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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。
数控机床的主轴部件一般包括主轴、主轴轴承和传动件等。
对于加工中心，主轴部件还包括刀具自动夹紧装置、主轴准停装置和主轴孔的切屑消除装置。
1．主轴轴承的配置形式数控机床主轴轴承主要有以下几种配置形式：（1）前支承采用双列短圆柱滚子轴承和60度角接触双列向心推力球轴承，后支承采用向心推力球轴承，如图2-30（a）所示。
（2）前支承采用高精度双列向心推力球轴承，如图2-30（b）所示。
（3）前支承采用双列圆锥滚子轴承，后支承采用单列圆锥滚子轴承，如图2-30（c）所示。
在主轴的结构上必须处理好卡盘或刀具的安装、主轴的卸荷、主轴轴承的定位、间隙调整、主轴部件的润滑和密封等问题。
对于某些立式数控加工中心，还必须处理好主轴部件的平衡问题。
2．主轴的自动装夹和切屑消除装置在加工中心上，为了实现刀具在主轴上的自动装卸，其主轴必须设计有自动夹紧机构。
例如自动换刀数控立式镗铣床（JCS-018）的主轴部件如图2-31所示。
3．主轴准停装置加工中心的主轴部件上设有准停装置，其作用是使主轴每次都准确地停在固定不变的周向位置上，以保证自动换刀时主轴上的端面键能对准刀柄上的键槽，同时使每次装刀时刀柄与主轴的相对位置不变，提高刀具的重复安装精度，从而可提高孔加工时孔径的一致性。
另外，一些特殊工艺要求，如在通过前壁小孔镗内壁的同轴大孔，或进行反倒角等加工时，也要求主轴实现准停，使刀尖停在一个固定的方位上，以便主轴偏移一定尺寸后，使大刀刃能通过前壁小孔进入箱体内对大孔进行镗削。
目前，主轴准停装置很多，主要分为机械式和电气式两种。
JCS-018加工中心采用电气准停装置，其原理见图2-32。
在带动主轴旋转的多楔带轮1的端面上装有一个厚垫片4，垫片上装有一个体积很小的永久磁铁3，在主轴箱箱体的对应于主轴准停的位置上，装有磁传感器2。
当机床需要停车换刀时，数控装置发出主轴停转的指令，主轴电动机立即降速，在主轴以最低转速慢转几圈、永久磁铁3对准磁传感器2时，磁传感器发出准停信号，该信号经放大后，由定向电路控制主轴电动机停在规定的周向位置上。
数控机床的组成及基本工作原理数控机床是一种利用数字编程控制工作的机床。
它由三个基本部分组成：机械系统、传动系统和控制系统。
下面将详细介绍数控机床的组成和基本工作原理。
一、机械系统机械系统是数控机床的基础，它由床身、主轴箱、伺服系统等组成。
1.床身：床身是数控机床的基础，主要承载着机床其他部件。
床身通常由铸铁或钢板焊接而成，具有较高的强度和刚性，以保证机床的稳定性。
2.主轴箱：主轴箱包含了主轴系统和进给系统，主轴通过驱动系统将切削工具与工件连接，实现切削加工。
进给系统控制工件在X、Y、Z三个方向上的运动，使切削工具能沿指定路线精确地切削工件。
3.伺服系统：伺服系统负责控制切削工具和工件的相对运动。
它由伺服电机、伺服控制系统、逆变器和编码器等组成。
伺服电机通过接受数控系统发送的控制信号，精确控制机床的位置和速度，从而实现精确的切削加工。
二、传动系统传动系统负责传递电能和运动，将数控机床的控制信号传递给各个运动部件。
主要由电源、变频器、伺服电机、传感器等组成。
1.电源：电源为数控机床提供所需的电能。
通常使用三相交流电源。
2.变频器：变频器将交流电源转换为直流电源，以满足数控机床的要求。
3.伺服电机：伺服电机是数控机床的关键部件，它负责实现机床的精准运动。
伺服电机通常由电动机、编码器和速度控制器组成。
4.传感器：传感器用于检测机床各个部件的状态，将检测到的信号转换为电信号，反馈给数控系统。
