数控机床典型结构

数控机床的结构组成及原理数控机床是一种通过计算机控制的机床，可以实现多种复杂的加工操作。

它的结构组成及原理可以大致分为机床主体部分、控制系统部分和辅助装置部分。

一、机床主体部分1.床身：床身是整个数控机床的基础部分，承载整个机床的各个部件和装置，同时具有足够的刚性和稳定性。

床身通常由大型整体铸件制成，常见的有平面床、斜床和立式床等。

床身上设有导轨、滑块和滚珠丝杠等装置，用于支撑和导向主轴箱、工作台等。

2.主轴箱：主轴箱是数控机床的重要部件之一，通常由主轴、主轴动力装置、主轴箱座、电动机及其驱动装置等组成。

主轴箱用来传递动力，使主轴旋转，是实现机床加工功能的关键部分。

3.工作台：工作台是数控机床上用于夹持工件的装置，它可以沿各个方向进行移动和转动。

工作台通常由工作台体、刀架座、刀具变位装置等组成。

工作台的移动和转动由驱动装置控制，实现对工件的定位和加工。

二、控制系统部分1.数控装置：数控装置是整个机床的控制中心，由硬件部分和软件部分组成。

硬件部分包括主机、输入输出设备、接口电路等，软件部分是指数控机床的控制程序。

数控装置能够根据加工要求，自动生成加工程序，并控制机床的各个动作。

2.伺服系统：伺服系统是数控机床的动力系统，主要由伺服电机、传动机构和测量装置等组成。

伺服电机通过控制系统接收指令，根据要求实现各个轴向的运动。

传动机构将电机运动传递到工作台或刀架等部位，测量装置用于检测轴向运动的位置和速度。

三、辅助装置部分1.刀具变位装置：刀具变位装置是数控机床上用来实现刀具的换刀和夹紧的装置。

它能够实现快速的刀具换向和自动夹紧，提高机床的加工效率。

2.冷却液供给装置：冷却液供给装置是用于给切削过程提供冷却润滑的装置，它能够保持刀具的正常工作温度，延长刀具的使用寿命，并提高加工质量。

3.操作平台：操作平台是供操作人员进行操作和监控的地方，它通常设有显示屏、键盘、手柄等操作设备，用于输入指令、调整参数以及监控加工过程。

数控车床的组成和基本结构数控车床是一种通过计算机控制的机床，能够自动完成各种加工操作。

它由许多不同的部件组成，每个部件都发挥着重要的作用，共同构成了数控车床的基本结构。

1.床身结构数控车床的床身通常由铸铁或焊接钢板制成，具有高强度和稳定性。

床身上安装有导轨，用来支撑和引导工件夹具的移动。

床身的结构设计直接影响了数控车床的加工精度和稳定性。

2.主轴箱主轴箱是数控车床的核心部件，包括主轴、主轴承和主驱动装置。

主轴箱负责驱动刀具进行旋转，完成工件的车削加工。

主轴箱的设计和制造质量直接关系到数控车床的加工精度和效率。

3.刀架刀架是数控车床上用来安装刀具的部件，通常包括横梁、滑块和刀架座。

刀架可以根据加工需要进行自动换刀和调整，能够实现多种不同形状和尺寸的切削操作。

4.工件夹具工件夹具是用来固定工件的装置，通常由定位元件、夹紧装置和支撑装置构成。

工件夹具的设计和选择直接关系到数控车床加工的稳定性和安全性。

5.数控系统数控系统是数控车床的大脑，负责控制和监控整个加工过程。

数控系统通常由控制器、编程装置和监控设备组成，能够实现高精度、高效率的加工操作。

6.润滑系统润滑系统是数控车床的重要组成部分，用来给各个运动部件提供润滑和冷却。

良好的润滑系统能够延长数控车床的使用寿命，提高加工质量。

7.冷却系统冷却系统用来降低刀具和工件的温度，防止因高温引起的变形和磨损。

冷却系统通常包括冷却液循环系统和喷淋装置，能够有效地提高数控车床的加工效率和质量。

总的来说，数控车床的组成和基本结构是非常复杂和精密的，各个部件之间密切配合，共同完成工件的加工任务。

只有充分理解和掌握数控车床的组成结构，才能更好地发挥其加工能力和效率，满足不同加工需求。

数控车床在现代制造业中扮演着重要角色，其发展和应用将进一步推动制造业的发展和进步。

数控机床的基本构造及工作原理数控机床是一种利用计算机控制的自动化机械设备。

它是在传统机床的基础上发展而来，具有高精度、高效率和多功能特点。

下面将对数控机床的基本构造和工作原理进行详细介绍。

一、数控机床的基本构造1.机床主体部分：机床主体通常由床身、立柱、横梁和工作台等组成。

床身是整个机床的基础，用于安装和支撑其他各个部件。

立柱起支撑和导向作用，横梁用于支撑和传递载荷，工作台用于支撑工件。

2.传动系统：传动系统将电机产生的动力传递给刀具或工件，实现切削加工。

常见的传动方式包括电机驱动螺杆、齿轮传动和皮带传动等。

