数控机床机械结构的主要特点和要求

机床的刚度是指在切削力和其他力的作用下，反抗变形的能力。机床在静态力作用下所表现的刚度成为机床的静刚度，机床在动态力（如切削力、驱动力、加速和减速所引起的惯性力、摩擦阻力等）作用下所表现的刚度称为机床的动刚度。

由于机床机械结构的情况复杂，一般很难对机床的结构刚度进行精确的理论计算，设计者往往只能对部分构件（如轴、丝杠等）用计算方法求算其刚度，而对于床身、立柱、工作台等零部件的弯曲和扭转变形、接合面的接触变形等，只能简化进行近似计算，计算结果往往与实际相差很大，故只能作定性分析的参考。即使采用有限元法来进行计算，通常仍需对模型、实物或类似的样机进行试验、分析和对比以确定合理的结构方案。

但一般来说，对普通机床和同类型的数控机床在刚度方面的要求是一致的，只是要求的程度应该是有差异的。数控机床为获得高效率而具有的大功率和高速度，使它所承受的各种外力负载情况更加恶劣，而且对加工过程的自动化也使得加工误差无法由人工干预来修正和补偿。所以数控机床的变形对加工精度的影响会更为严重、为保证数控机床在自动化、高效率的切削条件下获得稳定的高精度，其机械结构往往要求具有更高的抗震性。有标准规定数控机床的刚度系数应比类似的普通机床高50%。

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第1章数控机床的结构特点

睐第1章数控机床的结构特点 1.1数控机床的组成 1.1.1 数控机床的整体结构数控机床的组成，从大的方面划分，主要由信息载体、计算机数控装置、坐标伺服系统、辅助控制系统、位置和速度检测反馈系统以及过程检测的自适应控制系统等六部分组成。数控机床的组成框图如图1.1所示。图1.1 数控机床的组成框图图1-5数控机床的组成及框图 1．信息载体它是把加工零件通过建立数学模型及数学处理后，按规范编制成工艺流程，形成程序文件，然后通过计算机存储到软盘或磁盘上，再将软盘或磁盘的程序输送到数控系统中。或者通过键盘将加工程序输送到数控系统中，也可通过DNC接口用通用计算机直接将加工程序输送到数控系统中。

这些软盘、磁盘、键盘或通用计算机就是信息载体。我们把可用不同形式将零件的加工程序记录在上面，并可传输给数控装置的这种载体称为信息载体，也可称为控制介质。在早期的数控机床上，常用纸带、穿孔卡片、磁带等作为信息载体。 2．计算机数控装置加工程序由输入装置传送到数控系统中后，经过中央处理单元、运算器、存储器、控制器等，又通过数控系统软件、机床参数等的支持，再经过输出装置，分配到坐标伺服系统和辅助控制系统中去。同时又将坐标伺服系统中的位置检测信号、速度检测信号和自适应控制的温度、转矩、振动、摩擦、切削力及液压、气压、中心润滑等系统的压力多因素变化过程检测的反馈信息，经与给定值和最佳参数反复比较、处理后，再输出给坐标伺服系统和辅助控制系统。这里的输入/输出装置、中央处理单元（CPU）、运算器、存储器和控制器等组成的装置称为计算机数控装置。 3．坐标伺服系统由伺服控制电路、功率放大器、交流伺服电机或线性电机、位置和速度检测装置等组成，将数控装置发出的脉冲信号转换成机床的各坐标运动，这种系统称为坐标伺服系统。坐标伺服系统中的位置检测装置和速度检测装置，对坐标运行的直线位置、角向位置的准确性和直线运行速度、角向回转速度进行检测、修正。其中包括主轴转换成伺服坐标的角向位置检测和回转运行的速度检测。坐标伺服系统中的坐标运行位置精度和运行速度将直接影响数控机床的加工精度和生产效率。 4．辅助控制装置辅助控制装置的作用，就是通过接收数控装置发出的辅助控制指令，经输入/输出接口电路转换成强电（动力能源）信号，用来控制机床主轴的启动、停止，主轴的无级调速，机械手、刀库、换刀的动作，刀塔的动作，尾座的动作，工作台的交换、定位、夹紧，冷却液装置的动作，排屑器的动作，液压装置的动作，气压装置的动作及中心润滑装置的动作等。辅助控制装置用辅助指令来控制数控机床各开关量，能使机床在运行过程中形成一套完整或较完整的逻辑工作状态。数控机床由数控装置、伺服驱动装置、检测反馈装置、和机床本体四大部分组成。 1.1.2计算机数控系统（简称CNC）的组成计算机数控系统（CNC）主要由微型计算机、外围设备和机床控制装置三大部分组成。1．微型计算机

