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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。
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。
数控车床的组成及工作原理1.数控车床的组成虽然数控车床种类较多，但一般均由车床主体、数控装置和伺服系统三大部分组成。
图12-3是数控车床的基本组成方框图。
图12-3 数控车床的基本组成方框图（1）车床主体除了基本保持普通车床传统布局形式的部分经济型数控车床外，目前大部分数控车床均已通过专门设计并定型生产。
1）主轴与主轴箱a）主轴数控车床主轴的回转精度，直接影响到零件的加工精度；其功率大小、回转速度影响到加工的效率；其同步运行、自动变速及定向准停等要求，影响到车床的自动化程度。
b）主轴箱具有有级自动调速功能的数控车床，其主轴箱内的传动机构已经大大简化；具有无级自动调速(包括定向准停)的数控车床，起机械传动变速和变向作用的机构已经不复存在了，其主轴箱也成了"轴承座"及"润滑箱"的代名词；对于改造式(具有手动操作和自动控制加工双重功能)数控车床，则基本上保留其原有的主轴箱。
2）导轨数控车床的导轨是保证进给运动准确性的重要部件。
它在很大程度上影响车床的刚度、精度及低速进给时的平稳性，是影响零件加工质量的重要因素之一。
除部分数控车床仍沿用传统的滑动导轨(金属型)外，定型生产的数控车床已较多地采用贴塑导轨。
这种新型滑动导轨的摩擦系数小，其耐磨性、耐腐蚀性及吸震性好，润滑条件也比较优越。
3）机械传动机构除了部分主轴箱内的齿轮传动等机构外，数控车床已在原普通车床传动链的基础上，作了大幅度的简化。
如取消了挂轮箱、进给箱、溜板箱及其绝大部分传动机构，而仅保留了纵、横进给的螺旋传动机构，并在驱动电动机至丝杠间增设了(少数车床未增设)可消除其侧隙的齿轮副。
a）螺旋传动机构数控车床中的螺旋副，是将驱动电动机所输出的旋转运动转换成刀架在纵、横方向上直线运动的运动副。
构成螺旋传动机构的部件，一般为滚珠丝杠副，如图12-4所示。
如图12-4 滚珠丝杠副1一螺母 2一丝杠 3一滚珠 4一滚珠循环装置滚珠丝杠副的摩擦阻力小，可消除轴向间隙及预紧，故传动效率及精度高，运动稳定，动作灵敏。