3.控制系统：控制系统是数控机床的核心部分，用于实现机床的自动化操作。

它由计算机、数控装置、伺服控制器和编码器等组成。

计算机是控制系统的主控部分，负责接收和处理指令。

数控装置将计算机的指令转化为电信号，控制伺服控制器和驱动器工作。

伺服控制器接收数控装置的信号，输出相应的电流给驱动器，驱动刀具或工件运动。

4.动力系统：动力系统提供机床的驱动力，通常由电机提供动力。

根据不同的切削工况和需求，可以采用不同类型的电机，如交流伺服电机、直流伺服电机和步进电机等。

5.刀具或工件换刀系统：刀具或工件换刀系统用于实现自动化换刀操作，提高生产效率。

根据不同的切削任务和工艺要求，可以配置不同的换刀方式，如手动换刀、自动换刀和带刀库的换刀等。

二、数控机床的工作原理1.编程：要进行数控加工，首先需要编写加工程序。

加工程序是由一系列指令组成的文本文件，用于描述切削路径、刀具换向、进给速度、切削深度等参数。

2.坐标系转换：在编写加工程序时，需要定义一个坐标系，用于描述刀具或工件的位置和运动。

通常使用直角坐标系或极坐标系。

在实际运行时，数控系统会将编程坐标转换为机床坐标，以控制机床的运动。

3.运动控制：数控系统根据加工程序生成的指令，通过伺服控制器控制电机运动，实现刀具或工件在空间中的运动。

伺服控制器接收数控装置发出的指令，输出相应的电流给驱动器，驱动电机旋转。

数控机床的结构及组成一、简介数控机床（Numerical Control Machine Tool）是一种通过预先编程的方式来控制机床操作的现代化设备。

它是计算机科学、自动控制技术和机械制造技术相结合的产物。

与传统的机床相比，数控机床具有高速、高精度、高自动化程度和灵活可适应性等优点，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子信息、模具制造等领域。

二、结构及组成简述数控机床的结构与组成是实现数控加工的基础，它包括机床本体、数控装置、执行机构和测量系统四个方面。

2.1 机床本体机床本体是数控机床的基本组成部分，它主要由床身、立柱、横梁、工作台、主轴箱、进给箱以及箱盖等部件组成。

•床身是数控机床的基础部分，承载和支撑整个机床的各个部件。

它具有高刚性、高稳定性和高阻尼性能，以确保整个机床在高速、高负荷工作时的稳定性和精度。

•立柱起到支撑和定位的作用，通常由铸铁材料制成，具有足够的刚性和稳定性。

•横梁连接立柱和工作台，起到支撑和传递力量的作用。

•工作台是加工工件的位置，它可以根据不同的加工需求进行升降、旋转和倾斜等运动。

•主轴箱是主轴的安装位置，主轴负责工件的转动，主轴箱通常包括主轴、轴承、主传动装置以及冷却装置等。

•进给箱是控制工件进给运动的装置，通常包括进给伺服电机、螺杆传动机构、导轨和滑块等。

2.2 数控装置数控装置是数控机床的核心部分，它负责接收和解析预先编好的加工程序，并控制机床按照程序要求完成各项加工操作。

数控装置通常由数控主机、控制器、输入设备和输出设备组成。

•数控主机是数控装置的核心部分，它通过输入设备接收加工程序，并对其进行解析和处理，生成相应的控制指令。

•控制器是控制系统的中枢，负责控制数控主机的运行以及与机床的通信。

控制器通常包括运动控制部分、IO接口部分和系统总线部分。

•输入设备主要包括键盘、鼠标、触摸屏等，用于向数控装置输入加工程序、参数等信息。

•输出设备主要包括显示器、打印机等，用于显示加工过程中的信息和结果。

第二单元 数控机床的典型结构最初的数控机床在机械结构上，只是对普通机床进行了局部地改进。

但是，随着数字控制技术在数控机床上的发展，以及数控机床高刚度、高精度、高速度的要求，逐步发展到目前数控机床独特的结构特点。

它在总体布局、传动系统、刀具装置、以及操作辅助机构等方面发生了很大地变化，最基本的表现在改进了普通机床传动链长、传动结构刚性不足、抗振性差、滑动面的摩擦阻力大以及传动元件的间隙大等，经济型的数控机床机械基本功能的构成模式仍然没有脱离普通机床的基础模式，如机床支承件、导轨、主传动系统、进给传动等组成部件是不可缺少的。

第一节 数控机床主传动系统一、主传动系统的要求1. 宽调速、无级调速为了在数控加工时，合理选用切削用量，提高生产率及零件表面质量，必须具有更大的调速范围。

如数控车床上为了实现恒线速切削，主传动系统应实现无级变速。

2. 高刚性、低噪声主传动系统的精度和刚性直接影响着加工零件的精度，为此对数控机床来说，主传动链要求短、传动件精度和刚性要求高，主轴的支承跨距要求合理，噪声要求降低到最低限度。