数控机床对机械结构的基本要求

1数控机床对机械结构的基本要求提高数控机床性能的措施有哪些要求(1)具有较高的静、动刚度和良好的抗振性(2)具有良好的热稳定性(3)具有较高的运动精度与良好的低速稳定性(4)具有良好的操作、安全防护性能措施(1)合理选择NC的总体布局(2)提高构件的刚度(3)提高机床抗振性(4)改善机床热变形(5)保证运动的精度和稳定性 2数控机床斜床身布局的优点(1)热稳定性(2)运动精度(3)加工制造(4)操作、防护排屑性能 3卧式数控镗铣床或加工中心采用T形床身和框架双立柱各有的特点(1)T形床身布局可以使工作台沿床身作X向移动时,在全行程范围内,工作台和工件条件完全支承在床身上,因此,机床刚性好,工作台承载能力强,加工精度易得到保证,且这种结构可以很方便的增加X轴行程,便于机床品种的系列化、零部件的通用化和标准化(2)框架结构双立柱采用了对称结构,主轴箱在两立柱中间上、下运动,与传统的主轴箱侧挂式结构相比,提高了结构刚度.另外,主轴箱是从左、右两导轨的内侧进行定位,热变形产生的主轴轴线变位被限制在垂直方向上,可以通过对Y轴的补偿,减小热变形的影响 4箱中箱即”内外双框架”高速加工机床采用箱中箱的原因:与传统的立柱移动式布局比较,X、Z轴在移动部件中去除了部件本身的重量,且X轴上下均有导轨支撑,提高了整体刚度,另外X、Y对称布局提高了机床的热稳定性，使机床的加工精度得到提高 5虚拟轴机床:虚拟轴机床的基座与主轴平台间是由六根杆并联的连接的称之为并联结构结构特点:X、Y、Z三个坐标轴的运动由六根杆同时相互耦合地伸缩运动来实现.主轴平台的受力由六根杆分担,每根杆受力要小的多,且只承受拉力或压力不受弯矩和扭矩与传统机床比的优点:刚度高、移动部件重量小、结构简单,零件的数量多 6数控机床对主传动的基本要求;(1)主轴一般都要求能自动实现无级调速(2)机床主轴系统必须有足够高的转速和足够大的功率,以适应高速、高效的加工需要(3)为了降低噪声、减轻发热、减少振动,主传动系统应简化结构,减少传动件(4)在加工中心上,还必须具有安装刀具和刀具交换所需的自动夹紧装置,以及主轴定向准停装置,以保证刀具和主轴、刀库、机械手的正确啮合(5)为了扩大机床功能,实现对C轴位置(主轴回转角度)的控制,主轴还需安装位子检测装置,以便实现对主轴位置的控制实现无级变速的方法有(1)采用交流主轴驱动系统(2)采用变频器带变频电动机或普通交流电机(3)电主轴 7数控机床的主传动增加辅助机械变速装置的作用:扩大调速范围,分段无级调速 8数控机床对进给传动系统的基本要求(1)提高部件刚度(2)减小传统部件的惯量(3)减小传动部件的间隙(4)减小系统的的摩擦阻力进给传动的基本形式(1)丝杠(通常为滚珠丝杠或静压丝杠)螺母副(2)通过齿轮、齿条副,将伺服电动机的旋转运动变成直线运动(3)采用直线电动机进行驱动各自的特点(1)滚珠丝杠螺母副特点:①摩擦损失小,传动效率高②丝杠螺母之间预紧后,可以消除间隙,提高了传动刚度③摩擦阻力小,不易产生低速爬行现象④长期工作磨损小、使用寿命长、精度保持性好静压丝杠的特点:①摩擦因数很小,因此起动转矩很小传统灵敏避免了爬行②油膜层可以吸振,提高了运动的平稳性③由于油液的的不断流动有利于散热和减少热变形,提高了加工精度和表面粗糙度④油膜有刚度减小了反向间隙⑤油膜对丝杠误差有均化作用⑥承载能力与供油压力成正比与转速无关(2)齿轮齿条副传动用于行程较长的大型机床上,可以得到较大的传动比,进行高速直线运动,刚度及机械效率也高(3)利用直线电动机驱动可以完全取消传动系统中将旋转运动变为直线运动的环节,大大简化机械传统的结构,实现所谓的‘零传动’

第六章数控机床的机械结构答辩

第六章数控机床的机械结构

提要本章讨论了数控机床机械结构的要求，介绍了提高机床刚度，减少机床的热变形，减少运动副的摩擦，提高传动精度，提高机床寿命和精度保持性的措施，介绍数控机床主运动系统和进给运动系统以及典型机械结构。学时：4学时第六章数控机床的机械结构

目标了解数控机床的机械结构特点；掌握提高机床刚度，减少机床的热变形，减少运动副的摩擦的措施；了解数控机床的主运动系统和进给运动系统以及典型机械结构及其工作原理了解提高传动精度，提高机床寿命和精度保持性的措施；第六章数控机床的机械结构

建议了解数控机床对机械结构的要求，掌握提高机床刚度，减少机床的热变形，减少运动副的摩擦，提高传动精度，提高机床寿命和精度保持性的措施，了解数控机床的主运动系统和进给运动系统以及典型机械结构。第六章数控机床的机械结构

第一节概述数控机床的机械结构要求 1、高精度 2、高速度 3、高自动化要求数控机床必须具有很高的强度、刚度和抗振性因此，数控机床的功能要求和设计要求与普通机床有较大的差异。数控机床的结构设计要求可以归纳为如下几方面： 1、具有大切削功率，高的静、动刚度和良好的抗振性能； 2、具有较高的几何精度、传动精度、定位精度和热稳定性； 3、具有实现辅助操作自动化的结构部件。

数控机床应具有更高的静、动刚度刚度:是指支承件在恒定载荷或交变载荷作用下抵抗变形的能力 (静刚度)(动刚度) 提高刚度的原因： ①在重载荷的作用下，机床的各部件、构件会受力变形，引起刀具和工件的相对位置的变化 ②机床刚度差—影响机床抗振性

数控机床的组成

1.1数控机床的组成数控机床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电动机及拖动、动控制、检测等技术为一体的自动化设备。数控机床的基本组成包括控制介质、数控装置、伺服系统、反馈装置及机床本体，见图2 - 1。图1-1 数控机床组成一、控制介质数控机床工作时，不要人去直接操作机床，但又要执行人的意图，这就必须在任何数控机床之间建立某种联系，这种联系的中间媒介物称之为控制介质。在普通机床上加工零件时，由工人按图样和工艺要求进行加工。在数控机床加工时，控制介质是存储数控加工所需要的全部动作和刀具相对于工件位置等信息的信息载体，它记载着零件的加工工序。数控机床中，常用的控制介质有穿孔纸带、穿孔卡片、磁带和磁盘或其他可存储代码的载体，至于采用哪一种，则取决于数控装置的类型。早期时，使用的是8单位（8孔）穿孔纸带，并规定了标准信息代码ISO（国际标准化组织制定）和EIA（美国电子工业协会制定）两种代码。二、数控装置

