第6章 数控机床机械结构与部件

1、数控机床的主传动系统及主轴部件数控机床的主传动系统及主轴部件 第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 概述概述数控机床的进给运动系统数控机床的进给运动系统数控机床自动换刀系统数控机床自动换刀系统数控分度工作台和回转工作数控分度工作台和回转工作台台第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.1 概述概述 第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.1 概述概述 1)1)结构简单、操作方便、自动化程度高结构简单、操作方便、自动化程度高主轴箱、进给箱结构简单；电机直接连主轴、滚珠丝杠；采用直线主轴箱、进给箱结构简单；电机直接连主轴、滚

2、珠丝杠；采用直线电机、电主轴则不需丝杠、主轴箱；不需手柄等操作机构；电机、电主轴则不需丝杠、主轴箱；不需手柄等操作机构；2)2)广泛采用高效、无间隙传动装置广泛采用高效、无间隙传动装置滚珠丝杠副、塑料滑动导轨、静压导轨、直线滚动导轨滚珠丝杠副、塑料滑动导轨、静压导轨、直线滚动导轨3)3)具有适应无人化、柔性化加工的特殊部件具有适应无人化、柔性化加工的特殊部件工艺复合化、功能集成化；自动换刀装置、动力刀架、自动排屑装工艺复合化、功能集成化；自动换刀装置、动力刀架、自动排屑装置、自动润滑装置、自动工作台交换装置、自动装卸、自动对刀、置、自动润滑装置、自动工作台交换装置、自动装卸、自动对刀、破损检测

3、、立卧转换等。破损检测、立卧转换等。4)4)对机械结构、零部件要求高（刚度、功率、精度）对机械结构、零部件要求高（刚度、功率、精度）高速、高精度、高效；无人化、工艺复合、功能集成；开机时间长、高速、高精度、高效；无人化、工艺复合、功能集成；开机时间长、工作负载增加、粗精合一。工作负载增加、粗精合一。第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.1 概述概述 第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.1 概述概述 1.数控机床应具有更高的静、动刚度数控机床应具有更高的静、动刚度（1）提高静刚度的措施）提高静刚度的措施1）基础大件采用封闭整体箱形结构）基

4、础大件采用封闭整体箱形结构2）合理布置加强筋）合理布置加强筋3）提高部件之间的接触刚度。）提高部件之间的接触刚度。第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.1 概述概述 第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.1 概述概述 （2）提高动刚度）提高动刚度的措施的措施1）改善机床的阻）改善机床的阻尼特性（如填充尼特性（如填充阻尼材料）阻尼材料）2）床身表面喷涂）床身表面喷涂阻尼涂层阻尼涂层3）充分利用结合）充分利用结合面的摩擦阻尼面的摩擦阻尼4）采用新材料，）采用新材料，提高抗震性提高抗震性第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部

5、件 6.1 概述概述 第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.1 概述概述 对机床热源进行强制冷却对机床热源进行强制冷却 2.数控机床应有更小的热变形数控机床应有更小的热变形控制热变形的措施：控制热变形的措施：对机床热源进行强制冷却，采用热对称结构。对机床热源进行强制冷却，采用热对称结构。第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.1 概述概述 第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.1 概述概述 3.数控机床运动件之间的摩擦要小，要消除传动系统的数控机床运动件之间的摩擦要小，要消除传动系统的间隙，达到低速时无爬行，高速

6、时快速响应。间隙，达到低速时无爬行，高速时快速响应。4.数控机床应有更好的宜人性便于操作的机床结构数控机床应有更好的宜人性便于操作的机床结构第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.1 概述概述 数控机床大都采用机、电、液、气一体化布局，全封闭或半封闭防数控机床大都采用机、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。护，机械结构大大简化，易于操作及实现自动化。第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.1 概述概述 基本布局基本布局第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.1 概述概述

7、基本布局基本布局第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.1 概述概述 基本布局基本布局第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.1 概述概述 基本布局基本布局第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.1 概述概述 基本布局基本布局第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.1 概述概述 基本布局基本布局第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.2 数控机床的主传动系统及主轴部件数控机床的主传动系统及主轴部件 1.主传动系统作用主传动系统作用 产生主切削力产生主切削力2.对主传

8、动系统的要求对主传动系统的要求 1)足够的转速范围足够的转速范围 2)足够的功率和扭矩足够的功率和扭矩 3)各零部件应具有足够的精度、各零部件应具有足够的精度、强度、刚度和抗振性强度、刚度和抗振性 4)噪声低、运行平稳噪声低、运行平稳3.主传动的变速方式主传动的变速方式 1)采用变速齿轮传动采用变速齿轮传动 2)采用同步齿形带传动采用同步齿形带传动 3)采用主轴电机直接驱动采用主轴电机直接驱动 （一体化主轴，电主轴）（一体化主轴，电主轴）THK6380型自动换刀数控型自动换刀数控铣镗床的主传动系统图铣镗床的主传动系统图 第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.2 数控

