数控机床的结构讲义课件P

相对弯曲刚度 1
1.17 1.21 1.32
相对扭曲刚度 1
1.38 8.86 17.7
第一节 数控机床的结构要求
二、提高机床的静、动刚度 3.采用液力平衡或重块来减少构件的变形。
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第一节 数控机床的结构要求
二、提高机床的静、动刚度 4.增大刀架底座的尺寸提高刀架刚度。如减小a/b的数
四、减少运动件的摩擦和消除传动间隙 1.采用滚动导轨和静压导轨：减小摩擦，避免“低速爬
行”，提高定位精度和运动平衡性。（图2-7)
2.使用滚珠丝杠代替滑动丝杠：在进给系统中，目前数 控机床几乎无例外地采用了滚珠丝杠传动。
3.采用无间隙传动副：用同步带传动代替齿轮传动、采 用脉冲补偿装置进行螺距精度补偿。
圆柱滚子轴承和角接触向心推力轴承，以减小主轴的径 向和轴向变形。
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第一节 数控机床的结构要求
二、提高机床的静、动刚度 2.采用加强肋板结构提高机床大件的刚度。如立柱增加
十字形肋板后，质量增加不多，而扭转刚度提高了17倍。
加ຫໍສະໝຸດ Baidu肋类型
a
b
c
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d
相对质量 1
1.24 1.34 1.64
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第一节 数控机床的结构要求
一、模块化和机电一体化
1.模块化设计可灵活配置数控机床以满足用户 各种不同的功能要求。既客户在规格方面具有 更多的选择余地，又尽可能不为多余的功能承 担额外的费用。
如床身、立柱、主轴箱、工作台、刀架系统及 电气总成等部件都做成可选配的基本单元。
第二章 数控机床的结构
学习目的与要求 第一节 数控机床的结构要求 第二节 数控机床主传动系统和及主轴部件 第三节 数控机床进给系统 第四节 数控机床回转工作台 第五节 数控加工使用的刀具及自动换刀系统 第六节 数控加工用辅助装置 小结
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第二章 数控机床的结构
三、减少机床的热变形 3.改善机床结构
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第一节 数控机床的结构要求
三、减少机床的热变形
3.改善机床结构
采用双立柱、对称结构：受热后的主轴轴线除了产生垂 直方向的平移外，其他方向的变形很小，而垂直方向的 轴线移动可以方便地用一个坐标的修正量进行补偿。
使主轴的热变形方向与刀具的切入方向垂直：刀尖沿工 件切向的偏移对工件径向尺寸的变化影响极小，几乎可 以忽略。
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第一节 数控机床的结构要求
三、减少机床的热变形
3.改善机床结构
采用双立柱、对称结构：受热后的主轴轴线除了产生垂 直方向的平移外，其他方向的变形很小，而垂直方向的 轴线移动可以方便地用一个坐标的修正量进行补偿。
使主轴的热变形方向与刀具的切入方向垂直：刀尖沿工 件切向的偏移对工件径向尺寸的变化影响极小，几乎可 以忽略。（下一页图2-5）
液压装置及油箱等应外置。 改善润滑：对不能与主机分离的热源，如主轴轴承、丝
杆螺母副、高速运动导轨副等，则必须改善其摩擦特性 和润滑条件，以减少机床内部的发热。 2.控制温升 （小故事） 散热、冷却：在机床的发热部位进行强制冷却。 升温：在机床低温部分加热，使机床各部分温度、热变 形趋于一致。
值。
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第一节 数控机床的结构要求
二、提高机床的静、动刚度 5.通过刮研或预加载荷来增加机床各部件的接触面积，
即提高机床的接触刚度和承载能力。
6.提高系统的静刚度、增加阻尼以及调整构件的质量和 自振频率（小故事）来改善机床的动态特性。如钢板的 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；封砂铸件也有利于振动的衰减。
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第一节 数控机床的结构要求
五、提高机床的寿命和精度保持性 高寿命和精度保持性可以提高数控机床开动率（比普通
用机床高2～3倍），以便缩短数控机床投资的回收时间。
设计时就必须考虑数控机床零部件的耐磨性，如导轨、 进给丝杆及主轴部件等的耐磨性，以使数控机床在长期 使用过程中不丧失精度。保证数控机床各部件的良好润 滑也是提高寿命的重要条件。
7.对旋转零部件进行动平衡，以减少强迫振动源；或者 用弹性材料将振源隔离，以减少振源对机床的影响。
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第一节 数控机床的结构要求
三、减少机床的热变形 热变形对加 工精度的影响
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第一节 数控机床的结构要求
三、减少机床的热变形 1.减少发热 分离热源：从主机中分离出热源，如电动机、变速箱、
学习目的与要求：
本章主要学习和掌握数控机床的结 构要求，数控机床主传动系统和及主轴 部件，数控机床进给系统，数控机床回 转工作台，数控加工使用的刀具及自动 换刀系统和数控加工用辅助装置等知识 和概念。
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第一节 数控机床的结构要求
一、模块化和机电一体化 二、提高机床的静、动刚度 三、减少热变形 四、减少运动件的摩擦和消除传动间隙 五、提高机床的寿命和精度保持性 六、减少辅助时间，改善操作性
用预拉伸来减少丝杆的热变形：这种方法是在加工滚珠 丝杆时，使螺距略小于名义值，装配时对丝杆进行预拉 伸，使其螺距达到名义值。当丝杆工作而受热，丝杆中 的拉应力补偿了热应力，它既减少了热伸长的影响，又 提高了丝杆的刚度。
采2用020/热2/3 位移调节元件或热位移补偿脉冲。
第一节 数控机床的结构要求
2.机电一体化是指在整个数控机床功能的实现 以及总体布局方面必须综合考虑机械和电气两 方面的有机结合。
如数控机床的主轴系统已不再是单纯的齿轮和 带轮的机械传动，而更多的是由交流伺服电动 机为基础的电主轴。
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第一节 数控机床的结构要求
二、提高机床的静、动刚度 1.提高数控机床主轴的刚度，采用三支承结构、双列短
用预拉伸来减少丝杆的热变形：这种方法是在加工滚珠 丝杆时，使螺距略小于名义值，装配时对丝杆进行预拉 伸，使其螺距达到名义值。当丝杆工作而受热，丝杆中 的拉应力补偿了热应力，它既减少了热伸长的影响，又 提高了丝杆的刚度。
采2用020/热2/3 位移调节元件或热位移补偿脉冲。
第一节 数控机床的结构要求