封闭整体箱形结构
左图为卧式加工中 心的框式立柱结构。 从正面看，立柱截 面成封闭框形．轮 廓尺寸大，保证以 高扭转刚度承受切 削扭矩产生的扭转 载荷。
从俯视截面看，两 个立柱截面形状为 矩形，矩形尺寸大 的方向正是因切削 力作用产生大的弯 曲载荷的方向。这 种结构具有很高的 刚度。
措施2 合理布置支承件隔板的筋条
第四节 减少运动副的摩擦，提高传动精度
措施1 采用滚动导轨或静压导轨来减少摩擦副之间的摩擦 措施2 采用滚珠丝杠或无间隙齿轮传动—减小摩擦
滚珠丝杠螺母副+滚动导轨副
第五节 提高机床寿命和精度保持性 措施1 采用耐磨性好的零部件 措施2 机床运动部件间具有良好的润滑
第六节 对主传动系统和进给系统的的要求
铸件: 容易获得复杂结构的支承件,铸铁的内摩擦力大，阻 尼 系数大，振动的衰减性能好，成本低。铸件的周期较长， 需做木型模，易产生缩孔、气泡等缺陷。
焊接件:钢材的强度比铸铁高，质量可比铸件减轻20%-50%， 不需要木模和浇注，生产周期短，不易出现废品。
措施2 采用封砂床身结构
在铸件中不清除 砂心，在焊接件 中灌注混凝土或 砂增加摩擦阻力
隔板的作用是将作用于支承板的局部载荷传递给其它壁板，
从而使整个支承件承受载荷，提高支承件的自身刚度。
“T”形隔板连接，主 要提高水平面抗弯刚 度，对提高垂直面抗 弯刚度和抗扭刚度不 显著，多用在刚度要 求不高的床身上。
第二节 提高刚度的措施
“W”形隔板，能较大地 提高水平面上的抗弯抗 扭刚度，对中心距超过 1500mm的长床身，效 果最为显著
措施3 采用混凝土、树脂混凝土或人造花岗岩作支承件的材料 人造大理石床身（混凝土聚合物）
天然大理石床身
第三节 减少机床的热变形
（1）产生热变形的原因：
① 内外热源的影响 ② 不能人工修正热变形误差
（2）减少热变形的措施：
① 减少发热—将热源从主机中分离出去 措施1 主运动采用直流或交流调速电动机进行无级调速
“”形隔板，在垂直面 和水平面上的抗弯刚度 都比较高，铸造性能好， 在大中型车床上应用较 多
第二节 提高刚度的措施
斜向拉筋，床身刚度最高，排屑容易
措施3 增加导轨与支承件的连接部分的刚度
连接刚度:支承件在连接处抵抗变形的能力。
措施4 增加机床各部件的接触刚度和承载能力
采用刮研的方法增加单位面积上的 接触点
第三节 减少机床的热变形
冷却风管 主轴
对机床热源进行强制冷却
第三节 减少机床的热变形
主轴
冷却风管
对机床热源进行强制冷却
措施1 采用对称原则设计数控机床结构 对称结构立柱
措施2 使机床主轴的热变形发生在刀具切入的垂直方向上
措施3 采用排屑系统
机床排屑系统
倾斜床身
措施4 将热源置于易散热的位置 将主传动箱和主电动机放在机床的外面
目
掌握提高机床刚度，减少机床的热变形，减
少运动副的摩擦的措施；
了解提高传动精度，提高机床寿命和精度保
标
持性的措施；
了解数控机床的主运动系统和进给运动系统以及典
型机械结构及其工作原理
第六章 数控机床的机械结构
了解数控机床对机械结构的要求，掌握提高
建
机床刚度，减少机床的热变形，减少运动副
的摩擦，提高传动精度，提高机床寿命和精
在结合面之间施加足够大的预加载 荷,增加接触面积
② 合理的结构布局
② 合理的结构布局
③ 采用补偿变形的措施
测出受力点的 相对变形的大 小和方向，或 者预知构件的 变形规律，就 可采取补偿变 形的方法消除 受力变形的影 响
④ 合理选用构件的材料
措施1 床身、立柱等支承件采用钢板或型钢焊接 ——增加刚度、减轻重量、提高抗振性。
1、主传动的作用：产生主切削力
2、对主传动的要求
① 足够的转速范围 ② 足够的功率和扭矩 ③ 各零部件应具有足够的精度、强度、刚度和抗振性 ④ 噪声低、运行平稳
3、主传动的配置方式
① 主轴电动机直接驱动（一体化主轴，电主轴）
特点： 有效提高主轴部件刚度，但主轴输出扭矩小
电主轴
②、电动机经同步齿形带传动主轴 主轴电动机
③、电动机经齿轮变速传动主轴 主轴电动机
4、主轴部件
5、对进给传动系统的要求
（1）、进给传动系统作用
接受数控系统发出的进给脉冲，经放大和转换后驱 动执行元件实现预期的运动。
（2）、传统进给传动系统与数控伺服进给系统的区别 传统进给传动系统：多采用一个电机，执行件之间采用大量 的齿轮传动，以实现内外传动链的各种传动比要求。故传动 链很长，结构相当复杂 数控伺服进给系统：每一个运动都由单独的伺服电机驱动， 传动链大大缩短，传动件大大减少，有利于减少传动误差， 提高传动精度
第六章 数控机床的机械结构
第六章 数控机床的机械结构
提
本章讨论了数控机床机械结构的要求，介绍 了提高机床刚度，减少机床的热变形，减少
运动副的摩擦，提高传动精度，控机床主运
动系统和进给运动系统以及典型机械结构。
学时：4学时
第六章 数控机床的机械结构
了解数控机床的机械结构特点；
议
度保持性的措施，了解数控机床的主运动系
统和进给运动系统以及典型机械结构。
第一节 概述
数控机床的机械结构要求
1、高精度 2、高速度 3、高自动化
要求数控机床必须具有很高的 强度、刚度和抗振性
因此，数控机床的功能要求和设计要求与普通机床有较大的 差异。数控机床的结构设计要求可以归纳为如下几方面： 1、具有大切削功率，高的静、动刚度和良好的抗振性能； 2、具有较高的几何精度、传动精度、定位精度和热稳定性； 3、具有实现辅助操作自动化的结构部件。
数控机床应具有更高的静、动刚度
刚度:是指支承件在恒定载荷或交变载荷作用下抵抗变形的能力 (静刚度) (动刚度)
提高刚度的原因： ① 在重载荷的作用下，机床的各部件、构件会受
力变形，引起刀具和工件的相对位置的变化 ② 机床刚度差—影响机床抗振性
第二节 提高刚度的措施
① 合理选择支承件的结构形式 措施1 支承件截面形状尽量选用抗弯的方截面和抗扭 的圆截面或采用封闭型床身
——减少传动轴和传动齿轮数量 ——减少主传动箱内的发热量
措施2 采用低摩擦系数的导轨和轴承 ——采用滚动导轨、静压导轨或滚动轴承
② 控制温升 措施 通过散热和冷却方法
③ 改善机床结构 措施1 采用对称原则设计数控机床结构 措施2 使机床主轴的热变形发生在刀具切入的垂直方向上 措施3 采用排屑系统
④ 进行热变形补偿