数控机床的机械结构 (2)

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7.1.2 数控机床机械结构的特点和要求
热对编称辑p结pt 构立柱
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7.1.2 数控机床机械结构的特点和要求
3. 改善主轴轴承、丝杠螺母副、高速运动导轨副的摩擦特性； 4. 对机床发热部件采取散热、风冷或液冷等控制温升，对切削
部位采取大流量强制冷却； 冷却风管
主轴
对机床热源编辑进pp行t 强制冷却
（ATC）；
3 实现工件回转、定位的装置 6 自动托盘交换装置（APC）；
和附件；
7 特殊功能装置，如刀具破损监
4 实现某些部件动作和辅助功 控、精度检测和监控装置等；
能的系统和装置，如液压、 8 为完成自动化控制功能的各种 气压、润滑、冷却等系统和 反馈信号装置及元件。 排屑、防护等装置；
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I. 通过在支承件内腔或表面 填加阻尼材料等来改善阻
编辑ppt 尼特性，以增大动刚度 10
7.1.2 数控机床机械结构的特点和要求
② 高灵敏度 ③ 高抗振性
改善动态特性的措施是：提高系统的静刚度、增加阻尼 （例如，采用三支承主轴，后支承就有利于消振）以及 调整构件的质量和自振动频率，对高速回转部件或零件 进行动平衡等。
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7.7.2 数控机床主轴的变速形式
带传动主要应用在小型数控机床上，具有如下优点：
① 无滑动，传动比准确；
② 传动效率高，可达98％以上；
③ 传动平稳，噪声小；
④ 使用范围较广，速度可达50m/s，传动比可达10左右， 传递功率由几瓦至数十千瓦。
⑤ 维修保养方便，不需要润滑。
同步带传动也有许多不足之处，如其安装时中心距
④ 热变形小
产生热变形的原因：①内外热源的影响；②不能人工修 正热变形误差。
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7.1.2 数控机床机械结构的特点和要求
减小热变形的措施： 1. 主运动采用直流或交流调速电动机进行无级调速； 7. 采用热对称结构及热平衡措施，使机床主轴的热变形发
生在刀具切入的垂直方向上，如下图所示；
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7.1.2 数控机床机械结构的特点和要求
影响数控机床对传统的机械结构变革的最基本功能 和性能主要有以下几个方面：
1. 自动化 2. 大功率和高精度 3. 高速度 4. 工艺复合化和功能集成化 5. 高可靠性
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7.1.2 数控机床机械结构的特点和要求
数控机床的机械结构具有不同于普通机床特点和要求，主
的要求
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便于操作的机床结构 17
7.2 数控机床主传动系统结构
7.7.1 数控机床主传动系统的特点
数控机床与普通机床比较，具有下列特点：
(1)所选用电机的区别
普通的交流异步电机或传统的直流调速电机已逐步被新 型的交流伺服电机和直流伺服电机所代替。
(2)变速范围大
R n n
100
n
maxmin
(3)转速高，功率大
(4)主轴速度的变换迅速可靠
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主轴脉冲编码器 主轴
主轴电机
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同步齿形带
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7.7.2 数控机床主轴的变速形式
数控机床主传动系统主要有以下三种配置方式： （1）带有变速齿轮的主传动（如图a） （2）通过带传动的主传动（如图b） （3）由伺服电动机直接驱动的主传动（如图c）
要求严格，带与带轮制造工艺较复杂，成本高。
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7.7.2 数控机床主轴的变速形式
同步带又称复合三角带，端面为多楔型，它利用同步带 的齿形与同步带轮的轮齿依次相啮合来传递运动或动力。同 步带传动能满足数控机床主传动高速、大转矩和不打滑的传 动要求，在数控机床主传动系统中得到广泛的应用。
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7.1.2 数控机床机械结构的特点和要求
主轴
冷却风管
对机床热源进行强制冷却
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7.1.2 数控机床机械结构的特点和要求
5. 预测热变形规律，采取热位移补偿等； 6.采用排屑系统，如图所示。
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7.1.2 数控机床机械结构的特点和要求
⑤ 高效率、无间隙、 低摩擦传动
⑥ 高精度保持性 ⑦ 高可靠性 ⑧ 简化传动链 ⑨ 先进刀具 ⑩ 满足人机工程学
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7.7.2 数控机床主轴的变速形式
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常用同步带轮结构
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7.7.2 数控机床主轴的变速形式
RPP同步带
梯形齿同步带
圆弧齿同步带
梯形齿双面同步带
圆弧齿双面同步带
交错双面齿同步带
常用同编步辑p带pt 结构
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7.7.2 数控机床主轴的变速形式
(3)由伺服电动机直接驱动的主传动
这种主传动方式大大简化了主轴箱 体与主轴的结构，有效地提高了主轴部 件的刚度，但主轴输出扭矩小，电动机 发热对主轴的精度影响较大，主要用于 高速轻载的中小型机床。
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7.7.2 数控机床主轴的变速形式
(1)带有变速齿轮的主传动
通过少数几对齿轮变速，使之成为分段无级变速，确 保低速时有足够的扭矩，以满足主轴输出扭矩特性的要求。 滑移齿轮的移位大都采用液压拨叉或直接由液压缸带动齿 轮来实现。
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7.7.2 数控机床主轴的变速形式
（2）通过带传动的主传动
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7.7.2 数控机床主轴的变速形式
这种主传动所采用的电动机一般为直流主轴电机， 在低于特定转速时为恒扭矩输出，高于特定转速时为恒 功率输出。
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7.1.1数控机床本体组成
机床基础件通常是指:
床身
底座
立柱
横梁
滑座
工作台
1-主编轴辑头ppt2-刀库 3-立柱 4-立柱底座
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5-工作台 6-工作台底座
立式数编控辑pp铣t 床
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移动立柱卧式编加辑p工pt 中心
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立式数控铣床
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6
数控编机辑p床pt
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数控车床的主编要辑p内pt 部结构
第7章 数控机床的机械结构
7.1 概述 7.2 数控机床主传动系统结构 7.3 数控机床进给传动系统结构 7.4 数控回转工作台 7.5 典型数控机床传动系统
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7.1.1数控机床本体组成
数控机床的机械结构除机床基础件，由以下几部分组成
1 主传动系统；
5 刀库、刀架和自动换刀装置
2 进给传动系统;
要体现在以下几个方面：
① 高的静、动刚度
提高刚度的措施有：
G.合理选用构件的材料 E.合理的结构布局
A.合理选择支承件的结构形式 F.采用补偿变形的措施
B.合理布置支承件隔板的筋 条结构
C.增加导轨与支承件的连接 部分的刚度
D.增加机床各部件的接触刚 度和承载能力
H.通过加配重或液压平衡负 载以减小有关零部件的静 力变形