三、控制系统控制系统是数控机床的大脑，它由数控装置、软件系统、输入输出设备等组成。
1.数控装置：数控装置是数控机床的核心，主要负责数控程序的编写和生成。
它接收操作员输入的加工参数和控制命令，经过处理之后发送给伺服系统。
3.输入输出设备：输入输出设备用于与数控装置进行交互。
常用的输入设备有键盘、鼠标和触摸屏；输出设备有显示器、打印机和数控机床本身。
基本工作原理：1.数控编程：操作员使用数控装置进行编程，编写出所需的加工程序。
数控车床结构范文数控车床是一种使用计算机控制系统的机床，通过预先编程的方式，能够自动进行加工，并且实现极高的准确度和效率。
数控车床的结构主要包括机床床身、主轴箱、进给箱和控制系统等部分。
一、机床床身数控车床的床身是整个机床的基础，也是承载所有组件和零部件的主要结构。
床身通常由铸铁或焊接钢板制成，具有足够的刚性和稳定性，能够承受加工过程中的各种力和震动。
床身上通常有V型或者平坦的导轨，用于安装和导向主轴箱和进给箱。
二、主轴箱主轴箱是数控车床上的一个重要部件，主要用于驱动刀具和工件的相对运动。
主轴箱通常由主轴驱动装置、主轴箱壳体、主轴箱传动装置和进给机构等组成。
主轴箱壳体上安装有主轴和主轴伺服电机，主轴通过传动装置和主轴驱动装置相连，用于旋转刀具。
进给机构通常是通过主轴箱内部的螺杆、滑块和导轨等部件来实现刀具和工件的进给运动。
三、进给箱进给箱是数控车床的另一个重要部件，用于控制刀具和工件在加工过程中的进给速度和方向。
进给箱通常由进给伺服电机、进给箱壳体、进给传动装置和进给机构等部分组成。
进给伺服电机通过传动装置与进给机构相连，实现刀具和工件的进给运动。
进给箱壳体上通常装有进给选择器，用户可以通过选择器设定进给模式、进给速度和进给方向等参数。
四、控制系统控制系统是数控车床上最为重要的部分，用于实时控制和监控机床的加工过程。
控制系统通常包括机床控制器、数控软件和人机界面等部分。
机床控制器与数控软件相连，通过预先编程的方式控制数控车床的各种运动和加工参数。
人机界面通常是通过电脑显示屏和键盘等设备，用户可以通过界面输入指令、监控加工过程和调整参数等。
总结：数控车床的结构包括机床床身、主轴箱、进给箱和控制系统等部分。
机床床身是整个机床的基础，具有足够的刚性和稳定性。
主轴箱用于驱动刀具和工件的相对运动，进给箱用于控制刀具和工件的进给速度和方向。
控制系统是整个数控车床的大脑，通过预先编程的方式实现加工过程的控制和监控。
简述数控车床结构数控车床是一种高精度、高效率的机床，它的结构设计和工作原理都非常复杂。
本文主要介绍数控车床的结构和组成部分，以及每个部分的功能和作用。
一、数控车床的结构数控车床的整体结构可以分为床身、主轴箱、进给箱、刀架、工作台等几个部分。
下面分别介绍每个部分的结构和作用。
1.床身床身是数控车床最基本的部分，它承载整个机床的重量和力量。
床身通常由铸铁或钢板制成，具有高强度和稳定性。
床身上安装了主轴箱、进给箱、刀架和工作台等组件。
2.主轴箱主轴箱是数控车床的核心部分，它包括主轴、主轴马达、主轴箱壳体、主轴前轴承和后轴承等组件。
主轴箱的主要作用是驱动工件旋转，完成车削加工。
3.进给箱进给箱是数控车床的另一个重要部分，它包括进给马达、进给螺杆、进给箱壳体、进给前轴承和后轴承等组件。
进给箱的主要作用是控制工件的进给速度和方向，完成车削加工。
4.刀架刀架是数控车床的切削部分，它包括主轴箱和进给箱中的伺服电机、刀架壳体、刀架座、刀杆、刀片等组件。
刀架的主要作用是控制刀具的位置和方向，完成车削加工。
5.工作台工作台是数控车床的工件支撑部分，它包括工作台床身、工件卡盘、工件支撑、工作台传动等组件。
工作台的主要作用是固定工件，并控制工件的旋转和进给。
二、数控车床的组成部分数控车床的组成部分主要包括数控系统、伺服系统、机械传动系统和液压系统等。
