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
3
6-1 数控机床的结构要求
四、改善运动导轨副的摩擦特性
一）塑料滑动导轨
• 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
第
1. 聚四氟乙烯导轨软带
1) 摩擦特性好 图5-12
六 2) 耐磨性好
床 • 种类：开环数控回转工作台
的 结
和闭环数控回转工作台
构
与
传
动
29
6-4 回转工作台
一）开环数控回 转工作台
• 特点：
第
采用电液脉冲
六
马达或功率步
章
进电机驱动，
数
如图
控
机
床
的
结
构
与
传
动
2020/9/23 30
6-4 回转工作台
二）闭环数控回 转工作台
• 特点：
第 采用交、直流 六 伺服电机驱动， 章 并带有转角检 数 测元件。 控 机 床 的 结 构 与 传 动
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
2020/9/23 9
6-2 数控机床的主运动与主轴部件 2020/9/23
3) 电机直接驱动的主传动 • 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
电机完全一致，低速性能的改善是其广泛应用的关键。
第 六 章 数 控 机 床 的 结 构 与 传 动
2020/9/23
工作台下降并锁紧
26
6-4 回转工作台
2020/9/23
2. 鼠齿盘式分度工作台
• 主要特点
第 六 章
数 控 机
1) 定位精度高，可达±2〃，最高可达±0.4〃。 2) 采用多齿重复定位，重复定位精度稳定。
3) 由于多齿啮合，啮合率高，所以定位刚度好，承载 能力强。
4) 最小分度为360º/Z，分度数目多，适用于多工位分 度。
床 的
5) 由于离合过程具有磨合作用，其定位精度不断提高， 使用寿命长。
结 6) 缺点是鼠齿盘制造比较困难。
构
与
传
动
27
6-4 回转工作台
鼠齿盘及齿形结构如图
工作过程分为三步：
工作台抬起
工作台回转分度
第 六 章
数 控 机 床 的 结 构 与 传 动
控 • 种类：定位销式分度工作台和鼠齿盘式分度工作台。 机 1. 定位销式分度工作台 床 • 主要特点 的 • 定位精度取决于定位销和定位孔的精度，最高可达±5〃。 结 • 定位销和定位孔衬套制造和装配精度要求高。
构 • 定位销和定位孔衬套硬度和耐磨性要求高。
与
传
动
25
6-4 回转工作台
定位销式分度工作台结构 工作过程分为三步： 工作台松开并抬起 工作台回转分度
2020/9/23
第
六
章
数
控
机
床
的
结
对应的动
构
作示意图
与
如下
传
动
12
6-2 数控机床的主运动与主轴部件 2020/9/23
三
联
滑
第 六 章
移 齿 轮 液
数
压
控
变
机 床 的 结
速 动 作 示 意
构
图
与
传
动
13
6-2 数控机床的主运动与主轴部件
2) 电磁离合器变速
2020/9/23
第
六
章
数
控
机
床
的
结
尺寸小，传动比准
第
确，可用于内联系
六
传动链中。
章
数
控
机
床
的
结
构
与
传
动
2020/9/23 16
6-2 数控机床的主运动与主轴部件 2020/9/23
三、主轴部件
• 主轴部件包括：主轴、主轴支承及安装在主轴上的传动
零件，对于自动换刀数控机床还包括自动夹紧、清屑、
准停等装置。
第 一）主轴端部结构和主轴支承
六 • 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)
第
六
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
10
6-2 数控机床的主运动与主轴部件
2. 主传动的自动变 速
• 无级调速：一般
第 六 章
1. 滚动导轨块
图5-15
2. 直线滚动导轨 图5-16
第 • 主要特点：
六 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。
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
2020/9/23 4
6-1 数控机床的结构要求
2020/9/23
二）滚动导轨
章 ➢ 格子式刀库（选刀及取刀动作复杂，应用最少）
数 控
2.
选刀方式
机 ➢ 顺序选择方式
床 ➢ 任意选择方式
的
刀座编码方式
结
刀具编码方式
构 与
编码附件方式
传
动
23
6-3 自动换刀装置
3.刀具识别装置 接触式刀具识别装置
第
六
章
数
控
非接触式刀具识别装置
机
床
的
结
构
与
传
动
2020/9/23 24
6-4 回转工作台
➢ 多主轴转塔头换刀装置（常用于数控镗铣床）
➢ 带刀库的自动换刀装置
第
只带刀库的自动换刀系统
六
刀库—机械手自动换刀系统
章
数
控
机
床
的
结
构
与
传
动
2020/9/23 22
6-3 自动换刀装置
2020/9/23
二、刀库类型及刀具的选择与识别
1. 刀库类型
第 六
➢ ➢
盘形刀库（储存量一般为15—40把刀） 链式刀库（储存量一般为30—120把刀）
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
2020/9/23 11
6-2 数控机床的主运动与主轴部件
1) 液压变速机构 • 图5-21所示三联滑移齿轮的液压变速原理如下
2020/9/23
工作台下降并定位锁紧
28
6-4 回转工作台
2020/9/23
二、数控回转工作台
• 功能：完成工作台的连续回转进给和任意角
度的分度。 第 六 • 作用：即能作为回转坐标轴实现坐标联动加
章 工，又能作为分度头完成工件的转位换面。
数 控 机
• 特点：采用伺服系统实现回转、精确分度和 定位。
六 章
1. 主轴端部结构
图5-27
数 2. 主轴支承
控 • 主轴支承的选用
机
主轴支承一般应根据主轴转速、承载能力、回转精度等性能选用。
床 中小型机床：多采用滚动轴承。
的 重型机床：多采用液体静压轴承
结 高精度机床：多采用气体静压轴承
构 与
超高速机床（2~10×104rpm）：多采用磁力轴承或陶瓷滚珠轴承。
第六章 数控机床的机械结构
2020/9/23
•
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
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.机床基础件，床身，底座，立柱，滑座，工作台等。支承作用。
• 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
1
6-1 数控机床的结构要求
2020/9/23
主要结构特性：
静刚度、抗振性、热稳定性、低速运动的平稳性、运动时的摩擦
特性、几何精度、传动精度。
第 一、提高机床结构的静刚度
六 静刚度：在切削力和其他力的作用下，机床抵抗变形的能力。