数控装置是数控机床的核心。其功能是接受输入装置输入的数控程序中的加工信息，经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行译码、运算和逻辑处理后，发出相应的脉冲送给伺服系统，使伺服系统带动机床的各个运动部件按数控程序预定要求动作。一般由输入输出装置、控制器、运算器、各种接口电路、CRT显示器等硬件以及相应的软件组成。数控装置作为数控机床“指挥系统”，能完成信息的输入、存储、变换、插补运算以及实现各种控制功能。它具备的主要功能如下： 1）多轴联动控制。 2）直线、圆弧、抛物线等多种函数的插补。 3）输入、编辑和修改数控程序功能。 4）数控加工信息的转换功能：ISO/EIA代码转化，米英制转换，坐标转换，绝对值和相对值的转换，计数制转换等。 5）刀具半径、长度补偿，传动间隙补偿，螺距误差补偿等补偿功能。6）实现固定循环、重复加工、镜像加工等多种加工方式选择。 7）在CRT上显示字符、轨迹、图形和动态演示等功能。三、伺服系统机床上的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系统，它根据数控装置发来的速度和位移指令控制执行部件的进给速度、方向和位移量。每个进给运动的执行部件都配有一套伺服系统。伺服系统的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换为机床移动部件的运动，它相当于手工操作人员的手，使工作台（或溜板）精确定位或按规定的

数控机床的机械结构

数控机床的机械结构在数控机床发展的最初阶段，其机械结构与通用机床相比没有多大的变化，只是在自动变速、刀架和工作台自动转位和手柄操作等方面作些改变。随着数控技术的发展，考虑到它的控制方式和使用特点，才对机床的生产率、加工精度和寿命提出了更高的要求。数控机床的主体机构有以下特点：1）由于采用了高性能的无级变速主轴及伺服传动系统，数控机床的极限传动结构大为简化，传动链也大大缩短；2）为适应连续的自动化加工和提高加工生产率，数控机床机械结构具有较高的静、动态刚度和阻尼精度，以及较高的耐磨性，而且热变形小；3）为减小摩擦、消除传动间隙和获得更高的加工精度，更多地采用了高效传动部件，如滚珠丝杠副和滚动导轨、消隙齿轮传动副等；4）为了改善劳动条件、减少辅助时间、改善操作性、提高劳动生产率，采用了刀具自动夹紧装置、刀库与自动换刀装置及自动排屑装置等辅助装置。根据数控机床的适用场合和机构特点，对数控机床结构因提出以下要求：一、较高的机床静、动刚度数控机床是按照数控编程或手动输入数据方式提供的指令自动进行加工的。由于机械结构（如机床床身、导轨、工作台、刀架和主轴箱等）的几何精度与变形产生的定位误差在加工过程中不能人为地调整与补偿，因此，必须把各处机械结构部件产生的弹性变形控制在最小限度内，以保证所要求的加工精度与表面质量。为了提高数控机床主轴的刚度，不但经常采用三支撑结构，而且选用钢性很好的双列短圆柱滚子轴承和角接触向心推力轴承铰接出相信忒力轴承，以减小主轴的径向和轴向变形。为了提高机床大件的刚度，采用封闭界面的床身，并采用液力平衡减少移动部件因位置变动造成的机床变形。为了提高机床各部件的接触刚度，增加机床的承载能力，采用刮研的方法增加单位面积上的接触点，并在结合面之间施加足够大的预加载荷，以增加接触面积。这些措施都能有效地提高接触刚度。为了充分发挥数控机床的高效加工能力，并能进行稳定切削，在保证静态刚度的前提下，还必须提高动态刚度。常用的措施主要有提高系统的刚度、增加阻尼以及调整构件的自振频率等。试验表明，提高阻尼系数是改善抗振性的有效方法。钢板的焊接结构既可以增加静刚度、减轻结构重量，又可以增加构件本身的阻尼。因此，近年来在数控机床上采用了钢板焊接结构的床身、立柱、横梁和工作台。封砂铸件也有利于振动衰减，对提高抗振性也有较好的效果。二、减少机床的热变形在内外热源的影响下，机床各部件将发生不同程度的热变形，使工件与刀具之间的相对运动关系遭到破环，也是机床季度下降。对于数控机床来说，因为全部加工过程是计算

数控机床的机械结构汇总

第一节机械结构的主要特点与基本要求一、数控机床对机械结构的基本要求从数控技术的特点看，由于数控机床采用了伺服电动机，应用数字技术实现了对机床执行部件动作顺序和运动位移的直接控制，传统机床的变速箱结构被取消了，因而机械结构也大大简化了。数字控制还要求机械系统有较高的传动刚度且没有传动间隙，以确保控制指令的执行和控制品质的实现。同时由于计算机水平和控制能力的不断提高，同一台机床上允许更多功能部件同时执行所需要的各种辅助功能已成为可能，因而数控机床的机械结构比传统机床具有更高的集成化功能要求。从制造技术发展的要求看，随着新材料和新工艺的出现以及市场竞争对低成本的要求，金属切削加工正朝着切削精度和速度越来越高、生产效率越来越高和系统越来越可靠的方向发展。这就要求在传统机床基础上发展起来的数控机床精度更高、驱动功率更大，机械结构动、静、热态刚度更好，工作更可靠，能实现长时间连续运行和有尽可能少的停机时间。综合上述原因，数控机床对其基本要求可归纳为要有更高的精度，更好动、静态刚度，以适应高速运动的耐用度和工作可靠性。二、数控机床机械结构构成典型数控机床的机械结构主要由基础件、主传动系统、进给传动系统、回转工作台、自动换刀装置及其他机械功能部件等几部分组成。数控机床的基础件通常是指床身、立柱(或横梁)、工作台、底座等结构件，由于其尺寸较大，俗称“大件”，构成了机床的基本框架。其他部件附着在基础件上，有的部件还需要沿着基础件运动。由于基础件起着支承和导向的作用，因而对基础件的基本要求是刚度好。此外，由于基础件通常固有频率较低，在设计时，还希望它的固有频率能高一些，阻尼能大一些。和传统机床一样，数控机床的主传动系统将动力传递给主轴，保证系统具有切削所需要的转矩和速度。但由于数控机床具有比传统机床更高的切削性能要求，因而要求数控机床的主轴部件具有更高的回转精度、更好的结构刚度和抗振性能。由于数控机床的主传动常采用大功率的变速电动机，因而主传动链较传统机床短，不需要复杂的变速机构。由于自动换刀的需要，具有自动换刀功能的数控机床主轴在内孔中需要有刀具自动送开和夹紧装置。数控机床的进给驱动机械结构是直接接受计算机发出的控制指令，实现直线或旋转运动的进给和定位，对机床的运行精度和质量影响最明显。因此，对数控机床传动系统的主要要求是精度、稳定性和快速响应的能力，即要它能尽快地根据控制指令要求，稳定地达到需要的加工速度和位置精度，并尽量小地出现振荡和超调现象。根据工作要求回转工作台分成两种类型，即数控转台和分度转台。数控转台在加工过程中参与切削，相当于进给运动坐标轴，因而对它的要求和进给传动系统的要求是一样的。分度转台只完成分度运动，主要要求分度精度指标和在切削力作用下保持位置不变的能力。转塔刀架在原理和结构上都和分度转台类似。

