1、返回主頁返回主頁退出退出第二章第二章數控機床結構數控機床結構第一節第一節 數控設備的產生和發展數控設備的產生和發展第二節第二節 主運動機械部件主運動機械部件第三節第三節 數控機床的進給傳動系統數控機床的進給傳動系統第四節第四節 數控機床的換刀裝置數控機床的換刀裝置返回目錄返回目錄退出退出第一節第一節 數控設備的產生和發展數控設備的產生和發展一、較高的機床靜、動剛度一、較高的機床靜、動剛度數控機床是按照數控編程或手動輸入數數控機床是按照數控編程或手動輸入數據方式提供的指令自動進行加工的。由于機據方式提供的指令自動進行加工的。由于機械結構（如機床床身、導軌、工作臺、刀架械結構（如機床床身、導軌、工

2、作臺、刀架和主軸等）的幾何精度與變形產生的定位誤和主軸等）的幾何精度與變形產生的定位誤差在。加工過程中不能人為地調整與補償，差在。加工過程中不能人為地調整與補償，因此，必須把各處機械結構部件產生因此，必須把各處機械結構部件產生的彈性變形控制在最小限度內，以的彈性變形控制在最小限度內，以保證所要求的加工精度與表面質量。保證所要求的加工精度與表面質量。上一頁上一頁下一頁下一頁返回目錄返回目錄退出退出二、減少機床的熱變形二、減少機床的熱變形 1 1、減少發熱、減少發熱 2 2、控制溫升、控制溫升 3 3、改善機床機構、改善機床機構上一頁上一頁下一頁下一頁返回目錄返回目錄退出退出三、減少運動間的摩擦和

3、消除傳動間隙三、減少運動間的摩擦和消除傳動間隙 數控機床工作臺（或拖板）數控機床工作臺（或拖板）的位移量十一脈中當量為最小單的位移量十一脈中當量為最小單位的，通常又要求能以基地的速位的，通常又要求能以基地的速度運動。為了使工作臺能對數控度運動。為了使工作臺能對數控裝置的指令作出準確響應，就必裝置的指令作出準確響應，就必須采取相應的措施。目前常用的須采取相應的措施。目前常用的滑動導軌、滾動導軌和靜壓導軌滑動導軌、滾動導軌和靜壓導軌在摩擦阻尼特性方面存在著明顯的差別。在進給系統中用滾在摩擦阻尼特性方面存在著明顯的差別。在進給系統中用滾珠絲杠代替滑動絲珠絲杠代替滑動絲 杠也可以收到同樣的效果。目前，

4、數控杠也可以收到同樣的效果。目前，數控機床幾乎無一例外地采用滾珠絲杠傳動。機床幾乎無一例外地采用滾珠絲杠傳動。上一頁上一頁下一頁下一頁返回目錄返回目錄退出退出四、提高機床的壽命和精度保持性四、提高機床的壽命和精度保持性 為了提高機床的壽命和精度保持性，在設計時應充分考為了提高機床的壽命和精度保持性，在設計時應充分考慮數控機場零部件的耐磨性，尤其是機床導軌、進給伺港機慮數控機場零部件的耐磨性，尤其是機床導軌、進給伺港機主軸部件等影響進度的主要零件的耐磨性。在使用過程中，主軸部件等影響進度的主要零件的耐磨性。在使用過程中，應保證數控機床各部件潤滑良好。應保證數控機床各部件潤滑良好。 上一頁上一頁下

5、一頁下一頁返回目錄返回目錄退出退出五、減少輔助時間和改善操作性能五、減少輔助時間和改善操作性能 在數控機床的單件加工中，輔助在數控機床的單件加工中，輔助時間（非切屑時間）占有較大的比重。時間（非切屑時間）占有較大的比重。要進一步提高機床的生產率，就必須要進一步提高機床的生產率，就必須采取促使最大限度地壓縮采取促使最大限度地壓縮 輔助時間。輔助時間。目前已經有很多數控機床采用了多主目前已經有很多數控機床采用了多主軸、多刀架、以及帶刀庫的自動換刀軸、多刀架、以及帶刀庫的自動換刀裝置等，以減少換刀時間。對于切屑裝置等，以減少換刀時間。對于切屑用量加大的數控機床，床身機構必須用量加大的數控機床，床身機