1.数控系统数控系统是数控车床的核心部分，它控制着整个机床的运动和加工过程。
数控系统包括硬件和软件两部分，硬件包括主板、数控器、显示屏等组件，软件包括编程软件、操作软件等组件。
数控系统可以实现自动化加工，提高生产效率和产品质量。
2.伺服系统伺服系统是数控车床的关键部分，它控制着刀架和进给箱的运动和位置。
伺服系统包括伺服电机、伺服驱动器、编码器等组件，它们通过信号传递和反馈控制实现精确的位置控制。
3.机械传动系统机械传动系统是数控车床的重要部分，它负责将电能转换成机械能，驱动主轴和进给箱的运动。
第一节机械结构的主要特点与基本要求一、数控机床对机械结构的基本要求从数控技术的特点看，由于数控机床采用了伺服电动机，应用数字技术实现了对机床执行部件动作顺序和运动位移的直接控制，传统机床的变速箱结构被取消了，因而机械结构也大大简化了。
数字控制还要求机械系统有较高的传动刚度且没有传动间隙，以确保控制指令的执行和控制品质的实现。
同时由于计算机水平和控制能力的不断提高，同一台机床上允许更多功能部件同时执行所需要的各种辅助功能已成为可能，因而数控机床的机械结构比传统机床具有更高的集成化功能要求。
从制造技术发展的要求看，随着新材料和新工艺的出现以及市场竞争对低成本的要求，金属切削加工正朝着切削精度和速度越来越高、生产效率越来越高和系统越来越可靠的方向发展。
这就要求在传统机床基础上发展起来的数控机床精度更高、驱动功率更大，机械结构动、静、热态刚度更好，工作更可靠，能实现长时间连续运行和有尽可能少的停机时间。
综合上述原因，数控机床对其基本要求可归纳为要有更高的精度，更好动、静态刚度，以适应高速运动的耐用度和工作可靠性。
二、数控机床机械结构构成典型数控机床的机械结构主要由基础件、主传动系统、进给传动系统、回转工作台、自动换刀装置及其他机械功能部件等几部分组成。
数控机床的基础件通常是指床身、立柱(或横梁)、工作台、底座等结构件，由于其尺寸较大，俗称“大件”，构成了机床的基本框架。
其他部件附着在基础件上，有的部件还需要沿着基础件运动。
由于基础件起着支承和导向的作用，因而对基础件的基本要求是刚度好。
此外，由于基础件通常固有频率较低，在设计时，还希望它的固有频率能高一些，阻尼能大一些。
和传统机床一样，数控机床的主传动系统将动力传递给主轴，保证系统具有切削所需要的转矩和速度。
但由于数控机床具有比传统机床更高的切削性能要求，因而要求数控机床的主轴部件具有更高的回转精度、更好的结构刚度和抗振性能。
由于数控机床的主传动常采用大功率的变速电动机，因而主传动链较传统机床短，不需要复杂的变速机构。
由于自动换刀的需要，具有自动换刀功能的数控机床主轴在内孔中需要有刀具自动送开和夹紧装置。
数控机床的进给驱动机械结构是直接接受计算机发出的控制指令，实现直线或旋转运动的进给和定位，对机床的运行精度和质量影响最明显。
因此，对数控机床传动系统的主要要求是精度、稳定性和快速响应的能力，即要它能尽快地根据控制指令要求，稳定地达到需要的加工速度和位置精度，并尽量小地出现振荡和超调现象。
根据工作要求回转工作台分成两种类型，即数控转台和分度转台。
数控转台在加工过程中参与切削，相当于进给运动坐标轴，因而对它的要求和进给传动系统的要求是一样的。
分度转台只完成分度运动，主要要求分度精度指标和在切削力作用下保持位置不变的能力。
转塔刀架在原理和结构上都和分度转台类似。
为了在—次安装后能尽可能多地完成同一工件不同部位的加工要求，并尽可能减少数控机床的非故障停机时间，数控加工中心的机床常具有自动换刀装置和自动化托盘交换装置。
对自动换刀装置的基本要求主要是结构简单，工作可靠。
其他机械功能部件主要指润滑、冷却、排屑和监控机构。