智慧树知到《数控机床结构》章节测试答案

智慧树知到《数控机床结构》章节测试答案第一章 1、机床型号的首位字母“Y”表示该机床是( )。 A.水压机 B.齿轮加工机床 C.压力机 D.螺纹加工机床答案: 齿轮加工机床 2、世界上第一台数控机床于( )年诞生在( )。 A.1952，美国 B.1958，德国 C.1958，美国 D.1952，德国答案: 1952，美国 3、根据我国机床型号编制方法，最大磨削直径为320毫米、经过第一次重大改进的高精度万能外圆磨床的型号为( )。 A.MG1432A B.M1432A C.MG432 D.MG1432 答案: MG1432A

4、CA6140型卧式车床的最大车削直径为40mm。( ) A.对 B.错答案: 错 5、分类代号用罗马数字表示，置于类别代号之前，居型号首位。( ) A.对 B.错答案: 错第二章 1、开合螺母的功用是接通或断开从( )传递的运动。 A.光杠 B.主轴 C.丝杠 D.电动机答案: 丝杠 2、车削加工时，工件的旋转是( )。 A.主运动 B.进给运动 C.辅助运动 D.连续运动答案: 主运动

3、在CA6140普通车床上，车削螺纹和机动进给分别采用丝杠和光杠传动其目的是( )。 A.提高车削螺纹传动链传动精度 B.减少车削螺纹传动链中丝杠螺母副的磨损 C.提高传动效率 D.以上都是答案: 提高车削螺纹传动链传动精度 4、溜板箱的功用是变换被加工螺纹种类和导程,获得各种机动进给量。( ) A.对 B.错答案: 错 5、进给箱的功用是将丝杠或光杠的旋转运动转变为直线运动并带动刀架进给。( ) A.对 B.错答案: 错第三章 1、限位开关在电路中的作用是( )。 A.短路保护 B.过载保护 C.欠电压保护

《数控机床及机械结构》试题+答案——08级大专(赵坤琳)

可编辑重庆机电职业技术学院 2009——2010年第二学期《数控机床与机械结构》期末考试 1、数控机床齿轮传动间隙的存在会造成进给运动反向时丢失指令脉冲，并产生反向死区，因而必须消除。如滑动导轨、静压导轨和滚动导轨。5、数控机床中采用的数控分度工作台工作时只能完成分度运动，不能实现圆即在分度时只能回转一定角度；而数控回转工作台则除了能分度工作外，它主要用于实现圆周进给，以进行各种圆弧加工或曲面加工。、为了提高滚珠丝杠螺母副的反向传动精度和轴向刚度，必须消除轴向间隙，通常采用双螺母消隙法，此方法常用垫片消隙、齿差消隙和螺、静压导轨的特点是阻力小、效率高、导向精度高，且具有良好的吸振性。立式数控铣床机械结构的运动形式有主运动、进给运动和合成运动三方面。 10、数控机床齿轮传动间隙中直齿传动齿轮间隙的消除有轴向垫片调整法、偏心套调整法和双片薄齿轮错齿调整法。 11、由于滚珠丝杠副无自锁作用，故必须采用阻尼或锁紧机构。 12、数控车床能进行螺纹加工，其主轴上一定安装了脉冲编码器。二选择题（共20分） 1、测量反反向间隙的作用是为了（ A ）。 (A) 提高机床的定位精度 (B) 提高机床的使用寿命 (C) 提高机床的安全性 (D) 提高机床的灵活性 2、下列哪种导轨适合于载荷较大的情况（C ）（A ）滑动导轨 (B)滚动导轨（C ）静压导轨 3、数控机床坐标轴C 轴表示的是绕着（ C ）轴旋转。（A ）X 轴（B ）Y 轴（C ）Ｚ轴（Ｄ）Ａ轴４、柔性制造单元是（ A ）（A ）FMC （B ）FMS （C ）CIMS （D ）NC 5、数控车床与加工中心的区别是（ C ）（A ）能多把刀加工（B ）能自动检测移动误差（C ）有自动换刀机构和相应换到机构（D ）能实现多轴联动 6、下列对于排刀式刀架说法错误的是（ A ）（A ）、主要用于大规模的数控车床 (B)、提高了生产效率 (C)、要有良好的刚度 (D)、要有良好的强度 7、下列对于排屑装置说法错误的是（B ） (A)、可以提高效率 (B)、是手动排屑 (C)、将铁屑排出机床之外 (D)、尽可能靠近切削部位 8、数控铣床一般不用于加工（ C ） ( A) 平面 ( B) 孔 (C).沟槽 (D).螺纹 9、对于数控铣床主轴支承轴承的说法错误的是（ C ） (A)、足够刚度 (B)、足够强度 (C)、不需要消除间隙 (D)、要消除间隙年级: 专业: 姓名: 学号: --密------------------------------封---------

