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本次讲授主要内容：7.1、数控机床的结构特点及要求7.2、数控机床进给伺服系统的机械传动结构7.3、数控机床的主传动系统第7章数控机床机械结构1第7章数控机床机械结构2第7章数控机床机械结构

为了保证机床具有很大的工艺适应性能和连续稳定工作的能力，数控机床结构设计的特点是具有足够的刚度、精度、抗振性、热稳定性和精度保持性。37.1、数控机床的结构特点及要求第7章数控机床机械结构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自动托盘交换装置特殊功能装置：刀具破损监控、精度检测等。47.1、数控机床的结构特点及要求第7章数控机床机械结构与普通机床相比，在机械传动和结构上有以下一些特点1．采用高性能的无级变速主轴及伺服传动系统，机械传动结构大为简化，传动链缩短。2．采用刚度和抗振性较好的机床新结构。如动静压轴承的主轴部件、钢板焊接结构的支承件等。3．采用在效率、刚度、精度等各方面较优良的传动元件，如滚珠丝杠螺母副、静压蜗杆副以及塑料滑动导轨、滚动导轨、静压导轨等。57.1、数控机床的结构特点及要求第7章数控机床机械结构与普通机床相比，在机械传动和结构上有以下一些特点4．采用多主轴、多刀架结构以及刀具与工件的自动夹紧装置、自动换刀装置和自动排屑、自动润滑冷却装置等，以改善劳动条件，提高生产率。5．采取减小机床热变形的措施，保证机床的精度稳定，获得可靠的加工质量。

对数控机床机械结构的具体要求见表7-1。6

机械传动结构是进给伺服系统的重要组成部分，它包括减速齿轮、联轴节、滚珠丝杠螺母副、丝杠支承、导轨副、传动数控回转工作台的蜗杆蜗轮等机械环节。它们的刚性、制造精度、摩擦阻尼特性等，对执行件能否实现每一脉冲的微量移动有重要影响。另外，进给传动系统的驱动力矩很大，负载变化频繁，故对刚度也有特殊的要求。第7章数控机床机械结构7.2、

数控机床进给伺服系统的机械传动结构71．导轨的基本类型（1）按运动轨迹分①直线运动导轨。导轨副的相对运动轨迹为一直线，如卧式车床的床鞍和床身之间的导轨。②圆周运动导轨。导轨副的相对运动轨迹为圆，如立式车床的工作台和底座之间的导轨。第7章数控机床机械结构7.2.2数控机床导轨81．导轨的基本类型（2）按摩擦性质分①普通滑动导轨。导轨工作面之间的摩擦性质为滑动摩擦。②滚动导轨。导轨工作面之间为滚动摩擦，它由导轨面间的滚珠、滚柱或滚针等滚动体实现。③静压导轨。导轨面之间为纯液体摩擦，不产生磨损，低速不易产生爬行，承载能力大，刚性好；承载油膜有良好吸振作用，抗振性好。滑动导轨滚动导轨静压导轨第7章数控机床机械结构7.2.2数控机床导轨92．对导轨的基本要求（1）导向精度导向精度主要是指运动部件沿导轨运动轨迹的直线度(对直线运动导轨)或圆度(对圆周运动导轨)。（2）耐磨性耐磨性直接影响机床的精度保持性，是导轨设计制造的关键，也是衡量机床质量好坏的重要标志。（导轨副中，固定导轨的材料应较硬，运动导轨的材料应较软。）第7章数控机床机械结构7.2.2数控机床导轨102．．