第七章 数控机床的机械结构

黑龙江大学机电工程学院刘国华[e-mail]黑龙江大学机电工程学院第七章数控机床的机械结构第一节总体布局第二节主传动系统第三节进给系统第四节自动换刀装置黑龙江大学机电工程学院大都采用机、电、液、气一体化布局，全封闭或半封闭防护，机械结构大大简化，易于操作及实现自动化。一、数控机床总体布局1.数控车床的布局和结构特点水平床身机床第七章数控机床的机械结构黑龙江大学机电工程学院倾斜床身第七章数控机床的机械结构黑龙江大学机电工程学院立式数控车床第七章数控机床的机械结构黑龙江大学机电工程学院立式数控铣床第七章数控机床的机械结构黑龙江大学机电工程学院龙门数控铣床第七章数控机床的机械结构黑龙江大学机电工程学院滑枕立式加工中心黑龙江大学机电工程学院数控机床的布局是指机床机械结构部件相对安装位置的总体方案。数控机床机械结构•机床基础件：床身、底座、立柱、横梁、工作台•主运动系统（主轴）•进给传动系统•辅助功能部件：气动、润滑、冷却、排屑、防护等•刀架或自动换刀装置（ATC）•自动托盘交换装置（APC、AWC）•特殊功能装置：刀具破损监控、精度检测等。黑龙江大学机电工程学院产生主切削力1.主传动系统作用1)足够的转速范围2)足够的功率和扭矩3)各零部件应具有足够的精度、强度、刚度和抗振性4)噪声低、运行平稳2.对主传动系统的要求二、数控机床的主传动系统黑龙江大学机电工程学院功用：–传递动力：传递切削加工所需要的动力–传递运动：传递切削加工所需要的运动–运动控制：控制主运动的大小方向组成：–动力源：电机–传动系统：定比传动机构、变速装置–运动控制装置:离合器、制动器等–执行件：主轴黑龙江大学机电工程学院1、带有变速齿轮的主传动3、由主轴电机直接驱动的主传动2、通过皮带传动的主传动大、中型数控机床采用较多的一种方式。简化主轴箱体结构，提高主轴部件刚度。主要应用在小型数控机床上。3.主传动运动的变速系统黑龙江大学机电工程学院1.进给传动系统作用将伺服电机的旋转运动转变为执行部件的直线运动或回转运动。进给系统组成:伺服电机及检测元件、传动机构、运动变换机构、导向机构、执行件。常用的传动机构:一到两级传动齿轮和同步带；运动变换机构:丝杠螺母副、蜗杆蜗轮副、齿轮齿条副等；导向机构:滑动导轨、滚动导轨、静压导轨、轴承等。三、数控机床的进给传动系统黑龙江大学机电工程学院按丝杠与螺母的摩擦性质分：滑动丝杠螺母副：主要用于旧机床的数控化改造、经济型数控机床等；滚珠丝杠螺母副：广泛用于中、高档数控机床；静压丝杠螺母副：主要用于高精度数控机床、重型机床。黑龙江大学机电工程学院滚珠丝杠螺母副丝杠（螺母）旋转，滚珠在封闭滚道内沿滚道滚动、迫使螺母（丝杠）轴向移动，从而实现将旋转运动变换成直线运动。黑龙江大学机电工程学院1.自动换刀装置的作用自动换刀装置可帮助数控机床节省辅助时间，并满足在一次安装中完成多工序、工步加工要求。2.对自动换刀装置的要求数控机床对自动换刀装置的要求是：换刀迅速、时间短，重复定位精度高，刀具储存量足够，所占空间位置小，工作稳定可靠。四、数控机床的换刀装置黑龙江大学机电工程学院3.换刀形式1、回转刀架换刀其结构类似普通车床上回转刀架，根据加工对象不同可设计成四方或六角形式，由数控系统发出指令进行回转换刀。2、更换主轴头换刀各主轴头预先装好所需刀具，依次转至加工位置，接通主运动，带动刀具旋转。该方式的优点是省去了自动松夹、装卸刀具、夹紧及刀具搬动等一系列复杂操作，缩短了换刀时间，提高了换刀可靠性。3、使用刀库换刀将加工中所需刀具分别装于标准刀柄，在机外进行尺寸调整之后按一定方式放入刀库，由交换装置从刀库和主轴上取刀交换。