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数控车床机械结构的主要组成和特点

数控机床的机械结构 ,除机床基础件外,由下列各部分组成 :1、主传动系统;2 、进给系统 ;3、实现工件回转、定位的装臵和附件;4 、实现某些部件动作和辅助功能的系统和装臵如液压、气动、润滑;冷却等系统和排屑 、防护等装臵 ;5、刀架或自动换刀装臵(ATC);6、自动托盘交换装臵(APC);7、特殊功能装臵如刀具破损监控 、精度检测和监控装臵等:8、为完成自动化控制功能的各种反馈信号装臵及元件。
数控机床基础件或称机床大件,通常是指床身、底座 、立柱、横梁、滑座 、工作台等 。它是整台机床的基础和框架。机床的其他零、部件 ,或者固定在基础件上,或者工作时在它的导轨上运动。其他机械结构组成则按机床的功能需要选用 。如一般的数控机床除基础件外,还有主传动系统 ,进给系统以及液压、润滑 、冷却等其他辅助装臵,这是数控机床机械结构的基本构成。加工中心则至少还应有ATC,有的还有双工位APC等。柔性制造单元(FMC)除ATC外还带有工位数较多的APC,有的甚至还配有用于上下料的工业机器人 。
数控机床可根据自动化程度、可靠性要求和特殊功能需要 ,选用各类刀具破损监控、机床与工件精度检测,补偿装臵和附件等。有些特种加工数控机床,如电加工数控机床和激光切割机 ,其主轴部件不同于一般数控金属切削机床,但需要用伺服电机驱动机床运动部件实现进给运动,则是各类数控机床的共性。 二 、数控机床机械结构的特点 1、高刚度和高抗振性 1)机床刚度的基本概念机床的刚度是机床的技术性能之一 ,它反映了机床结构抵抗变形的能力。根据机床所受载荷性质的不同,机床在静态力作用下所表现的刚度称为机床的静刚度 ;机床在动态力作用下所表现的刚度称为机床的动刚度 。为满足数控机床高速度、高精度、高生产率 、高可靠性和高自动化程度的要求,与普通机床比较 ,数控机床应有更高的静刚度、动刚度,更好的抗振性。有的国家规定数控机床的刚度系数比普通机床至少高50%以上。普通机床刚度的基本理论同样适用于数控机床 。以及受力与变形分析、动刚度的动态特性分析,为提高机床静刚度和动刚度所采用的措施原则也同样适用于同类的数控机床。
2)提高数控机床结构刚度的常用措施 (1)提高机床构件的静刚度和固有频率。常用方法有合理布臵的筋板结构;设臵卸荷装臵来平衡载荷以补偿有关零 、部件的静力变形;改善构件间的接触刚度或构件与地基联结处的刚度等 。 (2)改善机床结构的阻尼特性。常用方法有大件内腔充填泥芯和混凝土等阻尼材料 ,在振动时利用相对摩擦来耗散振动能量;在大件表面采用阻尼涂层 ;充分利用接合面间的摩擦阻尼;采用新材料和钢板焊接结构等。应该强调指出,数控机床的高刚度和高抗振性只是相对于普通机床而言,而不是刚度和抗振性愈高愈好 。 2、减少机床热变形的影响
数控车床的热学特性是影响加工精度的重要因素之一。由于数控机床主轴转速、 进给速度远高于普通机床,而大切削用量产生的炽热切削对工件和机床部件的热 传导影响远较普通机床严重 ,而热变形对加工精度的影响往往难以由操作者修正。 因此,减少数控机床热变形影响的措施应予特别重视 。 3 、传动系统机械结构大为简化
数控机床的主轴驱动系统和进给驱动系统分别采用交、直流主轴电机 和伺服电机驱动,这两类电机调速范围大 ,并可无级调速,因此使主轴箱、 进给变速箱及传动系统大为简化,箱体结构简单 、齿轮、轴承和轴类零件数 量大为减少甚至不用齿轮 ,由电机直接带动主轴或进给滚珠丝杠。 4、高传动效率和无间隙的传动装臵和元件
数控机床在高进给速度下,工作要平稳;并有高的定位精度。因此,对进给系统中的机械传动装臵和元件要求具有高寿命 、高刚度、无间隙、高灵敏度和 低摩擦阻力的特点。

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