对对导导轨轨的的基基本本要要求求（3））刚刚度度导轨轨受受力力后后变变形形会会影影响响部部件件之之间间的的相相对对位位置置和和导导向向精精度度，，因因此此要要求求导导轨轨有有足足够够高高的的刚刚度度。。（4））低低速速运运动动平平稳稳性性运动动部部件件低低速速移移动动时时易易产产生生爬爬行行。。故故要要求求导导轨轨低低速速运运动动平平稳稳。。第7章章数数控控机机床床机机械械结结构构7.2.2数数控控机机床床导导轨轨113．．滑滑动动导导轨轨应用用于于对对低低速速均均匀匀性性及及定定位位精精度度要要求求不不高高的的机机床床中中。（1））滑滑动动导导轨轨的的结结构构1））直直线线滑滑动动导导轨轨的的截截面面形形状状①矩矩形形导导轨轨。。②三三角角形形导导轨轨。。③燕燕尾尾形形导导轨轨。。④圆圆柱柱形形导导轨轨。。第7章章数数控控机机床床机机械械结结构构7.2.2数数控控机机床床导导轨轨123．．滑滑动动导导轨轨（1））滑滑动动导导轨轨的的结结构构1））直直线线滑滑动动导导轨轨的的截截面面形形状状①矩矩形形导导轨轨。。制造造简简便便，，刚刚度度和和承承载载能能力力大大，，水水平平方方向向和和垂垂直直方方向向上上的的位位移移互互不不影影响响，，因因此此安安装装、、调调整整都都较较方方便便。。M面面是是保保证证在在垂垂直直面面内内直直线线移移动动精精度度的的导导向向面面，，又又是是承承受受载载荷荷的的主主要要支支承承面面；；N面面是是保保证证水水平平面面内内直直线线移移动动精精度度的的导导向向面面。。因因N面面磨磨损损后后不不能能自自动动补补偿偿间间隙隙，，所所以以需需要要有有间间隙隙调调整整装装置置。。第7章章数数控控机机床床机机械械结结构构7.2.2数数控控机机床床导导轨轨133．．滑滑动动导导轨轨（1））滑滑动动导导轨轨的的结结构构1））直直线线滑滑动动导导轨轨的的截截面面形形状状②三三角角形形导导轨轨。。山形形导导轨轨及及V形形导导轨轨均均称称三三角角形形导导轨轨，，当当其其水水平平布布置置时时，，在在垂垂直直载载荷荷作作用用下下，，导导轨轨磨磨损损后后能能自自动动补补偿偿，，不不会会产产生生间间隙隙，，因因此此导导向向性性好好。。但但压压板板面面仍仍需需要要有有间间隙隙调调整整装装置置。。导导向向性性能能与与顶顶角角有有关关，，顶顶角角αα越越小小，，导导向向性性越越好好；；αα角角加加大大，，承承载载能能力力增增加加。。大大型型或或重重型型机机床床，，可可取取αα=110°°～～120°°精精密密机机床床，，常常取取αα＜＜90°°。。支支承承导导轨轨为为凸凸三三角角形形时时，，不不易易积积存存较较大大切切屑屑，，也也不不易易存存润润滑滑油油。。第7章章数数控控机机床床机机械械结结构构7.2.2数数控控机机床床导导轨轨143．．滑滑动动导导轨轨（1））滑滑动动导导轨轨的的结结构构1））直直线线滑滑动动导导轨轨的的截截面面形形状状③燕燕尾尾形形导导轨轨。。可以以看看成成是是三三角角形形导导轨轨的的变变形形。。其其磨磨损损后后不不能能自自动动补补偿偿间间隙隙，，需需用用镶镶条条调调整整。。两两燕燕尾尾面面起起压压板板面面作作用用，，用用一一根根镶镶条条就就可可调调整整水水平平、、垂垂直直方方向向的的间间隙隙。。导导轨轨制制造造、、检检验验和和修修理理较较复复杂杂，，摩摩擦擦阻阻力力大大。。