1数控机床对机械结构的基本要求

1数控机床对机械结构的基本要求?提高数控机床性能的措施有哪些? 要求(1)具有较高的静、动刚度和良好的抗振性(2)具有良好的热稳定性(3)具有较高的运动精度与良好的低速稳定性(4)具有良好的操作、安全防护性能措施(1)合理选择NC的总体布局(2)提高构件的刚度(3)提高机床抗振性(4)改善机床热变形(5)保证运动的精度和稳定性 2数控机床斜床身布局的优点(1)热稳定性(2)运动精度(3)加工制造(4)操作、防护排屑性能 3卧式数控镗铣床或加工中心采用T形床身和框架双立柱各有的特点(1)T形床身布局可以使工作台沿床身作X向移动时,在全行程范围内,工作台和工件条件完全支承在床身上,因此,机床刚性好,工作台承载能力强,加工精度易得到保证,且这种结构可以很方便的增加X轴行程,便于机床品种的系列化、零部件的通用化和标准化(2)框架结构双立柱采用了对称结构,主轴箱在两立柱中间上、下运动,与传统的主轴箱侧挂式结构相比,提高了结构刚度.另外,主轴箱是从左、右两导轨的内侧进行定位,热变形产生的主轴轴线变位被限制在垂直方向上,可以通过对Y轴的补偿,减小热变形的影响 4箱中箱即”内外双框架”高速加工机床采用箱中箱的原因:与传统的立柱移动式布局比较,X、Z轴在移动部件中去除了部件本身的重量,且X轴上下均有导轨支撑,提高了整体刚度,另外X、Y对称布局提高了机床的热稳定性，使机床的加工精度得到提高 5虚拟轴机床:虚拟轴机床的基座与主轴平台间是由六根杆并联的连接的称之为并联结构结构特点:X、Y、Z三个坐标轴的运动由六根杆同时相互耦合地伸缩运动来实现.主轴平台的受力由六根杆分担,每根杆受力要小的多,且只承受拉力或压力不受弯矩和扭矩与传统机床比的优点:刚度高、移动部件重量小、结构简单,零件的数量多 6数控机床对主传动的基本要求;(1)主轴一般都要求能自动实现无级调速(2)机床主轴系统必须有足够高的转速和足够大的功率,以适应高速、高效的加工需要(3)为了降低噪声、减轻发热、减少振动,主传动系统应简化结构,减少传动件(4)在加工中心上,还必须具有安装刀具和刀具交换所需的自动夹紧装置,以及主轴定向准停装置,以保证刀具和主轴、刀库、机械手的正确啮合(5)为了扩大机床功能,实现对C轴位置(主轴回转角度)的控制,主轴还需安装位子检测装置,以便实现对主轴位置的控制实现无级变速的方法有(1)采用交流主轴驱动系统(2)采用变频器带变频电动机或普通交流电机(3)电主轴 7数控机床的主传动增加辅助机械变速装置的作用:扩大调速范围,分段无级调速 8数控机床对进给传动系统的基本要求(1)提高部件刚度(2)减小传统部件的惯量(3)减小传动部件的间隙(4)减小系统的的摩擦阻力进给传动的基本形式(1)丝杠(通常为滚珠丝杠或静压丝杠)螺母副(2)通过齿轮、齿条副,将伺服电动机的旋转运动变成直线运动(3)采用直线电动机进行驱动各自的特点(1)滚珠丝杠螺母副特点:①摩擦损失小,传动效率高②丝杠螺母之间预紧后,可以消除间隙,提高了传动刚度③摩擦阻力小,不易产生低速爬行现象④长期工作磨损小、使用寿命长、精度保持性好静压丝杠的特点:①摩擦因数很小,因此起动转矩很小传统灵敏避免了爬行②油膜层可以吸振,提高了运动的平稳性③由于油液的的不断流动有利于散热和减少热变形,提高了加工精度和表面粗糙度④油膜有刚度减小了反向间隙⑤油膜对丝杠误差有均化作用⑥承载能力与供油压力成正比与转速无关(2)齿轮齿条副传动用于行程较长的大型机床上,可以得到较大的传动比,进行高速直线运动,刚度及机械效率也高(3)利用直线电动机驱动可以完全取消传动系统中将旋转运动变为直线运动的环节,大大简化机械传统的结构,实现所谓的‘零传动’

机床数控技术-习题答案—第7章数控机床结构

第7章数控机床结构习题及答案 1．数控机床的机械结构主要由哪几部分组成？各部分的作用是什么？答： 1.主传动系统它包括动力源、传动件及主运动执行件(主轴)等，其功用是将驱动装置的运动及动力传给执行件，以实现主切削运动。 2.进给传动系统它包括动力源、传动件及进给运动执行件(工作台、刀架)等，其功用是将伺服驱动装置的运动与动力传给执行件，以实现进给切削运动。 3.基础支承件它是指床身、立柱、导轨、滑座、工作台等，它支承机床的各主要部件，并使它们在静止或运动中保持相对正确的位置。 4.辅助装置辅助装置视数控机床的不同而异，如自动换刀系统、液压气动系统、润滑冷却装置等。 2．数控机床的机械结构有哪些特点? 答： 1.结构简单、操作方便、自动化程度高 2.高的静、动刚度及良好的抗振性能 3.采用高效、高精度无间隙传动装置 4.具有适应无人化、柔性化加工的功能部件 3．加工中心的布局有哪几种形式？各有何特点？答： 1.卧式加工中心卧式加工中心通常采用移动式立柱，工作台不升降，T形床身。T形床身可以作成一体，这样刚度和精度保持性能比较好，但铸造和加工工艺性较差。分离式T形床身的铸造和加工工艺性都大大改善，但连接部位要用定位键和专用的定位销定位，并用大螺栓紧固以保证刚度和精度。卧式加工中心的立柱普遍采用双立柱框架结构形式，主轴箱在两立柱之间，沿导轨上下移动。这种结构刚性大，热对称性好，稳定性高。小型卧式加工中心多数采用固定立柱式结构，其床身不大，且都是整体结构。 2.立式加工中心立式加工中心与卧式加工中心相比，结构简单，占地面积小，价格也便宜。中小型立式加工中心一般都采用固定立柱式，主轴箱吊在立柱一侧。通常采用方形截面框架结构、米字形或井字形筋板，以增强抗扭刚度，而且立柱是中空的，以放置主轴箱的平衡重。立式加工中心通常也有三个直线运动坐标，由溜板和工作台来实现平面上X、Y两个坐标轴的移动。主轴箱沿立柱导轨上下移动实现Z坐标移动。立式加工中心还可以在工作台

数控机床机械结构的要求.

