结
构
与
传
动
6
数 5-1 数控机床的结构要求
2021/3/4
控 三）静压导轨
技 术
在两个相对运动的导轨面间通以压力油，将运动件浮起，使导轨面间处于纯 液体摩擦状态。 图5-17
第
五
章
数
控
机
床
的
结
构
与
传
动
7
数 5-2 数控机床的主运动与主轴部件 2021/3/4 控 技 • 数控机床主运动的特点：主轴转速更高、变速范围更宽、消耗功
图5-7
的 结 构
4. 提高机床部件的接触刚度 5. 采用钢板焊接结构
与
传
动
3
数 5-1 数控机床的结构要求
2021/3/4
控
技 二、提高机床结构的抗振性
术 1. 基础件内腔充填泥芯、混凝土等阻尼材料。图5-9 2. 表面采用阻尼涂层
第 3. 采用新材料制造基础件
五 章
数
4. 充分利用结合面间的阻尼
章 • T----切削扭矩（N·m）;
数 • n----主轴转速（r/min）;
控 机
• 功率扭矩特性曲线
床
的
结
构
与
传
动
2021/3/4 9
数 5-2 数控机床的主运动与主轴部件
控 技 二、主运动的传动与变速
术 1. 主运动的传动形式 1) 带有变速齿轮的主传动
第 五 章
数 控
•
特点：齿轮变速组即可 降速，扩大输出扭矩和 恒功率变速范围，适用 于大中型机床。
数 5-1 数控机床的结构要求
2021/3/4
控
技 二）滚动导轨
术 1. 滚动导轨块
图5-15
2. 直线滚动导轨 图5-16
第 • 主要特点：
五 章
数 控 机 床 的
1) 对安装基面的要求不高； 2) 制造精度高 3) 可高速运行，运行速度可大于60m/min 4) 能长时间保持高精度 5) 可预加负载，提高刚度 6) 抗振性不如滑动导轨，不宜用在有过大振动和冲击的机床上。
第 • 1.机床基础件，床身，底座，立柱，滑座，工作台等。支承作用。
五 • 2.主传动系统，实现主运动。
章 • 3.进给系统，实现进给运动。
数 控
• 4.实现某些部件动作和某些辅助功能的装置，液压，气动，润滑， 冷却，防护，排屑。
机 • 5.实现工件回转、分度定位的装置和附件，回转工作台。
床 • 6.刀库、刀架和自动换刀装置（ATC）
的 结 构 与
• 7.托盘交换装置(APC)
• 8.特殊功能装置，如刀具破损监测、精度检测和监控装置等。
❖
其中，1 — 4为基本件，5 — 8为可选件。
传
动
2
数 5-1 数控机床的结构要求
2021/3/4
控 主要结构特性：
技
静刚度、抗振性、热稳定性、低速运动的平稳性、运动时的摩擦
术
特性、几何精度、传动精度。
三、减少机床的热变形
控 1. 改进机床布局和结构设计
机 1) 采用热对称结构
图5-9
床 2) 采用预拉伸的滚珠丝杠结构
的 3) 在机床布局时，尽量减少内部热源 图5-10
结 2. 控制温升
构 与
3. 热变形补偿
图5-11
传
动
4
数 5-1 数控机床的结构要求
控 四、改善运动导轨副的摩擦特性 技 一）塑料滑动导轨 术 • 主要有导轨软带和导轨涂层，常与铸铁或钢导轨配成导轨副
r/min r/min
的 结 构 与
• 调速范围： Rn nmax / nmin
❖ 数控机床的调速范围宽，一般Rn>100，有时甚至 Rn>1000
传
动
8
数 5-2 数控机床的主运动与主轴部件
控
技 2. 主运动的功率扭矩特性
术•
Nc
Tn 9550
(KW )
第 五
• PZ----切削力切向分力（N）; • V----切削速度（m/min）;
控 技 2. 主传动的自动变
速
术 • 无级调速：一般
第 五 章
数 控
•
由电机调速与齿轮 变速实现联合调速
自动变速：齿轮
变速组的自动变速 一般由液压拨叉或 电磁离合器自动操
机
纵。
床
图5-21为某数控车
的
床电机与齿轮联合
结
调速主传动系统
构
与
传
动
2021/3/4 12
数 5-2 数控机床的主运动与主轴部件 2021/3/4 控 1) 液压变速机构 技 • 图5-21所示三联滑移齿轮的液压变速原理如下 术
电机完全一致，低速性能的改善是其广泛应用的关键。
第
五
章 数 4) 内装电机主轴：主轴部件结构紧凑、重量轻、惯量小，振动噪声小、动态
响应特性和刚度好。但发热对主轴精度影响较大。
控 • 用于立式加工中心的内装电机主轴如图（最高转速可达20000rpm）
机
床
的
结
构
与
传
动
11
数 5-2 数控机床的主运动与主轴部件
机 床 的 结 构
2) 通过皮带传动的主传动
• 特点：传动平稳、结构 简单、输出扭矩和变速 范围小，适用于小型机 床
与
传
动
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数 5-2 数控机床的主运动与主轴部件 2021/3/4
控 3) 电机直接驱动的主传动
技 • 精密联轴器连接：结构紧凑、传动效率高，但主轴的转速和扭矩与
术
率更大
术 一、数控机床主运动的参数
Байду номын сангаас
第 五
• 运动参数：是指主轴转速和变速范围。 • 动力参数：是指主运动的功率。
章 1. 主轴转速和调速速范围
数 • 主轴转速： n 1000v /d
r/min
控 机 床
• 主轴最低转速：n 1000vmin / dmax • 主轴最高转速：n 1000vmax / dmin
第 一、提高机床结构的静刚度
五 静刚度：在切削力和其他力的作用下，机床抵抗变形的能力。
章 1. 合理设计基础件的界面形状和尺寸，采用合理的筋板结构
数
图5-1 图5-2 图5-3 图5-4
控 2. 采用合理的结构布局，改善受力状态，提高机床的静刚度
机
图5-5 图5-6
床 3. 补偿有关零、部件的静力变形
数 控
数控技术
技
术
第 五 章
数 控 机 床 的 结 构 与 传 动
数 第五章 数控机床的结构与传动 2021/3/4
控
技•
机床本体是数控机床的主体部分。来自于数控装置的各种运
动和动作指令，都必须由机床本体转换成真实的、准确的机械运动
术
和动作，才能实现数控机床的功能，并保证数控系统性能的要求。
• 数控机床的本体由下列各部分组成：
第
1. 聚四氟乙烯导轨软带
1) 摩擦特性好 图5-12
五 2) 耐磨性好
章 3) 减振性好
数 4) 工艺性好
图5-13
控 2. 环氧型耐磨导轨涂层
机 床 的
1) 抗压强度高 2) 摩擦特性好 图5-12 3) 耐磨性好 4) 具有良好的可加工性
结 5) 稳定性好
构 • 涂层工艺
图5-14
与
传
动
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