当当承承受受垂垂直直作作用用力力时时，，它它以以支支承承平平面面为为主主要要工工作作面面，，它它的的刚刚度度与与矩矩形形导导轨轨相相近近；；当当承承受受颠颠覆覆力力矩矩时时，，其其斜斜面面为为主主要要工工作作面面，，刚刚度度较较低低。。燕燕尾尾形形导导轨轨一一般般用用于于要要求求高高度度小小的的多多层层移移动动部部件件。。两两个个导导轨轨面面间间的的夹夹角角为为55°°。。第7章数数控机床床机械结构构7.2.2数控机机床导轨153．滑动导导轨（1）滑动动导轨的结结构1）直线滑滑动导轨的的截面形状状④圆柱形导导轨。制造简单，，内孔可珩珩磨，外圆圆经过磨削削可达到精精密配合，，但磨损后后调整间隙隙困难。为为防止转动动，可在圆圆柱表面上上开键槽或或加工出平平面，但不不能承受大大的转矩。。圆柱形导导轨主要用用于受轴向向载荷的场场合，适用用于同时作作直线运动动和转动的的场合，如如拉床、珩珩磨机及机机械手等。。第7章数数控机床床机械结构构7.2.2数控机机床导轨163．滑动导导轨（1）滑动动导轨的结结构2）直线运运动导轨的的组合形式式从限制自由由度的角度度出发，采采用一条导导轨即可。。用一条导轨轨，移动部部件无法承承受颠覆力力矩。直线运动导导轨一般由由两条导轨轨组合。重型机床，，常用三条条或三条以以上导轨的的组合第7章数数控机床床机械结构构7.2.2数控机机床导轨173．滑动导导轨（1）滑动动导轨的结结构2）直线运运动导轨的的组合形式式①双三角形形组合。②双矩形组组合。③V形一平平导轨组合合。④三角形一一矩形组合合。⑤平－平－－三角形组组合。第7章数数控机床床机械结构构7.2.2数控机机床导轨183．滑动导导轨（1）滑动动导轨的结结构2）直线运运动导轨的的组合形式式①双三角形形组合。这种导轨同同时起支承承、导向作作用，磨损损后相对位位置不变，，能自行补补偿垂直方方向及水平平方向的磨磨损，导向向精度高，，但要求四四个表面的的刮削或磨磨削后接触触，工艺性性较差，床床身与运动动部件热变变形不一样样时，不易易保证四个个面同时接接触。这种种导轨用于于龙门刨床床与高精度度车床。第7章数数控机床床机械结构构7.2.2数控机机床导轨193．滑动导导轨（1）滑动动导轨的结结构2）直线运运动导轨的的组合形式式②V形一平平导轨组合合。不需要用镶镶条调整间间隙，导向向精度高，，加工装配配也较方便便，温度变变化不会改改变导轨面面的接触情情况，但热热变形会使使移动部件件水平偏移移，通常用用于磨床、、精密镗床床上。第7章数数控机床床机械结构构7.2.2数控机机床导轨203．滑动导导轨（1）滑动动导轨的结结构2）直线运运动导轨的的组合形式式③双矩形组组合。这种导轨主主要承受与与主支承面面相垂直的的作用力。。此外，侧侧导向面要要用镶条调调整间隙，，接触刚度度低，承载载能力大，，导向性差差。双矩形形组合导轨轨制造、调调整简单，，用于普通通精度机床床，如升降降台铣床、、龙门铣床床等。第7章数数控机床床机械结构构7.2.2数控机机床导轨213．滑动导导轨（1）滑动动导轨的结结构2）直线运运动导轨的的组合形式式④三角形一一矩形组合合。三角形一矩矩形组合导导轨兼有导导向性好、、制造方便便等优点，，应用最为为广泛。常常用于车床床、磨床、、精密镗床床、滚齿机机等机床上上。