机床机械结构
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数控机床的机械结构在数控机床进展的最初阶段,其机械结构与通用机床相比没有多大的变化,只是在自动变速、刀架与工作台自动转位与手柄操作等方面作些改变。
随着数控技术的进展,考虑到它的操纵方式与使用特点,才对机床的生产率、加工精度与寿命提出了更高的要求。
数控机床的主体机构有下列特点:1)由于使用了高性能的无级变速主轴及伺服传动系统,数控机床的极限传动结构大为简化,传动链也大大缩短;2)为习惯连续的自动化加工与提高加工生产率,数控机床机械结构具有较高的静、动态刚度与阻尼精度,与较高的耐磨性,而且热变形小;3)为减小摩擦、消除传动间隙与获得更高的加工精度,更多地使用了高效传动部件,如滚珠丝杠副与滚动导轨、消隙齿轮传动副等;4)为了改善劳动条件、减少辅助时间、改善操作性、提高劳动生产率,使用了刀具自动夹紧装置、刀库与自动换刀装置及自动排屑装置等辅助装置。
根据数控机床的适用场合与机构特点,对数控机床结构因提出下列要求:一、较高的机床静、动刚度数控机床是按照数控编程或者手动输入数据方式提供的指令自动进行加工的。
由于机械结构(如机床床身、导轨、工作台、刀架与主轴箱等)的几何精度与变形产生的定位误差在加工过程中不能人为地调整与补偿,因此,务必把各处机械结构部件产生的弹性变形操纵在最小限度内,以保证所要求的加工精度与表面质量。
为了提高数控机床主轴的刚度,不但经常使用三支撑结构,而且选用钢性很好的双列短圆柱滚子轴承与角接触向心推力轴承铰接出相信忒力轴承,以减小主轴的径向与轴向变形。
为了提高机床大件的刚度,使用封闭界面的床身,并使用液力平衡减少移动部件因位置变动造成的机床变形。
为了提高机床各部件的接触刚度,增加机床的承载能力,使用刮研的方法增加单位面积上的接触点,并在结合面之间施加足够大的预加载荷,以增加接触面积。
这些措施都能有效地提高接触刚度。
为了充分发挥数控机床的高效加工能力,并能进行稳固切削,在保证静态刚度的前提下,还务必提高动态刚度。
机床机械结构1、数控机床与普通机床比较,具有下列特点:(1)所选用电机的区别普通的交流异步电机或传统的直流调速电机已逐步被新型的交流伺服电机和直流伺服电机所代替。
(2)变速范围大(3)转速高,功率大(4)主轴速度的变换迅速可靠数控机床主传动系统主要有以下三种配置方式:(1)带有变速齿轮的主传动(如图a)(2)通过带传动的主传动(如图b)(3)由伺服电动机直接驱动的主传动2、数控机床主轴的变速形式(1)带有变速齿轮的主传动通过少数几对齿轮变速,使之成为分段无级变速,确保低速时有足够的扭矩,以满足主轴输出扭矩特性的要求。
滑移齿轮的移位大都采用液压拨叉或直接由液压缸带动齿轮来实现。
2)通过带传动的主传动带传动主要应用在小型数控机床上,具有如下优点:①无滑动,传动比准确;②传动效率高,可达98%以上;③传动平稳,噪声小;④使用范围较广,速度可达50m/s,传动比可达10左右,传递功率由几瓦至数十千瓦。
⑤维修保养方便,不需要润滑。
同步带传动也有许多不足之处,如其安装时中心距要求严格,带与带轮制造工艺较复杂,成本高。
同步带又称复合三角带,端面为多楔型,它利用同步带的齿形与同步带轮的轮齿依次相啮合来传递运动或动力。
同步带传动能满足数控机床主传动高速、大转矩和不打滑的传动要求,在数控机床主传动系统中得到广泛的应用。
(3)由伺服电动机直接驱动的主传动这种主传动方式大大简化了主轴箱体与主轴的结构,有效地提高了主轴部件的刚度,但主轴输出扭矩小,电动机发热对主轴的精度影响较大,主要用于高速轻载的中小型机床。
这种主传动所采用的电动机一般为直流主轴电机,在低于特定转速时为恒扭矩输出,高于特定转速时为恒功率输出。
机床的主轴部件是机床重要的部件之一,它带动工件或刀具执行机床的切削运动。
因此数控机床主轴部件的精度、抗振性和热变形对加工质量有直接的影响。
主轴部件包括:1主轴轴承2刀具的自动夹紧机构3主轴的准停装置(1)数控机床的主轴轴承配置形式如图所示:①前支承采用圆锥孔双列圆柱滚子轴承和双向推力角接触球轴承组合,后支承采用成对角接触球轴承(a)。
主轴部件结构图7815型数控车床主轴部件结构图32型数控铣床主轴部件结构图THK6380加工中心主轴部件结构图主轴准停装置原理图进给传动部件结构图坐标轴进给传动系统结构布置形式电动机与丝杠直联式步进电动机与丝杠的联接向整法圆柱薄片齿轮周向弹簧错齿调整法简图圆柱薄片齿轮可调拉簧错齿调整法简图斜齿轮垫片、压簧调整锥齿轮弹簧调整法齿轮齿条啮合齿侧隙消除法结构简图滚珠丝杠结构螺纹滚道的结构形式简图垫片调整式的滚珠丝杠螺母副纹调整式的滚丝杠螺母副齿差调整式的滚珠丝杠螺母副导轨部件结构图直线滚动导轨副结构滚动导轨预加负载的方法直线滚动导轨副的固定滚动导轨块理轨理工作台部件结构图多齿盘分度工作台结构图带交换托盘的多齿盘分度工作台数控分度工作台加工中心回转工作台工作台夹紧构夹紧环联轴器结构图刀架和机械手部件结构图立式四方刀架结构回转刀架刀库种类链式刀库换刀位置各种链式刀库单臂单手式机械手手臂和手爪结构加工中心自动换刀装置向与向滑台回转立柱与机械手回转运动机械手臂结构图换刀装置各部分位置关系图检测装置结构图直线感应同步器结构。