数控机床机械结构的要求在数控机床发展的最初阶段，其机械结构与通用机床相比没有多大的变化，只是在自动变速、刀架和工作台自动转位和手柄操作等方面作些改变。随着数控技术的发展，考虑到它的控制方式和使用特点，才对机床的生产率、加工精度和寿命提出了更高的要求。数控机床的主体机构有以下特点：1)由于采用了高性能的无级变速主轴及伺服传动系统，数控机床的极限传动结构大为简化，传动链也大大缩短；2)为适应连续的自动化加工和提高加工生产率，数控机床机械结构具有较高的静、动态刚度和阻尼精度，以及较高的耐磨性，而且热变形小；3)为减小摩擦、消除传动间隙和获得更高的加工精度，更多地采用了高效传动部件，如滚珠丝杠副和滚动导轨、消隙齿轮传动副等；4)为了改善劳动条件、减少辅助时间、改善操作性、提高劳动生产率，采用了刀具自动夹紧装置、刀库与自动换刀装置及自动排屑装置等辅助装置。根据数控机床的适用场合和机构特点，对数控机床结构因提出以下要求：一、较高的机床静、动刚度数控机床是按照数控编程或手动输入数据方式提供的指令自动进行加工的。由于机械结构(如机床床身、导轨、工作台、刀架和主轴箱等)的几何精度与变形产生的定位误差在加工过程中不能为地调整与补偿，因此，必须把各处机械结构部件产生的弹性变形控制在最小限度内，以保证所要求的加工精度与表面质量。为了提高数控机床主轴的刚度，不但经常采用三支撑结构，而且选用钢性很好的双列短圆柱滚子轴承和角接触向心推力轴承铰接出相信忒力轴承，以减小主轴的径向和轴向变形。为了提高机床大件的刚度，采用封闭界面的床身，并采用液力平衡减少移动部件因位置变动造成的机床变形。为了提高机床各部件的接触刚度，增加机床的承载能力，采用刮研的方法增加单位面积上的接触点，并在结合面之间施加足够大的预加载荷，以增加接触面积。这些措施都能有效地提高接触刚度。为了充分发挥数控机床的高效加工能力，并能进行稳定切削，在保证静态刚度的前提下，还必须提高动态刚度。常用的措施主要有提高系统的刚度、增加阻尼以及调整构件的自振频率等。试验表明，提高阻尼系数是改善抗振性的有效方法。钢板的焊接结构既可以增加静刚度、减轻结构重量，又可以增加构件本身的阻尼。因此，近年来在数控机床上采用了钢板焊接结构的床身、立柱、横梁和工作台。封砂铸件也有利于振动衰减，对提高抗振性也有较好的效果。

数控机床练习五答案

《数控机床》练习题五答案【基于数控机床机械结构与部件】 1、步进电机的角位移与（4）成正比。（1）步距角（2）通电频率（3）脉冲当量（4）脉冲数量 2、数控机床CNC系统是（3）（1）轮廓控制系统（2）动作顺序控制系统（3）位置控制系统（4）速度控制系统 3、数控机床有不同的运动形式，需要考虑关键与刀具相对运动关系和坐标系方向，编写程序时，采用（4）的原则。（1）刀具固定不动，工件移动（2）铣削加工刀具固定不动，工件移动；车削加工刀具移动，工件固定（3）分析机床运动关系后再根据实际情况两者的固定和移动关系（4）工件固定不动，刀具移动。 4、选择刀具起始点时应考虑（1，2）（1）防止与工件或夹具干涉碰撞（2）方便工件安装测量（3）每把刀具刀尖在起始点重合（4）必须选在工件外侧。 5．数控机床伺服系统是以（2）为直接控制目标的自动控制系统。（1）机械运动速度（2）机械位移（3）切削力（4）切削用量 6．指出下列哪些误差属于系统的稳态误差（1）。（1）定位误差（2）跟随误差（3）轮廓误差（4）定位误差和跟随误差 7、数控机床适于( C )生产。 A 大型零件 B 小型高精密零件 C 中小批量复杂形体零件 D大批量零件 8、闭环控制系统的检测装置装在( A ) A 电机轴或丝杆轴端 B 机床工作台上 C 刀具主轴上 D 工件主轴上 9、FMS是指（C ） A 自动化工厂 B 计算机数控系统 C 柔性制造系统 D 数控加工中心 10、按伺服系统的控制方式分类，数控机床的步进驱动系统是（A ）数控系统。 A 开环 B 半闭环 C 全闭环 11、下列机床中，属于点位数控机床的是( A )

数控机床习题(有答案)