6、構必須有利于排屑。有利于排屑。 上一頁上一頁下一頁下一頁返回目錄返回目錄退出退出 第二節第二節 主運動機械部件主運動機械部件 1、帶有變速齒輪的主傳動3、由調速電機直接驅動的主傳動2、通過皮帶傳動的主傳動這是大、中型數控機床采用較多的一種方式。這種主傳動方式大大簡化了主軸箱體結構，提高了主軸部件的剛度。這主要應用在小型數控機床上。一、主傳動運動的變速系統一、主傳動運動的變速系統上一頁上一頁下一頁下一頁返回目錄返回目錄退出退出 1 1、前后支撐采用不同軸承、前后支撐采用不同軸承 此配置形式使主軸的綜合剛度大幅度提高，可以滿足此配置形式使主軸的綜合剛度大幅度提高，可以滿足強力切屑的要求，因此普遍應

7、用于各類數控機床。強力切屑的要求，因此普遍應用于各類數控機床。2 2、前軸承采用高精度雙列向心推力球軸承、前軸承采用高精度雙列向心推力球軸承 向心推力球軸承高速時性能良好。但是，它的承載向心推力球軸承高速時性能良好。但是，它的承載能力小，因而適用于高速、輕載和緊密的數控車床。能力小，因而適用于高速、輕載和緊密的數控車床。3 3、雙列和單列圓錐滾子軸承、雙列和單列圓錐滾子軸承 這種軸承徑向和軸向剛度高，能承受重載荷，尤其這種軸承徑向和軸向剛度高，能承受重載荷，尤其能承受較強的動載荷，安裝與調整性能也好。但是，這種軸能承受較強的動載荷，安裝與調整性能也好。但是，這種軸承限制了主軸的最高轉承限制了主

8、軸的最高轉 速和精度，因此使用中等精度、低速和精度，因此使用中等精度、低速與重載的數控機床。速與重載的數控機床。二、數控機床主軸部件二、數控機床主軸部件 上一頁上一頁下一頁下一頁返回目錄返回目錄退出退出一、進給傳動系統作用一、進給傳動系統作用 數控機床的進給傳動系統負責接受數控系統發數控機床的進給傳動系統負責接受數控系統發出的脈沖指令，并經放大和轉換后驅動機床運動執出的脈沖指令，并經放大和轉換后驅動機床運動執行件實現預期的運動。行件實現預期的運動。 二、對進給傳動系統的要求二、對進給傳動系統的要求 為保證數控機床高的加工精度，要求其進給傳為保證數控機床高的加工精度，要求其進給傳動系統有高的傳動

9、精度、高的靈敏度（響應速度動系統有高的傳動精度、高的靈敏度（響應速度快）、工作穩定、有高的構件剛度及使用壽命、小快）、工作穩定、有高的構件剛度及使用壽命、小的摩擦及運動慣量，并能清除傳動間隙。的摩擦及運動慣量，并能清除傳動間隙。 第三節 數控機床的進給傳動系統上一頁上一頁下一頁下一頁返回目錄返回目錄退出退出 1 1、步進伺服電機伺服進給系統、步進伺服電機伺服進給系統 一般用于經濟型數控機床。 2 2、直流伺服電機伺服進給系統、直流伺服電機伺服進給系統功率穩定，但因采用電刷，其磨損導致在使用中需進行 更換。一般用于中檔數控機床。 3 3、交流伺服電機伺服進給系統、交流伺服電機伺服進給系統 應用極

10、為普遍，主要用于中高檔數控機床。 4 4、直線電機伺服進給系統、直線電機伺服進給系統 無中間傳動鏈，精度高，進給快，無長度限制；但散熱 差，防護要求特別高，主要用于高速機床。 三、進給傳動系統種類三、進給傳動系統種類 上一頁上一頁下一頁下一頁返回目錄返回目錄退出退出、聯軸器、聯軸器 聯軸器是用來連接寄給機構的兩根軸使之一起回轉移傳遞扭矩和運動的一種裝置。目前聯軸器的類型繁多，有液力式、電磁式和機械式。 套筒聯軸器構造簡單，徑向尺寸小，但裝卸困難（軸需作軸向移動）。 繞行聯軸器采用錐形夾緊環傳遞載荷，可使動力傳遞沒有方向間隙。 凸緣式聯軸器構造簡單、成本的、可傳遞較大扭矩，常用于轉速低、五種及、

11、軸的剛性大及對中性好的場合。他的主要缺點是對兩軸的對中性要求很高。四、進給傳動機械部件四、進給傳動機械部件上一頁上一頁下一頁下一頁返回目錄返回目錄退出退出、減速機構、減速機構 (1)(1)、齒輪傳動裝置、齒輪傳動裝置 齒輪傳動是應用非常廣泛的一種機械傳動，各種機床的傳動裝置中幾乎都有齒輪傳動。 為了盡量減小齒側間隙對數控機床加工精度的影響，經常在結構上采取措施，以減小或消除齒輪副的空程誤差。如采用雙片齒輪錯齒法、利用偏心套調整齒輪副中心距或采用軸向墊片調整法消除齒輪側隙。 (2)(2)、同步齒形帶、同步齒形帶 同步齒形帶傳動是一種新型的帶傳動。他利用齒形帶的齒形與帶輪的輪齒依次嚙合傳遞運動和動