9、机床的主传动系统及主轴部件数控机床的主传动系统及主轴部件 1-调整半环；调整半环；2-锥孔双列圆柱滚子轴承；锥孔双列圆柱滚子轴承；3-双心向心球轴承；双心向心球轴承；4、9-调整环；调整环；5-双瓣卡爪；双瓣卡爪；6-弹簧；弹簧； 7-拉杆；拉杆；8-向心推力球轴承；向心推力球轴承；10-液压缸；液压缸；11-碟形弹簧；碟形弹簧；2-活塞；活塞；13-喷气头；喷气头；14-套筒套筒具有刀具自动加紧功能的数控镗铣床主轴部件具有刀具自动加紧功能的数控镗铣床主轴部件第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.2 数控机床的主传动系统及主轴部件数控机床的主传动系统及主轴部件 第第

10、6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.2 数控机床的主传动系统及主轴部件数控机床的主传动系统及主轴部件 第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.2 数控机床的主传动系统及主轴部件数控机床的主传动系统及主轴部件 第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.2 数控机床的主传动系统及主轴部件数控机床的主传动系统及主轴部件 第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.2 数控机床的主传动系统及主轴部件数控机床的主传动系统及主轴部件 1-前轴承；前轴承；2-电动机定子；电动机定子；3-电动机转子；电动机转子；

11、4-后轴承；后轴承；5-主轴主轴第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.2 数控机床的主传动系统及主轴部件数控机床的主传动系统及主轴部件 第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.2 数控机床的主传动系统及主轴部件数控机床的主传动系统及主轴部件 返回6.2 数控机床的主传动系统及主轴部件数控机床的主传动系统及主轴部件 第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 中小规格：成组高精度滚动轴承中小规格：成组高精度滚动轴承重型规格：液体静压轴承重型规格：液体静压轴承高精度型：气体静压轴承高精度型：气体静压轴承2万高速：磁力轴承或氮化

12、硅陶瓷滚珠轴承万高速：磁力轴承或氮化硅陶瓷滚珠轴承双列圆柱滚子轴承双列圆柱滚子轴承双列推力角接触球轴承双列推力角接触球轴承双列圆锥滚子轴承双列圆锥滚子轴承6.2 数控机床的主传动系统及主轴部件数控机床的主传动系统及主轴部件 配置方式配置方式简简 图图说说 明明前支承采用双列前支承采用双列圆柱滚子轴承和圆柱滚子轴承和双列双列60角接触角接触球轴承组合，后球轴承组合，后支承采用成对角支承采用成对角接触球轴承。接触球轴承。该配置形式能使主轴获得较大的径向和轴向刚该配置形式能使主轴获得较大的径向和轴向刚度，可以满足机床强力切削的要求，普遍应用度，可以满足机床强力切削的要求，普遍应用于各类数控机床的主轴

13、，如数控车床、数控铣于各类数控机床的主轴，如数控车床、数控铣床、加工中心等。这种配置的后支承也可用圆床、加工中心等。这种配置的后支承也可用圆柱滚子轴承，进一步提高后支承径向刚度。柱滚子轴承，进一步提高后支承径向刚度。前后支承均采用前后支承均采用高精度双列角接高精度双列角接触球轴承触球轴承这种配置提高了主轴的转速，适合主轴要求在这种配置提高了主轴的转速，适合主轴要求在较高转速下工作的数控机床。目前，这种配置较高转速下工作的数控机床。目前，这种配置形式在立式、卧式加工中心机床上得到广泛应形式在立式、卧式加工中心机床上得到广泛应用，满足了这类机床转速范围大、最高转速高用，满足了这类机床转速范围大、最

14、高转速高的要求。为提高这种形式配置的主轴刚度，前的要求。为提高这种形式配置的主轴刚度，前支承可以用四个或更多个轴承相组配，后支承支承可以用四个或更多个轴承相组配，后支承用两个轴承相组配。用两个轴承相组配。前后支承采用双前后支承采用双列和单列圆锥轴列和单列圆锥轴承承该配置形式能使主轴承受较重载荷该配置形式能使主轴承受较重载荷(尤其是承受尤其是承受较强的动载荷较强的动载荷)，径向和轴向刚度高，安装和调，径向和轴向刚度高，安装和调整性好。但这种配置相对限制了主轴最高转速整性好。但这种配置相对限制了主轴最高转速和精度，适用于中等精度、低速与重载的数控和精度，适用于中等精度、低速与重载的数控机床主轴。机