数控机床习题(第一章) 1填空题（1）数控机床一般由控制介质、数控系统、伺服系统、机床本体、反馈装置和各种辅助装置组成。（2）数控机床采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。（3）突破传统机床结构的最新一代的数控机床是并联机床。（4）自适应控制技术的目的是要求在随机变化的加工过程中，通过自动调节加工过程中所测得的工作状态、特性，按照给定的评价指标自动校正自身的工作参数，以达到或接近最佳工作状态。 2选择题（1）一般数控钻、镗床属于（ C ）（A）直线控制数控机床（B）轮廓控制数控机床（C）点位控制数控机床（D）曲面控制数控机床（2）（ D ）是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节（A）控制介质（B）数控装置（C）输出装置（D）伺服系统（3）适合于加工形状特别复杂（曲面叶轮）、精度要求较高的零件的数控机床是（ A ）（A）加工中心（B）数控铣床（C）数控车床（D）数控线切割机床（4）闭环控制系统的位置检测装置装在（ D ）（A）传动丝杠上（B）伺服电动机轴上（C）数控装置上（D）机床移动部件上（5）根据控制运动方式的不同，数控机床可分为（B ）（A）开环控制数控机床、闭环控制数控机床和半闭环控制数控机床（B）点位控制数控机床、直线控制数控机床和轮廓控制数控机床（C）经济型数控机床、普及型数控机床和高档型数控机床（D）NC机床和CNC机床 3 判断题（1）通常一台数控机床的联动轴数一般会大于或等于可控轴数。（×）（2）数控机床是通过程序来控制的。（√）（3）数控机床只用于金属切削类加工。（×）（4）数控系统是机床实现自动加工的核心，是整个数控机床的灵魂所在。（√）（5）机床本体是数控机床的机械结构实体，是用于完成各种切割加工的机械部分。（√） 4 简答题（1）简述数控机床的发展趋势。 P9 1、高速度与高精度化 2、多功能化 3、智能化 4、高的可靠性（2）简述数控机床各基本组成部分的作用。P4 1、控制介质：是人与数控机床之间联系的中间媒介物质，反映了数控加工中的全部信息。 2、数控系统：数控系统是机床实现自动加工的核心，是完成数字信息运算处理和控制的计算机。 3、伺服系统：是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节。 4、反馈装置：其作用是检测速度和位移，并将信息反馈给数控装置，构成闭环控制系统。 5、机床本体：机床本体是数控机床的机械结构实体，是用于完成各种切割加工的机械部分。 6、辅助装置（3）简要说明数控机床的主要工作过程。P2 1、根据零件加工图样进行工艺分析，确定加工方案、工艺参数和位移数据 2、用规定的程序代码格式编写零件加工程序单，或用自动编程软件进行工作，直接生成零件的加工程序 3、程序的输入和输出 4、将输入到数控单元的加工程序进行试运行、刀具路径模拟等 5、通过对机床的正确操作，运行程序，完成零件加工《数控机床》 (第二章) 1填空题（1）数控机床的机械部分一般由主传动系统、进给传动系统、基础支承件、辅助装置组成。（2）数控机床高速主轴单元的类型主要有电主轴、气动主轴、水动主轴等。（3）滚珠丝杠螺母副运动具有可逆性，不能自锁，立式使用时应增加制动装置。（4）为防止系统快速响应特性变差，在传动系统各个环节，包括滚珠丝杠、轴承、齿轮、蜗轮蜗杆、甚至联轴器和键联接都必须采取相应的消除间隙措施。（5）数控机床的主轴箱或滑枕等部件，可采用卸荷装置来平衡载荷，以补偿部件引起的静力变形。（6）数控机床床身采用钢板的焊接结构既可以增加静刚度，减小结构质量．又可以增加构件本身的阻尼。（7）直接驱动的回转工作台是伺服驱动电动机与回转工作台的集成，它具有减少传动环节、简化机床的结构等优点。

