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第二章  数控机床的机械结构 §4-1数控机床机械结构的特点 * * 河北轨道运输职业技术学院 一、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。 1、数控机床应具有更高的静、动刚度 一、数控机床的机械结构要求 （1）提高刚度的原因 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 机床刚度差—影响机床抗振性 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) （2）提高刚度的措施 隔板的作用是将作用于支承板的局部载荷传递给其它壁板,从而使整个支承件承受载荷,提高支承件的自身刚度 “T”形隔板连接，主要提高水平面抗弯刚度，对提高垂直面抗弯刚度和抗扭刚度不显著，多用在刚度要求不高的床身上 合理选择支承件的结构形式 （2）提高刚度的措施 “W”形隔板，能较大地提高水平面上的抗弯抗扭刚度，对中心距超过1500mm的长床身，效果最为显著 （2）提高刚度的措施 “?”形隔板，在垂直面和水平面上的抗弯刚度都比较高，铸造性能好，在大中型车床上应用较多 （2）提高刚度的措施 斜向拉筋，床身刚度最高，排屑容易 合理的结构布局 （2）提高刚度的措施 采用补偿变形的措施 （2）提高刚度的措施 测出受力点的相对变形的大小和方向，或者预知构件的变形规律，就可采取补偿变形的方法消除受力变形的影响 合理选用构件的材料 （2）提高刚度的措施 铸件: 容易获得复杂结构的支承件,铸铁的内摩擦力大,阻尼 系数大,振动的衰减性能好,成本低.铸件的周期较长,需 做木型模,易产生缩孔、气泡等缺陷 焊接件:钢材的强度比铸铁高，质量可比铸件减轻20%-50%， 不需要木模和浇注，生产周期短，不易出现废品 床身、立柱等支承件采用钢板或型钢焊接而成，具有减轻重量提高刚度的显著特点。 一、数控机床的机械结构要求 2、减少机床的热变形（热稳定性好） （1）产生热变形的原因： 内外热源的影响 不能人工修正热变形误差 （2）减少热变形的措施： 减少发热—将热源从主机中分离出去 措施1 采用低摩擦系数的导轨和轴承 ——采用滚动导轨、静压导轨或滚动轴承 （2）减少热变形的措施： 控制温升 措施 通过散热和冷却方法 合理的机床结构和布局 措施1：采用对称原则设计数控机床结构 措施2 主运动采用直流或交流调速电动机进行无级调速 ——减少传动轴和传动齿轮数量 ——减少主传动箱内的发热量 措施2 采用排屑系统 主轴 冷却风管 对机床热源进行强制冷却 主轴 冷却风管 对机床热源进行强制冷却 将热源置于易散热的位置 将主传动箱和主电动机放在机床的外面 3、减少运动副的摩擦，消除传动间隙（灵敏度高） 一、数控机床的机械结构要求 措施1 采用滚动导轨或静压导轨来减少摩擦副之间的摩擦 措施2 采用滚珠丝杠或无间隙齿轮传动—减小摩擦 措施3 采用耐磨性好的零部件 措施4 机床运动部件间具有良好的润滑 4、抗振性高 机床加工时可能产生的振动形式：强迫振动和自激振动。 强迫振动—在各种动力作用下被迫产生的振动 自激振动—在没有外加动态力的情况下，由切削过程自身所激发的振动 提高机床的抗振性的途径： 1、减少机床内部的振源（减少强迫振动） 2、提高系统的静刚度以提高自激振动的稳定性 3、增加阻尼提高自激振动的稳定性 4、在支承件中添加型砂和混凝土 * * *