刀装置多主轴转塔头换刀装置（常用于数控镗铣床）带刀库的自动换刀装置带刀库的自动换刀装置只带刀库的自动换刀系统只带刀库的自动换刀系统刀库刀库机械手自动换刀系统机械手自动换刀系统7-3自动换刀装置动画演示动画演示11/5/202211/5/20222323第七章数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的结结结结构构构构与与与与传传传传动动动动二、刀库类型及刀具的选择与识别1.刀库类型盘形刀库（储存量一般为1540把刀）链式刀库（储存量一般为30120把刀）格子式刀库（选刀及取刀动作复杂，应用最少）7-3自动换刀装置2.选刀方式顺序选择方式任意选择方式刀座编码方式刀具编码方式编码附件方式11/5/202211/5/20222424第七章数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的结结结结构构构构与与与与传传传传动动动动3.刀具识别装置7-3自动换刀装置非接触式刀具识别装置接触式刀具识别装置11/5/202211/5/20222525第七章数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的结结结结构构构构与与与与传传传传动动动动7-4回转工作台作用：

按照数控装置的指令作回转分度或连续回转进给运动，以使数控机床完成指定的加工工序。

种类：

分度工作台和数控回转工作台。

一、分度工作台功能：

完成一定角度的回转分度运动。

作用：

在加工中自动完成工件的转位换面，实现工件一次安装完成几个面的加工。

精度保证：

采用专门定位元件来保证。

种类：

定位销式分度工作台和鼠齿盘式分度工作台。

1.定位销式分度工作台主要特点定位精度取决于定位销和定位孔的精度，最高可达5。

定位销和定位孔衬套制造和装配精度要求高。

定位销和定位孔衬套硬度和耐磨性要求高。

11/5/202211/5/20222626第七章数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的结结结结构构构构与与与与传传传传动动动动定位销式分度工作台结构工作过程分为三步：

工作台松开并抬起工作台回转分度工作台下降并锁紧7-4回转工作台11/5/202211/5/20222727第七章数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的结结结结构构构构与与与与传传传传动动动动2.鼠齿盘式分度工作台主要特点1）定位精度高，可达2，最高可达0.4。

2）采用多齿重复定位，重复定位精度稳定。

3）由于多齿啮合，啮合率