由于数控机床是生产效率极高并可以长时间实现自动化加工的机床，因而润滑、冷却、排屑问题比传统机床更为突出。
大切削量的加工需要强力冷却和及时排屑，冷却的不足或排屑不畅会严重影响刀具的寿命，甚至使得加工无法继续进行。
大量冷却和润滑的作用还对系统的密封和防漏提出了更高的求，从而导致半封闭、全封闭结构的机床出现。
三、数控机床的机械结构数控机床的使用者应该对数控机床的机械结构有一个比较全面的了解，数控机床的床身是整个机床的基础支承件，一般用来放置导轨、主轴箱等重要部件。
为了满足数控机床加工精度，需要机床在受热、受力时变形小。
所以在床身结构上要尽可能地提高它的静、动刚度，更好的抗振忭。
另外，为了减少热变形，在结构上能做到热的均匀或及时清除热源等，特别是减少运动部件的摩擦力和清除传动间隙等方面，从结构和技术上需要采取很多措施，只有解决了上述问题才能提高机床的运动精度与定位精度。
由于数控机床最终能使被加：正零件得到很高的加工精度，所以数控机床与传统的非数控机床在结构上有很多变化。
数控机床的床身多采用整体结构，采用米汉纳铸铁铸造、人造花岗岩、钢板焊接等材料。
为了减小运动部件的摩擦力，在导轨上也有很大的改善，除了采用改进的滚动导轨、静压导轨之外，在滑动导轨上也采取了不少措施，如采用滑动导轨表面三面贴塑工艺，使滑动导轨减小了摩擦力，而且也提高了耐磨度，避免机床的爬行。
在数控机床的传动方面，比较普遍地使用滚珠丝杠，由于滚珠丝杠是滚动摩擦，所以可以大大减小进给传动中的摩擦力。
(一)铸造床身结构根据数控机床的类型不同，床身的结构有各种各样的形式。
数控铣床和加工中心等这一类数控机床的床身结构有固定立柱式和移动立柱式两种。
前者一般适用于中小型立式或卧式加工中心，而后者又分为整体T形床身和前后床身分开组装的T形床身。
T形床身是指床身是由横置的前床身(也称横床身)和与它垂直的后床身(也称纵床身)组成。
整体式床身，刚性和精度保持性都比较好，但是却给铸造和加工带来很大不便，尤其是大中型机床的整体床身，加工时需有大型设备。
而分离式T形床身，铸造工艺性加工工艺性都大大改善，但前后床身连接处要刮研，连接时用定位键和专用定位销定位，然后沿截面四周，用大螺栓固紧。
这样连接的床身，在刚度和精度保持性方面，基本也能满足使用要求。
机床床身结构一般为箱体结构，为使床身在较小质量下又能获得较高的静刚度和适宜的固有频率，设计时需采用筋板结构，图2—1所示是床身中常用的几种筋板布置的截面图。
2．4数控机床导轨组成：动导轨、支承导轨。
作用：对运动部件起支承和导向作用。
2.4.1数控机床对导轨的基本要求1. 导向精度高2. 耐磨性能好3. 足够的刚度4. 良好的摩擦特性5. 工艺性好2.4.2数控机床导轨的类型与特点一．滑动导轨1. 优点：具有结构简单、制造方便、刚度好、抗振性高等。
2. 缺点：是静摩擦系数大，且动摩擦系数随速度变化而变化，摩擦损失大，低速时易出现爬行现象，降低了运动部件的定位精度。
3. 目前多数采用贴塑导轨。
贴塑导轨的优点：贴塑滑动导轨的特点是摩擦特性好、耐磨性好、运动平稳、减振性好、工艺性好。
二．滚动导轨1. 优点：（1）灵敏度高，运动平稳，低速移动时不易出现爬行现象；（2）定位精度高；（3）摩擦阻力小，移动轻便，磨损小，精度保持性好，寿命长。
2. 缺点：抗振性较差，对防护要求较高，结构复杂，制造比较困难，成本较高。
3. 三种结构形式：（1）滚珠导轨；（2）滚柱导轨；（3）滚针导轨。
三．静压导轨1. 优点：不产生磨损，机械效率高，精度保持性好，摩擦因数小，低速不易产生爬行，抗震性好。
2. 分类：液体静压导轨和气体静压导轨。
液体静压导轨缺点：结构复杂，液压装置比较大，且需要专门的供油系统。
气体静压导轨缺点：防尘要求高。
2.5数控机床的工作台2.5.1工作台应用:直线进给运动。
