唐山广播电视大学 数控机床 中央广播电视大学出版社罗学科主编
唐山广播电视大学 数控机床 中央广播电视大学出版社 罗学科 主 编
第二章数控机床的机械结构 唐山广播电视大学 数控机床机械结构的组成及特点 数控机床的主传动系统 数控机床的进给传动系统 Content 数控机床的导轨 数控机床的工作合 ⑥ 数控机床的位置检测装置 数控机床的自动换刀装置
第二章 数控机床的机械结构 唐山广播电视大学 Content 目 录 1 数控机床机械结构的组成及特点 2 数控机床的主传动系统 3 数控机床的进给传动系统 4 数控机床的导轨 5 数控机床的工作台 6 数控机床的位置检测装置 7 数控机床的自动换刀装置
第二章数控机床的机械结构 唐山广播电视大学 学习目标 ◆掌握数控机床机械结构的组成及特点 ◆理解数控机床主传动系统的特点和组成 ◆掌握数控机床主传动系统的变速方法 ◆理解数控机床进给系统的特点和组成，滚珠丝杠螺母副的特点和结构 ◆掌握常用滚珠丝杠螺母副轴向间隙的调整方法，消除传动齿轮间隙的 方法 ◆掌握自动换刀装置的常用刀库类型、选刀方式和换刀装置形式 ◆了解数控机床上常用的导轨、工作台、位置检测装置的形式和特点
第二章 数控机床的机械结构 唐山广播电视大学 学习目标 ◆掌握数控机床机械结构的组成及特点 ◆理解数控机床主传动系统的特点和组成 ◆掌握数控机床主传动系统的变速方法 ◆理解数控机床进给系统的特点和组成，滚珠丝杠螺母副的特点和结构 ◆掌握常用滚珠丝杠螺母副轴向间隙的调整方法，消除传动齿轮间隙的 方法 ◆掌握自动换刀装置的常用刀库类型、选刀方式和换刀装置形式 ◆了解数控机床上常用的导轨、工作台、位置检测装置的形式和特点
2.1数控机床机械结构的组成及特点 唐山广播电视大学 主传动系统 进给传动系统 包括动力源、传动件及主运动执行件 包括动力源、传动件及进给运动执行件 功用是将驱动装置的运动及动力传给执行件 功用是将伺服驱动装置的运动与动力传给执行件 组成 基础支撑件 辅助装置 整台机床的基础和框架，指床身、立柱、导轨等 实现某些部件动作和辅助功能的系统和装置 支撑机床的主要部件 按机床的功能需要进行选用
唐山广播电视大学 组成 包括动力源、传动件及主运动执行件 功用是将驱动装置的运动及动力传给执行件 主传动系统 整台机床的基础和框架，指床身、立柱、导轨等 支撑机床的主要部件 基础支撑件 包括动力源、传动件及进给运动执行件 功用是将伺服驱动装置的运动与动力传给执行件 进给传动系统 实现某些部件动作和辅助功能的系统和装置 按机床的功能需要进行选用 辅助装置 2.1 数控机床机械结构的组成及特点
2.1数控机床机械结构的组成及特点 唐山广播电视大学 很高的静、动刚度及良好的抗震性能 良好的热稳定性 提高数控机床结构刚度的措施有： 减少机床热变形影响的常用措施有： 提高数控机床构件的静刚度和周有 改善机床布局和结构：à.热对称结构；b.倾斜床 改善数控机，床结构的阻尼特性 身和斜滑板结构；C.热平衡措施。 采用新材料和钢板焊接结构 控制温度：ā.对热源采取液冷、风冷等方法来控制 温升；b.对切削部位采取强冷措施等。 特点 较高的灵敏度 高效化装置、高人性化操作
唐山广播电视大学 特点 提高数控机床结构刚度的措施有： 提高数控机床构件的静刚度和固有频率 改善数控机床结构的阻尼特性 采用新材料和钢板焊接结构 很高的静、动刚度及良好的抗震性能 较高的灵敏度 减少机床热变形影响的常用措施有： 改善机床布局和结构：a. 热对称结构；b. 倾斜床 身和斜滑板结构；c. 热平衡措施。 控制温度: a. 对热源采取液冷、风冷等方法来控制 温升； b. 对切削部位采取强冷措施等。 良好的热稳定性 高效化装置、高人性化操作 2.1 数控机床机械结构的组成及特点
2.2数控机床的主传动系统 唐山广播电视大学 作用：产生不同的主轴切削速度以满足不同的加工条件要求。 组成：主要包括电动机、传动系统和主轴部件。 转速高、功率大 特点 变速范围宽 主轴变换迅速、可靠 ④ 主轴组件的耐磨性高
2.2 数控机床的主传动系统 唐山广播电视大学 作用：产生不同的主轴切削速度以满足不同的加工条件要求。 组成：主要包括电动机、传动系统和主轴部件。 1 2 3 4 特 点