三角形形导轨作主主要导向面面，导向性性比双矩形形好。三角角形导轨磨磨损后不能能调整，对对位置精度度有影响。。第7章数数控机床床机械结构构7.2.2数控机机床导轨223．滑动导导轨（1）滑动动导轨的结结构2）直线运运动导轨的的组合形式式⑤平－平－－三角形组组合。是用于重型型龙门刨床床工作台导导轨的一种种形式，三三角形导轨轨主要起导导向作用，，平导轨主主要起承载载作用，不不需用镶条条调整间隙隙。第7章数数控机床床机械结构构7.2.2数控机机床导轨233．滑动导导轨（1）滑动动导轨的结结构3）圆周运运动导轨主要用于圆圆形工作台台、转盘和和转塔头架架等旋转运运动部件。。①平面圆环环导轨。。②锥形圆环环导轨。。③V形圆环环导轨。。第7章数数控机床床机械结构构7.2.2数控机机床导轨243．滑动导导轨（2）塑料料滑动导轨轨塑料滑动导导轨具有耐耐磨性好，，具有自润润滑功能；；摩擦因数数小，动、、静摩擦因因数差小；；减振性好好，具有良良好的阻尼尼性；耐磨磨性好，有有自润滑作作用；加工工性好，工工艺简单，，化学性能能好(耐水水、耐油)，维修方方便，成本本低等特点点。数控机机床采用的的塑料滑动动导轨有铸铁一塑塑料滑动导导轨和镶钢钢一塑料滑滑动导轨。塑料滑动动导轨常用用在导轨副副的运动导导轨上，与与之相配的的金属导轨轨采用铸铁铁或钢质材材料。塑料料滑动导轨轨分为注塑导轨和和贴塑导轨轨，导轨上的的塑料常用用环氧树脂脂耐磨涂料料和聚四氟氟乙烯导轨轨软带。第7章数数控机床床机械结构构7.2.2数控机机床导轨253．滑动导导轨（2）塑料料滑动导轨轨①注塑导轨轨注塑导轨滑座胶条注塑层注塑的材料料是以环氧氧树脂和二二硫化钼为为基体，加加入增塑剂剂，混合成成膏状为一一组分，固固化剂为另另一组分的的双组分塑塑料。这种种涂料附着着力强，具具有良好的的可加工性性，可经车车、铣、刨刨、钻、磨磨削和刮削削加工；也也有良好的的摩擦特性性和耐磨性性，而且抗抗压强度比比聚四氟乙乙烯导轨软软带要高，，固化时体体积不收缩缩，尺寸稳稳定。第7章数数控机床床机械结构构7.2.2数控机机床导轨263．滑动导导轨（2）塑料料滑动导轨轨②贴塑导轨轨在导轨滑动动面上贴一一层抗磨的的塑料软带带，与之相相配的导轨轨滑动面经经淬火和磨磨削加工。。软带以聚聚四氟乙烯烯为基材，，添加合金金粉和氧化化物制成。。塑料软带带可切成任任意大小和和形状，用用胶黏剂粘粘接在导轨轨基面上。。由于这类类导轨软带带用粘接方方法，故称称为贴塑导导轨。贴塑导轨第7章数数控机床床机械结构构7.2.2数控机机床导轨274．滚动导导轨滚动导轨有有下列优点点：①运动灵敏敏度高。②定位精度度高。③牵引力小小，移动轻轻便。④磨损小，，精度保持持性好。⑤润滑系统统简单，维维修方便。。滚动导轨缺缺点：抗振性较差差，对防护护要求也较较高。结构构复杂，制制造困难，，成本较高高。第7章数数控机床床机械结构构7.2.2数控机机床导轨284．滚动导导轨滚动导轨按按滚动体形形式的不同同，可分为为滚珠导轨、、滚柱导轨轨、滚针导导轨等。（1）滚动动导轨类型型1）滚珠导导轨。其结构特点点为点接触触，摩擦阻阻力小，承承载能力较较差，刚度度低，其结结构紧凑、、制造容易易、成本较较低。通过过合理设计计滚道圆弧弧可大幅度度降低接触触应力，提提高承载能能力。滚珠珠导轨一般般适用于运运动部件