第02章机床结构要求.ppt

数控机床的结构Date1结构变迁的原因传统机床+数控装置的模式不再适用:、加工精度、寿命;、抗振性、摩擦、传动间隙等制约数控机床性能进一步提高;针对数控机床特性的机床结构设计成为一个新的研究课题Date2数控机床的模块化与机电一体化模块化:灵活配置,合理要求,降低成本,提高效率,提高柔性。机电一体化:总体设计与结构设计的重要要求,核心就是要考虑总体布局上机械与电气的有机结合。加工程序输入装置数控装置辅助控制装置伺服驱动装置检测反馈装置机床本体*3机床本体是数控机床的主体部分。来自于数控装置的各种运动和动作指令,都必须由机床本体转换成真实的、准确的机械运动和动作,才能实现数控机床的功能,并保证数控机床的性能要求。Date4数控机床的机床本体由下列各部分组成:(1)主传动系统,其功用是实现主运动。   (2)进给系统,其功用是实现进给运动。   (3)机床基础件,通常指床身、底座、立柱、滑座、工作台等。其功用是支承机床本体的零、部件,并保证这些零、部件在切削加工过程中占有的准确位置。   (4)实现某些部件动作和某些辅助功能的装置,如液压、气动、润滑、冷却以及防护、排屑等装置。   (5)实现工件回转、分度定位的装置和附件,如回转工作台。   (6)刀库、刀架和自动换刀装置(ATC)。   (7)自动托盘交换装置(APC)。   (8)特殊功能装置,如***破损检测、精度检测和监控装置等。Date5需要说明的是:其中,机床基础件、主传动系统、进给系统以及液压、润滑、冷却等辅助装置是构成数控机床的机床本体的基本部件,是必须的;其他部件则按数控机床的功能和需要选用。尽管数控机床的机床本体的基本构成与传统的机床十分相似,但由于数控机床在功能和性能上的要求与传统机床存在着巨大的差距,所以数控机床的机床本体在总体布局、结构、性能上与传统机床有许多明显的差异,出现了许多适应数控机床功能特点的完全新颖的机械结构和部件。、高效率的自动化加工设备。尽管数控机床价格昂贵,一次性投资巨大,但仍然为机械制造厂家所普遍采用并取得很好的经济效益,其原因在于数控机床能自动化地,高精度、高质量、高效率地解决中、小批量的加工问题。数控技术、伺服驱动技术的发展及在机床上的应用,为数控机床的自动化、高精度、高效率提供了可能性,但要将可能性变成现实,则必须要求数控机床的机械结构具有优良的特性才能保证。这些特性包括结构的静刚度、抗振性、热稳定性、低速运动的平稳性及运动时的摩擦特性、几何精度、传动精度等。,机床抵抗变形的能力。   机床在加工过程中,受多种外力的作用,包括运动部件和工件的自重、切削力、驱动力、加减速时的惯性力、摩擦阻力等。机床的各部件在这些力的作用下将产生变形,如各基础件的弯曲和扭转变形,支承构件的局部变形,固定连接面和运动啮合面的接触变形等。这些变形都会直接或间接地引起***与工件之间产生相对位移,破坏***和工件原来所占有的正确位置,从而影响机床的加工精度和切削过程的特性,所以,提高机床的静刚度是机床结构设计的普遍要求。数控机床为获得高效率而具有的大功率和高速度,使它所承受的各种外力负载更加恶劣,而且加工过程的自动化也使得加工误差无法由人工干预来修正和补偿,所以,数控机床的变形对加工精度的影响会更为严重。为了保证数控机床在自动化、高效率的切削条件下获得稳定的高精度,其机械结构应具有更高的静刚度,有标准规定数控机床的刚度系数应比类似的普通机床高50%。,采用合理的筋板结构机床在外力的作用下,各基础件将承受弯曲和扭转载荷,其弯曲和扭转变形的大小则取决于基础件的截面抗弯和抗扭惯性矩,抗弯/抗扭惯性矩大,变形则小,刚度就高。在形状和截面积相同时,减小壁厚,加大截面轮廓尺寸,可大大增加刚度;封闭截面的刚度远远高于不封闭截面的刚度;圆形截面的抗扭刚度高于方形截面,抗弯刚度则低于方形截面;矩形截面在尺寸大的方向具有很高的抗弯刚度。因此,通过合理设计截面形状和尺寸,可大大提高基础件的结构静刚度。数控机床结构要求Date9床身导轨倾斜布置,改善了排屑条件,同时截面形状采用封闭式箱体结构,从而加大了床身截面的外轮廓尺寸,使该床身具有很高的抗弯、抗扭刚度。这种倾斜布置的结构为数控车床所普遍采用。数控机床结构要求Date10