单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,0,1,第六章 数控机床的结构设计,6.1,概述,6.1.1,对数控机床机械机构的要求,6.1.2,提高机床结构刚度,6.1.3,提高机床的抗振性,6.1.4,提高低速进给运动的平稳性和运动精度,第1页/共36页,1第六章 数控机床的结构设计6.1 概述 第1页/,2,第六章 数控机床的结构设计,6.1,概述,6.1.1,对数控机床机械机构的要求,1.,机床的性能要求,;,2.,满足机床刚度和抗振性的要求,;,3.,减少热变形要求,;4.,机床可靠性要求,;5.,人机要求。,第2页/共36页,2第六章 数控机床的结构设计6.1 概述 第2页/,3,第六章 数控机床的结构设计,6.1,概述,6.1.1,对数控机床机械机构的要求,1.,机床的性能要求,（,1,）机床的工艺范围,机床可完成加工工序种类；,加工零件类型；,材料和尺寸范围，毛坯种类。,第3页/共36页,3第六章 数控机床的结构设计6.1 概述 第3页/,4,第六章 数控机床的结构设计,（,2,）加工精度,尺寸、形状和位置精度。,机床精度：几何精度、运动精度和定位精度。,注意低速运动的平稳性。,导轨的材料和结构,第4页/共36页,4第六章 数控机床的结构设计（2）加工精度第4页/共36,5,2.,满足机床刚度和抗振性的要求,具有抵抗外载荷的能力；,抵抗受迫和自激振动的能力；,改善机床机构。,第5页/共36页,52.满足机床刚度和抗振性的要求 具有抵抗外载,6,3.,减少热变形要求,减少发热,控制温升,改善机床结构,数控机床受热变形与切入方向,第6页/共36页,63.减少热变形要求 减少发热 ,7,4.,机床可靠性要求,5.,人机要求,结论：,具有大切削功率，高的静动刚度和良好的抗振性；,具有较高的几何精度、传动精度、定位精度，和热稳定性；,具有实现辅助操作自动化的结构部件。,第7页/共36页,7 4.机床可靠性要求5.人机要求,8,6.1.2,提高机床结构刚度,具体措施：,合理选择构件的结构形式；,合理的结构布局；,构件变形补偿。,第8页/共36页,86.1.2 提高机床结构刚度合理选择构件的结构形式；,9,6.1.2,提高机床结构刚度,合理选择构件的结构形式,正确选择截面的形状和尺寸,形状相同的断面，当保持相同的截面积时，应减小壁厚，加大截面的轮廓尺寸；,圆形截面的抗扭刚度比方形截面的大，抗弯刚度则比方形截面的小；,封闭式截面的刚度比不封闭式截面的刚度大很多；,壁上开,ZL,将使刚度下降，在孔周加上凸绿可使抗弯刚度得到恢复。,第9页/共36页,96.1.2 提高机床结构刚度合理选择构件的结构形式 正,10,第10页/共36页,10第10页/共36页,11,6.1.2,提高机床结构刚度,合理选择构件的结构形式,合理选择及布置隔板,(e),交叉筋板的作用最好,第11页/共36页,116.1.2 提高机床结构刚度合理选择构件的结构形式,12,6.1.2,提高机床结构刚度,合理选择构件的结构形式,合理选择及布置筋条,(f),蜂窝状加强筋较好,第12页/共36页,126.1.2 提高机床结构刚度合理选择构件的结构形式,13,6.1.2,提高机床结构刚度,合理选择构件的结构形式,提高构件局部刚度,图示为导轨和床身联结的几种形式。如果导轨的尺寸较宽时，应用双壁联结型式如图,(d),、,(e),、,(f),。导轨较窄时可用单壁或加厚的单壁联结，或者在单壁上增加垂直筋条以提高局部刚度。,选用焊接结构的构件,主要用于机床的,床身、立柱,第13页/共36页,136.1.2 提高机床结构刚度合理选择构件的结构形式,14,6.1.2,提高机床结构刚度,合理的结构布局,(a)(b)(c),主轴箱单面悬挂在立柱,侧面,，,自重,、,切削力,影响,第14页/共36页,146.1.2 提高机床结构刚度合理的结构布局(a),15,6.1.2,提高机床结构刚度,构件变形补偿,第15页/共36页,156.1.2 提高机床结构刚度构件变形补偿 第15页,16,6.1.3,提高机床的抗振性,振动类型,强迫振动,振源：,高速转动零部件的动态不平衡力；,往复运动件的换向冲击力期变化的切削力,机床外部的振动,自激振动,切削颤振 临界切削宽度,第16页/共36页,166.1.3 提高机床的抗振性振动类型第16页/共36,17,6.1.3,提高机床的抗振性,措施,减少机床内部振源；,（,动平衡、消除配合间隙、隔振,）,提高静态刚度；,增加构件或结构的阻尼。,第17页/共36页,176.1.3 提高机床的抗振性措施 第17页/共36,18,6.1.4,提高低速进给运动的平稳性和运动精度,进给系统的低速爬行现象,措施,降低执行部件的质量,减少动静摩擦系数之差,提高传动系统的传动刚度,（扭转、拉压刚度）,第18页/共36页,186.1.4 提高低速进给运动的平稳性和运动精度 进给,19,6.2,数控机床的总体布局,6.2.1,总布局与工件形状、尺寸和重量的关系；,6.2.2,运动分配与部件的布局；,6.2.3,总布局与机床的结构性能；,6.2.4,自动换刀数控卧式镗铣床的总布局；,6.2.5,机床的使用要求与总布局；,6.2.6,数控机床总布局的其它趋势。