数控技术及数控机床电子教案7讲义.pptVIP

第四章 数控机床的机械结构（上） 第4章 数控机床的机械结构 数控机床的机械结构与普通机床相比有相似之处，但其工艺特点对数控机床的机械结构提出了更高的要求。 本章对数控机床机械机构的特点进行较为全面的阐述。重点对数控机床的主传动系统、导轨及进给传动系统进行详细介绍。 4.1 数控机床机械结构的主要特点 4.1.1 数控机床的主要工艺特点 (1)自动化程度高、柔性好：数控机床可以自动控制各运动部件的动作顺序，自动变速，以及实现多坐标联动加工，因而还能完成一般机床难以完成的复杂型面加工。当改变加工工件时，只需要改变加工程序，因此能实现单件、小批生产的加工自动化。 (2)加工精度高、质量稳定：数控机床是根据数控加工程序自动进行加工的，因而可以避免人为的误差，自动保证稳定的加工精度。此外，在计算机控制的数控机床上，还可以利用软件进行精度校正和工件误差补偿，进一步提高加工精度。 (3)生产效率高：数控机床采用了高转速、大进给量，有大的切削功率，可同时实现粗、精加工，加之无需工序间的检验与测量，因而生产效率可大大提高。在采用自动换刀的数控机床(加工中心)上，工序可以高度集中，工件在一次装夹后可以完成工件各面的钻、铣、镗、攻螺纹等的加工，因而适合于加工表面多，相互位置精度要求高的工件，生产效率可显著提高，生产周期也可大大缩短。 4.1.2 对数控机床机械结构提出的要求 数控机床的上述特点，对其机械结构提出了更高的要求，主要有以下几个方面。 1. 高刚度 2. 高抗振性 3. 减少机床的热变形 4. 提高进给运动的动态性能和定位精度 4.2 数控机床的主要组成部分及其结构简介 4.2.1 数控机床的主要组成部分 数控机床的主要组成部分与普通机床相类似，包括以下几个组成部分： 主传动系统及主轴部件——使刀具(或工件)产生主切削运动。 进给传动系统——使工件(或刀具)产生进给运动并实现定位。 基础件——床身、立柱、滑座、工作台等。 其他辅助装置——如液压、气动、润滑、切削液等系统及装置。 图4.1为一台小型立式加工中心的外形图。 4.2.2 主传动系统及主轴部件 机床的主传动系统将电动机的扭矩或功率传递给主轴部件，使安装在主轴内的工件或刀具实现主切削运动。主传动系统和主轴部件一般都设计成一个主轴箱。 1. 主轴箱的机械结构 加工中心的主轴箱由于要沿z轴方向运动，因此要求主传动系统的传动件尽量少、结构紧凑、运动轻便。一般采用了无级调速电动机直接带动主轴回转，或经1~2级变速传动主轴，图4.2为某加工中心主轴箱的机械结构图。 2. 主轴准停装置 某加工中心主轴准停装置的工作原理如图4.3所示。 3、主传动的配置方式 2、电动机经同步齿形带传动主轴 3、电动机经齿轮变速传动主轴 4.2.3 进给传动系统 数控机床的进给传动系统与一般的机床有着本质上的差别，它是进给伺服系统的一个重要组成部分。由数控系统发出的速度和位移指令信号经过伺服驱动装置和进给传动系统，可以使工作台或刀架实现要求的进给运动和精确的定位，自动完成切削过程。大部分数控机床带有2~3个直线进给运动，有的还带有圆周进给运动。典型的直线进给运动的进给系统机械结构的示意图如图4.4所示。 4.2.4 自动换刀装置 1. 简介 (1)自动换刀装置应满足的要求：自动换刀装置的功能就是储备一定数量的刀具，并完成在加工过程中的自动更换刀具。自动换刀装置应当满足换刀时间短、刀具重复定位精度高、有足够的刀具储存量、刀库体积小以及安全可靠等基本要求。 (2)自动换刀装置的主要形式：各类数控机床的自动换刀装置的结构取决于机床的型式、工艺范围以及刀具的种类和数量等。 2. 刀库 刀库是自动换刀装置中最主要的部件之一，其容量、布局以及具体结构对数控机床的设计有很大影响。 (1) 刀库的存储量 (2) 刀库的形式 (3) 选刀方法 4.4 进给系统的机械传动机构 4.4.1 对进给系统的机械传动机构的要求 数控机床进给系统的机械传动机构是指将电动机的旋转运动变为工作台或刀架的运动的整个机械传动链，包括齿轮传动副、丝杠螺母副(或蜗杆蜗轮副)等以及它们的支承部件(轴承座等)。 1. 高传动刚度 2. 高谐振 3. 低摩擦 4. 低惯量 5. 无间隙 四、刀具的选刀方式 刀具编码方式 接触式识别装置 四、刀具的选刀方式 刀柄 刀具识别装置 触针 编码环 特点：结构简单，寿命较短，可靠性较差，难于快速换刀 四、刀具的选刀方式 非接触式识别装置 1 1 0 1 0 特点：无磨损，无噪音，寿命长，反应速度快，适用于高