15、床主轴。数控机床主轴轴承的配置形式数控机床主轴轴承的配置形式 滚动轴承的预紧滚动轴承的预紧返回修磨轴承座圈修磨轴承座圈返回第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.2 数控机床的主传动系统及主轴部件数控机床的主传动系统及主轴部件 第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.2 数控机床的主传动系统及主轴部件数控机床的主传动系统及主轴部件 1-主轴系统；主轴系统；2-主轴电机；主轴电机；3-油温自动控制箱；油温自动控制箱；4-油箱；油箱；5-排油液压泵；排油液压泵；6-给油液压泵；给油液压泵；7-流量阀；流量阀；8-流量计流量计喷注润滑方式喷注润滑方

16、式 卧式加工中心主轴前支承的密封结构卧式加工中心主轴前支承的密封结构返回非接触式密封非接触式密封返回接触式密封接触式密封返回第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.2 数控机床的主传动系统及主轴部件数控机床的主传动系统及主轴部件 1-主轴带轮；主轴带轮；2-磁力传磁力传感器；感器；3-磁体；磁体；4-垫片垫片电气式主轴准停装置电气式主轴准停装置 机械式主轴准停装置原理图机械式主轴准停装置原理图返回第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.3数控机床的进给运动系统数控机床的进给运动系统第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件

17、6.3数控机床的进给运动系统数控机床的进给运动系统传动效率高，磨损损失小。滚珠丝杠螺母副的传动效率传动效率高，磨损损失小。滚珠丝杠螺母副的传动效率=0.920.96，比常规螺母副提高，比常规螺母副提高34倍。因此，功率消耗只相当于倍。因此，功率消耗只相当于常规丝杠螺母副的常规丝杠螺母副的1/41/3。给予适当预紧，可消除丝杠和螺母的螺纹间隙，反向时就可以消除给予适当预紧，可消除丝杠和螺母的螺纹间隙，反向时就可以消除空行程死区，定位精度高，刚度好。空行程死区，定位精度高，刚度好。运动平稳，无爬行现象，传动精度高。运动平稳，无爬行现象，传动精度高。有可逆性，可以从旋转运动转换为直线运动，也可以从直

18、线运动转有可逆性，可以从旋转运动转换为直线运动，也可以从直线运动转换为旋转运动，即丝杠和螺母都可以作为主动件。换为旋转运动，即丝杠和螺母都可以作为主动件。磨损小，使用寿命长。磨损小，使用寿命长。制造工艺复杂，成本高。滚珠丝杠和螺母等元件的加工精度要求高，制造工艺复杂，成本高。滚珠丝杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙也要求高，故制造成本高。表面粗糙也要求高，故制造成本高。不能自锁。特别是对于垂直丝杠，由于自重的作用，下降时当传动不能自锁。特别是对于垂直丝杠，由于自重的作用，下降时当传动切断后，不能立即停止运动，故常添加制动装置。切断后，不能立即停止运动，故常添加制动装置。下一页 返回上一页

19、第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.3数控机床的进给运动系统数控机床的进给运动系统常用的外循环方式常用的外循环方式返回第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.3数控机床的进给运动系统数控机床的进给运动系统内循环滚珠丝杠内循环滚珠丝杠返回 内循环滚珠丝杠副的每个螺母有内循环滚珠丝杠副的每个螺母有2 2列、列、3 3列、列、4 4列、列、5 5列列等几种，每列只有一圈；外循环等几种，每列只有一圈；外循环每列有每列有1.51.5圈、圈、2.52.5圈和圈和3.53.5圈圈等几种。等几种。滚珠每一个循环闭路称为列，每个滚珠循环闭路内所含导程数称为

20、圈滚珠每一个循环闭路称为列，每个滚珠循环闭路内所含导程数称为圈数。数。第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.3数控机床的进给运动系统数控机床的进给运动系统第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.3数控机床的进给运动系统数控机床的进给运动系统第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.3数控机床的进给运动系统数控机床的进给运动系统第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.3数控机床的进给运动系统数控机床的进给运动系统单螺母变位导程预加负荷单螺母变位导程预加负荷返回能消除间隙的单螺母结构能消除间隙的

21、单螺母结构返回第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.3数控机床的进给运动系统数控机床的进给运动系统一端固定、一端自由一端固定、一端自由 两端简支两端简支 一端固定、一端简支一端固定、一端简支 两端固定两端固定 滚珠丝杠副的支承结构形式滚珠丝杠副的支承结构形式 进给丝杠制动装置进给丝杠制动装置返回滚珠丝杠螺母副结构类型代号滚珠丝杠螺母副结构类型代号返回滚珠丝杠螺母副的精度等级及其滚珠丝杠螺母副的精度等级及其应用范围应用范围返回WD3005-3.5X1/B左-800X1000偏心轴套式调整间隙机构偏心轴套式调整间隙机构返回锥度齿轮调整法锥度齿轮调整法返回双片薄齿轮错齿调

