数控技术2-数控机床的机械结构

RaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术数控机床的机械结构Chapter2MechanicalStructureofNCMachineToolRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术13254数控机床的机械结构组成部分主运动系统对机械结构的一般要求进给传动系统其它辅助功能部件6本章小结RaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术1数控机床机械结构组成Components床身部件（基础件、支承部件）底座、立柱、横梁、工作台主轴（spindle）部件进给（feeding）传动部件辅助功能部件气动、润滑、冷却、排屑、防护等特殊功能装置刀架或自动换刀装置（ATC）自动托盘交换装置（APC、AWC）刀具破损监控、精度检测等RaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术1数控机床机械结构组成ComponentsRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术1数控机床机械结构组成ComponentsRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术1数控机床机械结构组成ComponentsRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术1数控机床机械结构组成ComponentsRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术2对机械结构的一般要求GeneralRequirements安全防护和人性化的造型合理选择支承件的结构形式合理选用构件的材料合理的结构布局采用补偿变形的措施足够的结构刚度尽量少的热变形减少机内发热改善散热和隔热条件合理设计机床的结构与布局进行热变形补偿RaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术3主运动系统CuttingMotionSystem主运动系统指驱动主轴运动的系统。主轴带动刀具和工件旋转，产生切削运动且消耗功率最大的运动轴。☆传递切削加工所需要的动力和的主运动☆控制主运动的速度大小、方向、启停等运动状态SpindleRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术3主运动系统CuttingMotionSystemA组成动力源电机传动系统定比传动机构、变速装置运动控制装置离合器、制动器等执行件主轴RaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术B对主运动系统的要求动力功率高高速强力切削可达250kw调速范围宽调速范围100～10000无级调速；恒功率恒扭矩的调速范围；速度稳定性。控制功能的多样化C轴控制功能；同步控制功能；主轴准停功能；恒线速切削功能性能要求高电机过载能力；电机转速波动要小；速度响应要快，升降速时间要短；电机温升低，振动和噪音小；可靠性高，寿命长，维护容易；体积小，重量轻，与机床联接容易。3主运动系统CuttingMotionSystemRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术3主运动系统CuttingMotionSystemC配置形式普通电机—机械变速—主轴部件变频器—交流电机—机械变速—主轴部件交、直流主轴电机—同步齿形带—主轴部件电主轴（一体化主轴、内装式主轴电机）RaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术D主轴部件端部结构刀具的装夹支承部件轴承组；滚动轴承；滑动轴承；静压轴承；磁力轴承；etc准停装置3主运动系统CuttingMotionSystemRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术4进给系统FeedingSystemA组成进给系统协助完成加工表面的成形运动，传递所需运动及动力。传动机构+运动变换机构+导向机构+执行件（工作台）传动机构：齿轮传动、同步带传动运动变换：丝杠螺母副、蜗杆齿条副、齿轮齿条副等导向机构：导轨（滑动导轨、滚动导轨、静压导轨）RaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术工作台导轨副4进给系统FeedingSystemRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术B对进给系统的要求摩擦力小采用摩擦力及动静摩擦力差值较小的传动件及导轨。传动精度和刚度高消除传动间隙，增加传动系统刚度。运动惯量小减小运动部件质量，响应快速。4进给系统FeedingSystemRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术C齿轮传动系统功用特点：扭矩匹配；惯量匹配；脉冲当量匹配；降速重点注意传动间隙的消除：消除反向间隙，提高传动精度使啮合状态轮齿的两侧均处于接触状态偏心轴调整、轴向垫片调整（刚性）轴向压簧调整、周向压簧调整（柔性）4进给系统FeedingSystemRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术D丝杆螺母副滑动丝杠螺母副（旧机床数控化改造、经济型）滚珠丝杠螺母副（广泛采用、普及型、高档型）静压丝杠螺母副（用于高精度数控机床）功用：将旋转运动变换成直线运动4进给系统FeedingSystemRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术D滚珠丝杆工作原理：丝杆旋转，滚珠在封闭滚道内沿滚道滚动、迫使螺母轴向移动。