2.2数控机床的主传动系统 唐山广播电视大学 数控机床主传动系统主要有4种变速方式 1.带有变速齿轮的主传动 2.通过带传动的主传动 大、中型数控机床多采用这种用变速方式 通过少数几对齿轮降速，扩大输出扭矩，满足 主轴低速时对输出扭短特性的要求。 登鲜 变速 方式 3.用两个电机分别驱动主轴 4.由调速电机直接驱动的主传动 这是上述两种方式的混合传动，具有上述 调速电机与主轴用联轴器同轴联接，这种 两种性能.克服了低速时转柜不够且电动 方式大大简化了主传动系统的结构，有效 机功率不能充分利用的问题】 地提高了主轴部件的刚度，但主轴输出扭 矩小，电机发热对主轴精度影响较大
唐山广播电视大学 数控机床主传动系统主要有4种变速方式 变速 方式 大、中型数控机床多采用这种用变速方式。 通过少数几对齿轮降速，扩大输出扭矩，满足 主轴低速时对输出扭矩特性的要求。 1. 带有变速齿轮的主传动 不用齿轮变速，它适用于高速、低转矩特 性要求的主轴。常用的是三角带和同步齿 形带。 2. 通过带传动的主传动 这是上述两种方式的混合传动，具有上述 两种性能。克服了低速时转矩不够且电动 机功率不能充分利用的问题。 3. 用两个电机分别驱动主轴 调速电机与主轴用联轴器同轴联接，这种 方式大大简化了主传动系统的结构，有效 地提高了主轴部件的刚度，但主轴输出扭 矩小，电机发热对主轴精度影响较大。 4. 由调速电机直接驱动的主传动 2.2 数控机床的主传动系统
2.2数控机床的主传动系统 唐山广播电视大学 数控机床的主轴部件 主轴的润滑与冷却 主轴轴承的配置形式 作用：是控制主轴发热，保证 主轴正常工作的必要手段 理美天包 普应用于各种数控机床，其综合 数轴端部的结构形状 用于安装刀且或夹特工件的残 具。定位准确、安装可靠、连 接牢固、装卸方便，并能传递 应用：适用于中等精镀低速重载数控机床 足够的转矩， 刀具自动装卸装置及切屑清除装置 主轴准停装置作用 又称主轴定位功能。即当主轴 应用：用于带有刀具库的数控机床
唐山广播电视大学 刀具自动装卸装置及切屑清除装置 应用：用于带有刀具库的数控机床 主轴准停装置作用 又称主轴定位功能。即当主轴停 止时，控制其停于固定的位置。 应用：自动换刀所必须的功能。 数轴端部的结构形状 用于安装刀具或夹持工件的夹 具。定位准确、安装可靠、连 接牢固、装卸方便，并能传递 足够的转矩。 主轴轴承的配置形式 a. 前、后支承采用不同轴承 应用：普遍应用于各种数控机床，其综合 刚度高，可以满足强力切削要求。 b. 前支承采用多个高精度向心推力球轴承 应用：适用于高速轻载和精密数控机床。 c. 前、后支承采用单列和双列圆锥滚子轴 承 应用：适用于中等精度低速重载数控机床。 主轴的润滑与冷却 作用：是控制主轴发热，保证 主轴正常工作的必要手段。 2.2 数控机床的主传动系统 数控机床的主轴部件
2.2数控机床的主传动系统 唐山广播电视大学 动平衡性高，刚性好，回转精度高 组成 包括主轴动力源、主轴、轴承和机架 要求 有良好的热稳定性，能传递足够的力 等几个部分 矩和功率，能承受高的离心力，带有 准确的测温装置和高效的冷却装置。 高速主轴单元 高速数控机床的工作性能，首先取决 于高速主轴的性能。高速主轴影响加 作用 主要有电主轴、气动主轴水动主轴 类型 工系统的精度、稳定性及应用范围 其动力学性能及稳定性对犒速加工起 着关键的作用
唐山广播电视大学 包括主轴动力源、主轴、轴承和机架 等几个部分 动平衡性高，刚性好，回转精度高， 有良好的热稳定性，能传递足够的力 矩和功率，能承受高的离心力，带有 准确的测温装置和高效的冷却装置。 高速数控机床的工作性能，首先取决 于高速主轴的性能。高速主轴影响加 工系统的精度、稳定性及应用范围， 其动力学性能及稳定性对高速加工起 着关键的作用。 主要有电主轴、气动主轴、水动主轴 要求 作用 类型 高速主轴单元 2.2 数控机床的主传动系统 组成
2.3数控机床的进给传动系统 唐山广播电视大学 国作用 国组成 负责接受数控系统发出的脉冲指令，并经放大和 进给传动系统的机械传动链中包括减速齿轮、连 转换后驱动机床运动执行件实现预期的运动。 轴器、丝杠螺母副、丝杠支承、导轨副、传动数 控回转工作台的蜗杆涡轮等。 结构示意图 图例说明 1-滚珠丝杠2-滚珠螺母3-滚动直线导轨4-工作台 5-支承轴承6-连轴器7伺服电动机8-床身
2.3 数控机床的进给传动系统 唐山广播电视大学 作 用 负责接受数控系统发出的脉冲指令，并经放大和 转换后驱动机床运动执行件实现预期的运动。 结构示意图 组 成 进给传动系统的机械传动链中包括减速齿轮、连 轴器、丝杠螺母副、丝杠支承、导轨副、传动数 控回转工作台的蜗杆涡轮等。 图例说明 1-滚珠丝杠 2-滚珠螺母 3-滚动直线导轨 4-工作台 5-支承轴承 6-连轴器 7-伺服电动机 8-床身