22、整双片薄齿轮错齿调整返回斜齿轮垫片调整斜齿轮垫片调整返回斜齿轮轴向压簧调整斜齿轮轴向压簧调整返回锥齿轮轴向压簧调整锥齿轮轴向压簧调整返回锥齿轮轴向弹簧调整锥齿轮轴向弹簧调整返回双齿轮消除间隙原理双齿轮消除间隙原理返回齿轮齿条传动的齿侧隙消除齿轮齿条传动的齿侧隙消除返回第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.3数控机床的进给运动系统数控机床的进给运动系统第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.3数控机床的进给运动系统数控机床的进给运动系统导轨分类：滑动导轨、滚动导轨、静压导轨导轨分类：滑动导轨、滚动导轨、静压导轨塑料滑动导轨塑料滑动导轨-塑料与

23、金属相摩擦，导轨的滑动性好，在数控机床上广塑料与金属相摩擦，导轨的滑动性好，在数控机床上广泛采用静压导轨通常在两个相对运动的导轨面间通人压力油，使运动泛采用静压导轨通常在两个相对运动的导轨面间通人压力油，使运动件浮起。油压能随外加负载的变化自动调节，保证导轨面间始终处于件浮起。油压能随外加负载的变化自动调节，保证导轨面间始终处于纯液体摩擦状态。摩擦系数极小，功率消耗少，磨损少、精度保持性纯液体摩擦状态。摩擦系数极小，功率消耗少，磨损少、精度保持性好，寿命长。制造成本较高。目前静压导轨一般应用在大型、重型数好，寿命长。制造成本较高。目前静压导轨一般应用在大型、重型数控机床上。控机床上。注塑导轨注

24、塑导轨 1、4-保持器；保持器；2-导轨体；导轨体；3-滚柱滚柱滚动导轨块滚动导轨块第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.4 数控机床自动换刀系统数控机床自动换刀系统第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.4 数控机床自动换刀系统数控机床自动换刀系统第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.4 数控机床自动换刀系统数控机床自动换刀系统第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.4 数控机床自动换刀系统数控机床自动换刀系统第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.4 数控机

25、床自动换刀系统数控机床自动换刀系统第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.4 数控机床自动换刀系统数控机床自动换刀系统第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.4 数控机床自动换刀系统数控机床自动换刀系统1-电动机；电动机；2-联轴器；联轴器；3-蜗杆轴；蜗杆轴；4-蜗轮丝杠；蜗轮丝杠；5-刀架底座；刀架底座；6-粗定位盘；粗定位盘；7-刀架体；刀架体；8-球头销；球头销；9-转位套；转位套；10-电刷座；电刷座；11-发信体；发信体；12-螺母；螺母；13、14-电刷；电刷；15-粗定位销粗定位销数控车床刀架结构数控车床刀架结构第第6章章 数

26、控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.4 数控机床自动换刀系统数控机床自动换刀系统第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.4 数控机床自动换刀系统数控机床自动换刀系统XH754型卧式加工中心换刀过程型卧式加工中心换刀过程 第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.4 数控机床自动换刀系统数控机床自动换刀系统机械式寻边器机械式寻边器光电式寻边器光电式寻边器光电式光电式Z轴设定器轴设定器 第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.5 数控分度工作台和回转工作台数控分度工作台和回转工作台第第6章章 数控机床的机械

27、结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.5 数控分度工作台和回转工作台数控分度工作台和回转工作台分度工作台分度工作台鼠牙盘鼠牙盘第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.5 数控分度工作台和回转工作台数控分度工作台和回转工作台1-分度工作台；分度工作台；2-锥套；锥套；3-螺钉；螺钉；4-支座；支座；5-消隙液压缸；消隙液压缸；6-定位孔衬套；定位孔衬套；7-定位销；定位销；8-锁紧液压缸；锁紧液压缸；9-齿轮；齿轮；10-长工作台；长工作台；11-锁紧缸活塞；锁紧缸活塞；12-弹簧；弹簧；13-油槽；油槽；14、19、20-轴承；轴承；15-螺栓；螺栓；16-活塞；活塞；17-中央液压缸；中央液压缸；18-油管；油管；21-底座；底座；22-挡块挡块定位销式分度工作台的结构定位销式分度工作台的结构第第6章章 数控机床的机械结构与部件数控机床的机械结构与部件 6.5 数控分度工作台和回转工作台数控分度工作台和回转工作台1-工作台；工作台；2-镶钢滚柱导轨；镶钢滚柱导轨；3、4-夹紧瓦；夹紧瓦；5-液压缸；液压缸；6-活塞；