2.5.2回转工作台应用：圆周进给运动。
2.5.3摆动工作台应用：摆动进给运动。
2.5.4直接驱动的回转工作台1. 组成：是伺服驱动电动机与回转工作台的集成。
2. 优点：减少传动环节、简化机床的结构等。
2.6数控机床的位置检测装置1.检测装置的作用：在闭环数控系统中，必须利用位置检测装置把机床运动部件的实际位移量随时检测出来，与给定的控制值（指令信号）进行比较，从而控制驱动元件准确运转，使工作台（或刀具）按规定的轨迹和坐标移动。
它的精度直接影响数控机床的定位精度和加工精度。
2.对位置检测装置的要求：（1）高可靠性和高抗干扰性；（2）满足精度和速度要求；（3）使用维护方便，适合机床运行环境；（4）成本低，寿命长。
2.6.1检测装置的分类1. 根据安装的位置及耦合方式分为：直接测量和间接测量两种。
2. 按测量方法分为：增量式和绝对式两种。
3. 按检测信号的类型分为：模拟式和数字式两大类。
4. 根据运动型式分为：回转型和直线型检测装置。
直线型位置检测装置作用：用来检测运动部件的直线位移量。
旋转型位置检测装置作用：用来检测回转部件的转动位移量。
2.6.2光栅1. 分类：长光栅（光栅尺）和圆光栅。
长光栅用来测量直线位移；圆光栅用来测量角度位移。
2. 特点：响应速度快，精度高。
3. 应用：高精度数控机床。
2.6.3旋转变压器1. 作用：一种常用的转角检测元件。
2. 特点：结构简单，动作灵敏，对环境无特殊要求，维护方便，输出信号幅度大，抗干扰性强，工作可靠等特点，且精度能满足一般的检测要求。
3. 分类：旋转变压器分为有刷式和无刷式两种结构。
有刷式旋转变压器特点：结构简单，体积小，可靠性差，寿命也较短。
无刷式旋转变压器特点：提高了可靠性及使用寿命，但其体积、质量、成本均有所增加。
2.7数控机床的自动换刀装置（ATC）作用：自动储存、更换刀具，使工件在一台机床一次装夹可完成多道工序或全部工序加工。
要求：换刀时间短，刀具重复定位精度高，足够的刀具储备量，占地面积小，安全可靠等。
2.7.1刀库1、刀库容量：刀库存放刀具的数量，一般根据加工工艺要求而定。
2、刀库类型分类：（1）鼓轮式刀库；（2）链式刀库；（3）格子箱式刀库；（4）直线式刀库等。
特点：（1）鼓轮式刀库占地小，结构紧凑，容量大，但选刀、取刀动作复杂。
（2）链式刀库结构紧凑，容量大，链环的形状也可随机床布局制成各种形式而灵活多变，还可将换刀位突出以便于换刀。
（3）格子箱式刀库结构紧凑，容量大，刀库空间利用率高，换刀时间长，辅助装置较复杂。
（4）直线式刀库结构简单，容量小。
3、选刀方式分类：（1）顺序选刀；（2）任意选刀。
特点：（1）顺序选刀是在加工前，将加工所需刀具依工艺次序插入刀库刀套中，顺序不能有差错，加工时按顺序调刀。
工件变更时，需重调刀具顺序，操作烦琐，且加工同一工件中刀具不能重复使用。
（2）任意选刀刀库中的刀具的排列顺序与工件的加工顺序无关，相同的刀具可重复使用。
2.7.2数控车床的自动换刀装置主要采用回转刀盘。
2.7.3加工中心的自动换刀装置及刀库类型1.转塔式换刀装置（1）垂直转塔式；（2）水平转塔式2.刀库式换刀装置（1）无机械手换刀方式；（2）机械手换刀方式；（3）机械手和刀具运送器。
3.成套更换方式换刀装置（1）更换转塔头；（2）更换主轴箱；（3）更换刀库。
2.8数控机床的辅助装置2.8.1数控机床液压和气压装置1．定义：用压力油或加压空气作为传递能量的载体实现传动与控制。
2．特点：（1）液压传动装置机构输出力大，机械结构更紧凑、动作平稳可靠，易于调节和噪声较小，但要配置液压泵和油箱，当油液渗漏时污染环境。
（2）气压装置装置结构简单，工作介质不污染环境，工作速度快和动作频率高，适合于完成频繁启动的辅助工作，过载时比较安全，不易发生过载损坏机件等事故。