,第19页/共36页,196.2 数控机床的总体布局6.2.1 总布局与工件,20,6.2,数控机床的总体布局,6.2.1,总布局与工件形状、尺寸和重量的关系,工作台完成进给,工件较轻时,第20页/共36页,206.2 数控机床的总体布局6.2.1 总布局与工件形,21,6.2,数控机床的总体布局,6.2.1,总布局与工件形状、尺寸和重量的关系,工作台与铣头完成进给,较重或较高工件,第21页/共36页,216.2 数控机床的总体布局6.2.1 总布局与工件形,22,6.2,数控机床的总体布局,6.2.1,总布局与工件形状、尺寸和重量的关系,工作台与铣头完成进给,工件较重，多刀加工,第22页/共36页,226.2 数控机床的总体布局6.2.1 总布局与工件形,23,6.2,数控机床的总体布局,6.2.1,总布局与工件形状、尺寸和重量的关系,铣头进给,大型、重型工件,第23页/共36页,236.2 数控机床的总体布局6.2.1 总布局与工件形,24,6.2,数控机床的总体布局,6.2.2,运动分配与部件的布局,数控镗铣床 四轴联动,第24页/共36页,246.2 数控机床的总体布局6.2.2 运动分配与部件,25,6.2,数控机床的总体布局,6.2.2,运动分配与部件的布局,数控镗铣床,五轴联动,第25页/共36页,256.2 数控机床的总体布局6.2.2 运动分配与部件,26,6.2,数控机床的总体布局,6.2.2,运动分配与部件的布局,数控镗铣床,五轴联动,第26页/共36页,266.2 数控机床的总体布局6.2.2 运动分配与部件,27,6.2,数控机床的总体布局,6.2.2,运动分配与部件的布局,数控镗铣床,五轴联动,第27页/共36页,276.2 数控机床的总体布局6.2.2 运动分配与部件,28,6.2,数控机床的总体布局,6.2.3,总布局与机床的结构性能,应能兼顾精度、刚度、,抗振性和热稳定性,第28页/共36页,286.2 数控机床的总体布局6.2.3 总布局与机床的,29,6.2,数控机床的总体布局,6.2.4,自动换刀数控卧式镗铣床的总布局,JCS013,型自动换刀数控卧式镗铣床的布局,四排链式刀库，双爪式的机械手在立柱上移动，取刀后机械手回转,180,。,刀库容量可以选得较大，安装调整较费功夫；,机械手的换刀动作也较多，可靠性较难保证；整机占地面积较大；,只能固定位置换刀；主轴箱的重复定位精度将影响加工台肩轴孔的同轴度。,第29页/共36页,296.2 数控机床的总体布局 6.2.4 自动换刀数控,30,6.2,数控机床的总体布局,6.2.4,自动换刀数控卧式镗铣床的总布局,加工中心,链式刀库 主机的正前方,对主机的操作有妨碍,换刀机械手装在主轴箱上，可以实现任意位置换刀,换刀动作少,立柱的,z,向退刀动作就是回到换刀位置的动作。,第30页/共36页,306.2 数控机床的总体布局 6.2.4 自动换刀数控,31,6.2,数控机床的总体布局,6.2.4,自动换刀数控卧式镗铣床的总布局,加工中心,盘式刀库安装在立柱的后侧,采用了前后两个换刀机械手。后机械手将刀具由刀库中取出，先是装入一个运刀装置中，随运刀装置移到固定的位置，再由前换刀机械手在主袖与运刀装置之间进行刀具交换。,结构部件较多，而且换刀的动作也较多，过程较长，只能在固定位置换刀，同样存在加工台肩孔的不同轴问题。当然这种布局方案的结构比较紧凑。,第31页/共36页,316.2 数控机床的总体布局 6.2.4 自动换刀数控,32,6.2,数控机床的总体布局,6.2.4,自动换刀数控卧式镗铣床的总布局,加工中心,（南阳石油二机集团）,刀具,链式刀库装在立柱的左侧面，刀库中刀具的轴线与机床的主轴轴线垂直交叉，因此，换刀机械手可以作,90,。旋转，将刀库中取下的刀具转到与主轴中心线平行的位置进行换刀。并巳换刀机械手是装在主轴箱上，可以实现任意位置换刀。,换刀动作少，结构布置紧凑，外观较好，占地面积也较小。,第32页/共36页,326.2 数控机床的总体布局 6.2.4 自动换刀数控,33,6.2,数控机床的总体布局,6.2.5,机床的使用要求与总布局,便于同时操作与观察,刀具、工件装卸、夹紧方便,排屑和冷却,第33页/共36页,336.2 数控机床的总体布局6.2.5 机床的使用要求,34,6.2,数控机床的总体布局,6.2.6,数控机床总布局的其它趋势,机电一体化结构,控制计算机、按键、开关、显示器等集中在吊挂按钮站,全封闭结构,第34页/共36页,346.2 数控机床的总体布局6.2.6 数控机床总布局,35,问题,“,数控机床是由普通机床加上数控系统构成的”这一说法是否正确,？,为什么,？,第35页/共36页,35问题“数控机床是由普通机床加上数控系统构成的”这一说法是,36,感谢观看！,第36页/共36页,36感谢观看！第36页/共36页,