的坐标数目
影响
直接影响加工零件的位置精 度
影响一批零件的加工一致性 和稳定性
影响零件加工部位的空间位 置及孔系加工的同轴度
决定机床的加工精度和表面 质量
决定机床的加工精度和表面 质量
影响机床功能、加工适应性 和工艺范围
影响机床功能、加工适应性 和工艺范
9.2数控机床的布局特点
➢ 数控机床的结构性能 ➢ 数控机床的结构性能和布局特点
9.1.2 数控机床对机械结构的要求
根据数控机床的适用场合和机构特点，对数控机床结构提出以下 要求： （1）较高的机床静、动刚度 （2）减少机床的热变形 （3）减少运动间的摩擦和消除传动间隙 （4）提高机床的寿命和精度保持性 （5）减少辅助时间和改善操作性能
数控机床的性能指标
种类 项目
含义
定位精度 数控机床工作台等移动部件在确定的终点所达到 的实际位置的水平
1）改善机床的阻尼特性（如填充阻尼材料） 2）床身表面喷涂阻尼涂层 3）充分利用结合面的摩擦阻尼 4）采用新材料，提高抗震性
数控机床的结构性能
2、有更小的热变形
数控机床加工中的摩擦等均会引起温升及变形而影响加 工精度。为确保加工精度，在数控机床结构布局设计中可考 虑尽量采用对称结构（如对称立柱等），进行强制冷却（如 采用空冷机），使排屑通道对称布置等措施。
数控机床的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ构性能
4、有更好的宜人性
从使用数控机床的操作使用角度出发，机床结构布局应有良好的人机 关系（如面板、操作台位置布置等）和较高的环保标准。
数控机床的布局特点
数控机床的总体结构布局应按上述要求，既满足从机床性 能、加工适应范围等内部因素考虑确定各构件间位置，同时亦 满足从外观、操作、管理到人机关系等外部因素考虑安排机床 总布局。
1、不同布局适应不同的工件形状、尺寸及重量
9.1.1数控机床机械结构特点
与普通机床相比，数控机床在结构上进行了改进，主要表现在以下几个方面： （1）主传动装置多采用无级变速或分段无级变速方式，可利用程序控制主轴的 变向和变速，主传动具有较宽的调速范围，数控机床的机械传动结构大为简化， 传动链也大大缩短。有些数控机床的主传动系统已开始采用结构紧凑及性能优 异的电主轴。 （2）为减小摩擦、消除传动间隙和获得更高的加工精度，更多地采用了高效传 动部件，进给传动装置中广泛采用无间隙滚珠丝杠传动和无间隙齿轮传动，利 用贴塑导轨或静压导轨来减少运动副的摩擦力，提高传动精度。有些数控机床 的进给部件直接使用直线电机驱动，从而实现了高速、高灵敏度伺服驱动。 （3）为适应连续的自动化加工和提高加工生产率，数控机床机械结构具有较高 的静、动态刚度和阻尼精度，以及较高的耐磨性，而且热变形小；床身、立柱、 横梁等主要支承件采用合理的截面形状，且采取一些补偿变形的措施，使其具 有较高的结构刚度。 （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，加工 中心刀库采用了刀具自动夹紧装置与自动换刀装置及自动排屑装置等辅助装置， 可进行多工序、多面加工，大大提高了生产率。
第九章 数控机床的结构设计
9.1 概述 9.2 9.3 数控机床的主运动结构 9.4 进给系统的机械传动结构 9.5 数控机床的刀具交换装置 9.6 机床床身 9.7 刀具系统 9.8 夹具及附件
9.1 概述
机床数控技术由机械技术、控制技术和外围技 术三大部分组成，其中，控制技术和外围技术在前 几章已做了介绍，本章主要介绍数控机床的机械结 构及主要部件。数控机床的机床本体（主要是机械 传动结构及功能部件）的设计可靠性在很大程度上 也决定了整机的可靠性。数控机床的功能部件包括 滚珠丝杆、滚动导轨、数控车床转塔刀架、加工中 心的刀库和机械手等。
为使数控机床具有良好的静刚度，应注意合理选择构件的结构形式，如基 础件采用封闭的完整箱体结构，构件采用封闭式截面，合理选择及布局隔板和 筋条（图3、4），尽量减小接合面，提高部件间接触刚度等；合理进行结构布 局（图5）；采取补偿构件变形的结构措施（图6）。
1、有良好的静刚度、动刚度
1、有良好的静刚度、动刚度
数控机床的结构性能
一、对数控机床结构的基本要求： 1、有良好的静刚度、动刚度 2、有更小的热变形 3、有良好的低速运动性能 4、有更好的宜人性
数控机床的结构性能
1、有良好的静刚度、动刚度
良好的静刚度、动刚度是数控机床保证加工精度及其精度保证特性的关键 因素之一。与普通机床相比，其静刚度、动刚度应提高 50% 以上。
数控机床不同的布局形式给机床工作带来了不同的影响， 从而形成不同的特点，其影响主要表现在如下几个方面：
1、不同布局适应不同的工件形状、尺寸及重量
2、不同布局有不同的运动分配及工艺范围
3、不同布局有不同的机床结构性能
4、不同布局影响机床操作方便程度
二、数控机床布局特点
数控机床大都采用机、电、液、气一体化布局，全封 闭或半封闭防护，机械结构大大简化，易于操作及实现自 动化。
提高数控机床动刚性则可通过改善机床阻尼特性（如填充 阻尼材料）来提高抗振性；在床身表面喷涂阻尼涂层；采用新 材料（如人造花岗石，混凝土等）等方法实现。
1、提高静、动刚度的措施
（1）提高静刚度的措施
1）基础大件采用封闭整体箱形结构 2）合理布置加强筋 3）提高部件之间的接触刚度。
（2）提高动刚度的措施
重复定位 同一数控机床上，应用相同程序加工一批零件所
精 精度
得连续质量的一致程度
度 分度精度 分度工作台在分度时，理论要求回转的角度值和
指
实际回转角度值的差值。
标 分辨率 指数控机床对两个相邻的分散细节间可分辨的最
小间隔，即认识识别的最小单位的能力
脉冲当量 执行运动部件的移动量
可控轴数 机床数控装置能控制的坐标数目 坐 标 轴 联动轴数 机床数控装置控制的坐标轴同时到达空间某一点
数控机床的结构性能
3、有良好的低速运动性能
数控机床各坐标轴进给运动的精度及其灵敏性亦极大地影 响到零件加工精度，要提高数控机床的运动精度可采取降低执 行件的质量，减小静、动摩擦系数之差，清除传动件间间隙， 提高传动刚度等措施。
数控机床运动件之间的摩擦要小，要消除传动系统的间隙， 达到低速时无爬行，高速时快速响应。