12、力，因而兼有帶傳動、齒輪傳動及鏈 傳動的優點，且無相對滑動，平均傳動比較準確，傳動精度高，而且齒形帶的強度高、厚度小、重量輕、故可用于高速傳動。上一頁上一頁下一頁下一頁返回目錄返回目錄退出退出3 3、滾珠絲杠螺母副、滾珠絲杠螺母副 為了提高進給系統的靈敏度、定位精度和防止爬行，必須要降低數控機床進給系統的摩擦并減少靜、動摩擦系數之差。因此，行程不太長的直線運動機構常用滾珠絲杠副。 滾珠絲杠副的傳動效率高達85%-98%，是普通滑動絲杠副的2-倍。滾珠絲杠副的摩擦角小于1，因此不自鎖。如果滾珠絲杠副驅動升降運動（如主軸箱或升降臺的升降），則必須有制動裝置。滾珠絲杠的靜、動摩擦系數實際上幾乎沒有什

13、么差別。它可以消除反向間隙并施加預載，有助于提高定位精度和剛度。滾珠絲杠由專門工廠制造。 上一頁上一頁下一頁下一頁返回目錄返回目錄退出退出一、自動換刀裝置的作用一、自動換刀裝置的作用 自動換刀裝置可幫助數控機床節省輔助時間，并滿足在一次安裝中完成多工序、工步加工要求。 二、對自動換刀裝置的要求二、對自動換刀裝置的要求數控機床對自動換刀裝置的要求是：換刀迅速、時間短，重復定位精度高，刀具儲存量足夠，所占空間位置小，工作穩定可靠。 第四節 數控機床的換刀裝置上一頁上一頁下一頁下一頁返回目錄返回目錄退出退出三、換刀形式三、換刀形式 1 1、回轉刀架換刀、回轉刀架換刀 其結構類似普通車床上回轉刀架，根

14、據加工對象不同可設計成四方或六角形式，由數控系統發出指令進行回轉換刀。 2 2、更換主軸頭換刀、更換主軸頭換刀 各主軸頭預先裝好所需刀具，依次轉至加工位置，接通主運動，帶動刀具旋轉。該方式的優點是省去了自動松夾、裝卸刀具、夾緊及刀具搬動等一系列復雜操作，縮短了換刀時間，提高了換刀可靠性。 3 3、使用刀庫換刀、使用刀庫換刀 將加工中所需刀具分別裝于標準刀柄，在機外進行尺寸調整之后按一定方式放入刀庫，由交換裝置從刀庫和主軸上取刀交換。上一頁上一頁下一頁下一頁返回目錄返回目錄退出退出 自動換刀裝置中，實現 刀庫與主軸間傳遞和裝卸刀 具的裝置為刀具交換裝置。 刀具交換方式常有兩種：采 用機械手交換刀

15、具和由刀庫 與機床主軸的相對運動交換 刀具（刀庫移至主軸處換刀 或主軸運動到刀庫換刀位置 換刀），其中以機械手換刀 最為常見。上一頁上一頁下一頁下一頁四、刀具交換裝置四、刀具交換裝置返回目錄返回目錄退出退出五、刀庫五、刀庫 刀庫是自動換刀裝置中最主要的部件之一，其容量、布局及具體結構對數控機床的總體設計有很大影響。 、刀庫容量、刀庫容量 指刀庫存放刀具的數量，一般根據加工工藝要求而定。刀庫容量小，不能滿足加工需要；容量過大，又會使刀庫尺寸大，占地面積大，選刀過程時間長，且刀庫利用率低，結構過于復雜，造成很大浪費。上一頁上一頁下一頁下一頁返回目錄返回目錄退出退出、刀庫類型、刀庫類型 一般有盤式、鏈式及鼓輪式刀庫幾種： (1) 盤式刀庫 刀具呈環行排列，空間利用率低，容量不大但結構簡單。 (2) 鏈式刀庫 結構緊湊，容量大，鏈環的形狀也可隨機床布局制成各種形 式而靈活多變，還可將換刀位突出以便于換刀，應用較為廣泛。 (3) 鼓輪式或格子式刀庫 占地小