3. 高抗振性、高热稳定性在数控加工切削过程中，切削力等诸多因素的影响，会使主轴产生振动，会大大影响零件表面粗糙度，甚至破坏加工刀具。

另外，摩擦、切削热等还会使主传动系统产生热变形，从而造成加工误差。

为此，数控机床的主传动系统必须具有良好的抗振性和热稳定性。

二、主传动的变速方式1. 经皮带和变速齿轮的主传动这是目前大、中型数控机床中使用较多的一种主传动配置方式。

一般采用无级调速主电机，通过皮带传动和主轴箱内2~3级变速齿轮带动主轴运转，这样主轴箱的结构大大简化。

由于主轴的变速有主电动机无级变速和齿轮有级变速相配合来实现的，既可扩大主轴的调速范围，又可扩大主轴的输出转矩。

如图2-1所示为带轮和变速齿轮主传动系统图，如图2-2主轴恒功率的调速范围 =2502500=10 主电动机恒功率的调速范围 = 11603500= 3.017 由此可见恒功率的调速范围从 3.017扩大到10，而恒扭矩的调速范围则不变。

典型数控系统的结构数控系统是一种精密的自动化控制系统，常用于机床加工中。

典型的数控系统由以下几个组成局部构成：1. 输入设备输入设备是数控系统的接口，负责将操作员输入的指令传递给数控系统进行处理。

常见的输入设备有键盘、鼠标、触摸屏等。

通过输入设备，操作员可以输入加工工艺参数、指令代码等信息。

2. 主机控制器主机控制器是数控系统的核心局部，主要负责解析操作员输入的指令，并将其转化为机床可以执行的控制信号。

主机控制器通常由一台工业级计算机构成，搭载了专门的数控系统软件。

主机控制器通过与输入设备、执行设备的通信，实现对机床各轴的控制。

在控制信号输出之前，主机控制器还会对输入的指令进行加工优化，以提高加工效率和精度。

3. 伺服系统伺服系统是数控系统中的一个重要局部，它负责将主机控制器输出的控制信号转化为机床各轴的运动。

伺服系统通常由伺服电机、编码器、控制器等组成。

伺服电机是驱动机床实现运动的关键设备，它可以精确控制机床轴的位置、速度和加速度。

编码器那么用来反响轴的实际位置和速度信息给控制器，以便调整控制信号，实现精密的运动控制。

运动系统是机床中的关键局部，它负责实际的加工运动。

运动系统通常由多个轴组成，每个轴都有相应的伺服电机和传动装置来实现运动。

在数控系统中，常见的轴包括进给轴和主轴。

进给轴负责工件的相对移动，而主轴那么负责工具的转动。

运动系统通过与伺服系统的配合，实现高精度、高速度的加工运动。

5. 显示与通信设备为了方便操作员的监控与调整，数控系统通常还配备了显示与通信设备。

显示设备可以显示当前的加工状态、报警信息等；通信设备那么可以与外部设备进行数据交换，如计算机网络、U盘等。

辅助系统是数控系统中的一局部，用于支持机床加工过程中的其他功能。

常见的辅助系统有冷却系统、润滑系统等。

冷却系统用于冷却切削工具和加工区域，以防止温度过高导致工具损坏或零件变形；润滑系统用于给机床各部件提供充分的润滑，以确保机床正常运转。

第2章数控机床的典型结构与部件2.1 数控机床的结构特点及要求2.1.1数控机床的结构特点由于数控机床的控制方式和使用特点，使数控机床与普通机床在机械传动和结构上有显著的不同，其特点有：（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。

（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。

2.1.2数控机床的结构要求及措施1．提高机床的静、动刚度在数控机床加工过程中，加工精度除了取决于数控系统，还取决于数控机床本身的精度。

而由机床床身、导轨工作台、刀架和主轴箱的几何精度和变形所产生的误差取决于它们的结构刚度，并且这些误差在加工过程不能进行人为的调整和补偿。

因此，必须把移动件的重量和切削力引起的弹性变形控制在最小限度之内，以保证加工精度和表面质量。

为了提高机床的静刚度，在机床结构上常采用以下措施。

1）为提高机床主轴的刚度，常采用三支承结构，并且选用刚性好的双列短圆柱滚子轴承和角接触向心推力轴承，以减小主轴的径向和轴向变形。

2）为提高机床整体的刚度，常采用筋板结构。

表2-1给出了方形截面立柱在加筋前后的静刚度比值。

从表中可以看出，加筋板后相对弯曲刚度和扭转刚度均提高。

表2-1 方形截面立柱加筋前后的静刚度比值加筋形式相对质量相对弯曲刚度相对扭曲刚度1 1 11.24 1.17 1.381.34 1.21 8.861.63 1.32 17.73）在大型数控机床中，移动载荷对机床边形有较大的影响。

常采用液压平衡和重快平衡来减少构件的变形，如图2-1所示，利用重块有效地减小主轴箱左右移动对横梁变形的影响。