ballscrew4进给系统FeedingSystemRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术D滚珠丝杆滚珠循环方式1：外循环在循环过程中回珠时与丝杠脱离接触的结构；采用弧形铜管形成滚珠返回通道，由弯管的端部引导滚珠。4进给系统FeedingSystemRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术滚珠循环方式2:内循环滚珠在循环过程中始终与丝杠保持接触的结构。采用圆柱凸键反向器实现滚珠循环，反向器嵌入螺母内部。D滚珠丝杆4进给系统FeedingSystemRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术内循环与外循环的比较□外循环方式制造工艺简单、应用广泛，但螺母径向尺寸较大，因用弯管端部作挡珠器，易磨损，噪音较大。□内循环螺母结构紧凑，定位可靠，刚性好，不易磨损，反回滚道短，不易发生滚珠堵塞，摩擦损失小。缺点是结构复杂、制造较困难。D滚珠丝杆4进给系统FeedingSystemRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术滚珠丝杠螺母副的选用☆机床精度→选用滚珠丝杠精度☆机床载荷→选定丝杠尺寸参数☆校核验算：扭转刚度、压曲刚度临界转速、工作寿命D滚珠丝杆4进给系统FeedingSystemRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术校核计算的模型D滚珠丝杆4进给系统FeedingSystemRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术常见的支承形式一端装止推轴承另一端自由D滚珠丝杆4进给系统FeedingSystemRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术常见的支承形式一端装止推轴承另一端装向心球轴承D滚珠丝杆4进给系统FeedingSystemRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术常见的支承形式两端装双止推轴承D滚珠丝杆4进给系统FeedingSystemRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术常见的支承形式两端装单止推轴承D滚珠丝杆4进给系统FeedingSystemRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术预紧以及间隙调整垫片法螺纹法齿差法D滚珠丝杆4进给系统FeedingSystemRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术E回转工作台能实现周向进给和分度运动的工作台☆分度工作台实现工作台的定角度回转运动，即分度、转位和定位工作。☆数控回转工作台除了分度和转位的功能之外，还能实现数控圆周进给运动。rotarytable4进给系统FeedingSystemRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术E回转工作台工作过程：定位夹紧机构松开→工作台抬起→工作台进行分度回转运动→接近目标位置时电机减速、停机实现粗定位→工作台下降，上、下齿盘重新啮合，实现精定位→完成定位夹紧。4进给系统FeedingSystemRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术F数控机床导轨☆导向：直线运动—直线导轨；圆运动—轴承☆支承、承载塑料导轨：滑动摩擦滚动导轨：滚动摩擦静压导轨：液体摩擦guide，rail，track4进给系统FeedingSystemRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术F数控机床导轨对导轨的基本要求一定的导向精度良好的摩擦特性摩擦系数小(灵敏度)，动静摩擦系数之差小(低速平稳性)阻尼特性好高速时不振动足够的刚度和强度良好的精度保持性4进给系统FeedingSystemRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术F数控机床导轨塑料导轨贴塑涂塑4进给系统FeedingSystemRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术F数控机床导轨滚动导轨rollingguide4进给系统FeedingSystemRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术F数控机床导轨4进给系统FeedingSystemRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术5其它机械结构OtherComponents辅助功能部件气动、润滑、冷却、排屑、防护等特殊功能装置刀架或自动换刀装置（ATC）自动托盘交换装置（APC、AWC）刀具破损监控、精度检测etcAutomaticToolChangerRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术组成要求常见的结构形式主轴部件Summary数控机床的组成部分对数控机床部件的一般要求主运动系统进给运动系统辅助结构组成要求滚珠丝杆螺母副导轨预紧和间隙调整Important！RaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术Anyquestions？