机床机械结构的设计要求

机床机械结构的设计要求发表时间：2019-05-24T10:18:48.673Z 来源：《电力设备》2018年第32期作者：高强 [导读] 摘要：在全球经济时代的到来，各行业市场都对产品要求更高，要求不仅产品在性能方面能够满足人们的需要，还能够给企业带来更高的利润。（身份证号码：23020819850225xxxx）摘要：在全球经济时代的到来，各行业市场都对产品要求更高，要求不仅产品在性能方面能够满足人们的需要，还能够给企业带来更高的利润。在机床行业也是如此，机床是现阶段社会主要的加工设备，就机械结构进行入手，充分满足客户对机床性能的新要求，是现阶段机床设计的基本方向。本文主要基于作者实际工作经验，简要的分析机床机械结构的设计，希望对相关从业人员有所帮助。关键词：机床机械；结构设计；优化性能 Abstract: in the advent of the era of global economy, the industry market has higher request to the product, not only products in terms of performance can meet the needs of the people, also can bring higher profits to the enterprise. Society at present stage is in the machine tool industry, machine tool processing equipment, mainly on the mechanical structure, fully satisfy customer new requirements on the performance of the machine tool, is the basic direction of machine tool design. In this paper, based on actual work experience, the author briefly analysis of the mechanical structure design of machine tools, hope to be helpful to the related professionals. Key words: machine tool machinery; Structure design; Optimize performance 1 数控机床组成分析数控机床系统结构比较复杂，因为操作人员主要是按照数控系统计算机语言编写加工零件的加工程序，经过输入装置传输至数控装置，而数控装置经过编译的方法，反馈其参数到输入装置，进而便于操作人员实施观测。在一般情况下，还配有辅助控制的装置，方便一些简单和特殊零件的加工，数控装置把加工程序变为指令控制，伺服驱动的装置，经过伺服驱动装置，对机床机械的传动进行控制。经过检测反馈装置，监测出机械部件运动状态，以数据形式反馈到数控装置，实现了机床闭环控制。 2 数控机床机械结构在当前数控机床通常是实现主切削运动主传动的系统，实现进给运动的系统，和每个传动装置驱动的系统。在移动或是静止时的平滑床部件、液压、冷却、切割等辅助系统，充分实现了关键工件旋转分度基本设备，比如说：工作台，自动换刀的装置、自动托盘交换的装置。结合客户、实际的要求，安装自动上下料的机器人，自动监控系统、远程操作系统、损坏、精度检测等的功能。数控机床部件和传统的机床主体部件是比较相似的，因为控制系统特殊性的因素，实现整体布局、机械机构、传动结构、加工的能力，数控机床就传动机床的优势较大。 3 数控机床对机械结构的要求 3.1在传动和静止过程中保持高刚度和良好的抗冲击性数控机床对加工精度的要求高于传统机床。通过调整和补偿很难完全解决。因此，为了提高刚性，特别设计了部件的刚性，从而确保了CNC加工的精度。例如，π型横截面分离器在水平和垂直方向上都具有更好的刚性，并且广泛用于大中型机床中。机床振动通常是因为内部的旋转部件动态的不平衡、切削单侧力所引起的，提升其数控机床的抗振性措施：动态平衡机床高旋转部件，减少和消除传动部件的间隙，并且增加部件固有的频率，避免出现共振。不仅有以上措施，当前还需做的是应用阻尼材料，填充其机床较大部件间隙，在表面上喷抹阻尼涂层，实现对振动的抑制。 3.2 减小机床的热变形机床的热变形原因主要是机床内部的热源出现热量，比如说：电动机、逆变器，经过使用高效伺服电机甚至是电主轴，高效的电机控制的系统在一定程度上减少电子控制部件整体的发热量，经过应用导轨、摩擦系数低的轴承减少齿轮等部件，尽可能的减少机器热源，对部件散热进行改善。结构主要是采用了对称结构的方式，均匀的减少热变形就加工精度的影响分析。 4 机床机械结构的优化方案数控机床主要是基于现有的CNC程序、输入数字信息命令自动化设备，在经过长时间工作后，机器极易出现变形的问题，几何精度的误差，在加工工作时是难以修复的。所以，我们必须努力减少其机械结构变形率，以保证加工零件的精确度和质量。在机械结构中，主轴所承受较高的劳动强度，不仅是三个支撑施工方法，还应选择轴承时的刚性要求，尽可能的减少主轴在轴向、径向的磨损、变形。就机床结构的大部件，为有效提升其刚度，我们必须先关闭床身，经过液压平衡的装置，尽可能的减少位置的变化，减少机械变形。机床的承载能力也是机器部件之间接触刚度的要求。并且它可以使接合面的预载满足更大压力的要求。所有上述措施都可以有效地增加接触表面的刚度。为了保证数控机床的加工能力，在增强静刚度后，动刚度也会提高。目前，有三种常用的方法用于改善动态刚度，例如改进的系统刚度，部件调整和阻尼。其中，增加阻尼系数是一种常见且最有效的方法。焊接钢板不仅提高了静刚度，减轻了重量负担，而且还达到了增加阻尼的效果。近年来，数控机床的大多数床身，工作台，梁和柱都是用钢板焊接的，有些机床使用的是砂封铸件。它还具有减少振动和改善抗振性的良好效果。在机床的工作过程中，内部热源产生热量，热量是变形的主要原因之一。为尽量减少热变形，热源应尽可能远离机器主机。只有通过有效减少热源的措施才能缓解热变形的问题。通常，不可能消除数字机床的所有内部热源和外部热源。把热变形的可能降到最低。机床的热部件的强制冷却处理是常用的有效手段，并且还可以使用用于加热机床的低温部件的装置。目标是确保机器的所有部件尽可能保持温度一致，以减少由于温度引起的变形。让我们以主轴箱为例。这最小化了热变形对加工零件直径的影响。从结构上讲，减小主轴中心与垂直地面之间的距离可以有效地减少热变形的发生，同时保持主轴箱的温升一致，避免主轴倾斜。滚珠丝杠在数控机床中所占据的作用比较明显，若是滚珠丝杠加热，在开环系统中，极易出现定位不准确的问题，当前就有一些人使用预张紧，避免导螺杆的变形问题出现，但是这个方法是不能完全消除导螺杆变形。 5 机床的性能优化措施主驱动的变速系统在数控机床中所占据的作用比较重要，一般用在大中型机床是齿轮传动的系统。还有一些小型的数控机床使用了这些类型变速器，这种扭矩提供出更大动力。而大多数的小型机床使用皮带进行传动，皮带传动与齿轮传动有着很大的区别，噪音较小。并

课后习题答案(数控技术)

章节练习答案第一章绪论 1．数控机床是由哪几部分组成，它的工作流程是什么答：数控机床由输入装置、CNC装置、伺服系统和机床的机械部件构成。 2．按伺服系统的控制原理分类，分为哪几类数控机床各有何特点答：（1）开环控制的数控机床；其特点：a.驱动元件为步进电机；b.采用脉冲插补法：逐点比较法、数字积分法；c.通常采用降速齿轮；d. 价格低廉，精度及稳定性差。（2）闭环控制系统；其特点：a. 反馈信号取自于机床的最终运动部件（机床工作台）；b. 主要检测机床工作台的位移量；c. 精度高，稳定性难以控制，价格高。（3）半闭环控制系统：其特点：a. 反馈信号取自于传动链的旋转部位；b. 检测电动机轴上的角位移；c. 精度及稳定性较高，价格适中。应用最普及。 3．什么是点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床三者如何区别答：（1）点位控制数控机床特点：只与运动速度有关，而与运动轨迹无关。如：数控钻床、数控镗床和数控冲床等。（2）直线控制数控机床特点：a.既要控制点与点之间的准确定位，又要控制两相关点之间的位移速度和路线。b.通常具有刀具半径补偿和长度补偿功能，以及主轴转速控制功能。如：简易数控车床和简易数控铣床等。（3）连续控制数控机床（轮廓控制数控机床）：对刀具相对工件的位置，刀具的进给速度以及它的运动轨迹严加控制的系统。具有点位控制系统的全部功能，适用于连续轮廓、曲面加工。 4．数控机床有哪些特点答：a．加工零件的适用性强，灵活性好；b．加工精度高，产品质量稳定；c．柔性好；d．自动化程度高，生产率高；e．减少工人劳动强度；f．生产管理水平提高。适用范围：零件复杂、产品变化频繁、批量小、加工复杂等