1 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)

數(shù)控在GB中的定義是“用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及其加工過(guò)程進(jìn)行控制的一種方法”∠凹裕現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床是集高新技術(shù)于一體的典型機(jī)電一體化加工設(shè)備惊眠。數(shù)控加工設(shè)備主要分切削加工、壓力加工和特種加工(如數(shù)控電火花加工機(jī)床等)3類糊争。切削加工類數(shù)控機(jī)床的加工過(guò)程能按預(yù)定的程序自動(dòng)進(jìn)行,消除了人為的操作誤差和實(shí)現(xiàn)了手工操作難以達(dá)到的控制精度,加工精度還可以用軟件來(lái)校正和補(bǔ)償序摔。因此,可以獲得比機(jī)床精度還要高的加工精度及重復(fù)定位精度；工件在一次裝夾后,能先后進(jìn)行粗婴鞭、精加工,配置自動(dòng)換刀裝置后,還能縮短輔助加工時(shí)間柱悬、提高生產(chǎn)率熙掺；由于機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軌跡受可編程的數(shù)字信號(hào)控制,因而可以加工單件和小批量且形式復(fù)雜的零件,生產(chǎn)準(zhǔn)備周期大為縮短。綜上所述,數(shù)控機(jī)床具有精度高咕宿、效率高币绩、自動(dòng)化程度高和柔性好的特點(diǎn)。

從數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)看,由于微電子技術(shù)荠列、信息處理技術(shù)等新技術(shù)类浪、新工藝在機(jī)床行業(yè)的滲透和應(yīng)用,它與普通機(jī)床相比不僅在機(jī)械結(jié)構(gòu)性能方面發(fā)生了“質(zhì)”和“形”的變化,且其外觀造型也形成了自身獨(dú)特的風(fēng)格和特點(diǎn)。

2 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

數(shù)控機(jī)床雖然也有普通機(jī)床所具有的床身和立柱肌似、導(dǎo)軌费就、工作臺(tái)、刀架等部件川队。但為了與控制系統(tǒng)的高精度力细、高速度控制相匹配,對(duì)機(jī)床主機(jī)部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還提出了高精度、高剛度固额、低慣量眠蚂、低摩擦、無(wú)間隙斗躏、高諧振頻率逝慧、適當(dāng)?shù)淖枘岜鹊纫蟆Ｓ捎跈C(jī)械結(jié)構(gòu)形式是體現(xiàn)其性能的具體手段,是實(shí)現(xiàn)性能的核心因素(當(dāng)然結(jié)構(gòu)也受材料和工藝的影響),因此,數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵部件在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也有了重大變化父森。

2.1 基礎(chǔ)部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)件主要包括床身保跨、立柱、工作臺(tái)等支承件,它們的基本功能是支承承載和保持各執(zhí)行器官的相對(duì)位置秽烫。數(shù)控機(jī)床集粗精加工于一體,既要能夠承受粗加工時(shí)大吃刀强媚、大走刀的最大切削力、又要能夠保證精加工時(shí)的高精度耙窥。因此,對(duì)基礎(chǔ)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在強(qiáng)度捞幅、剛度、抗振性还皮、熱變形和內(nèi)應(yīng)力等都提出了很高的要求∠星裕現(xiàn)行生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床采用的主要措施有:鑄件采用全封閉截面,合理布置內(nèi)部隔板和肋條,含砂造型或填充混凝土等材料,導(dǎo)軌面加寬,車床采用傾斜的床身和導(dǎo)軌還利于排屑,床身、立柱采用鋼質(zhì)焊接結(jié)構(gòu),可以明顯提高其剛度,根據(jù)熱對(duì)稱原則布局還能增加散熱隔熱效果效岂。

2.2 主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

主傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各種刀具和工件所需的切削功率,且在盡可能大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)保證恒功率輸出,同時(shí)為使數(shù)控機(jī)床能獲得最佳的切削速度,主傳動(dòng)須在較寬的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速∈暗悖現(xiàn)行數(shù)控機(jī)床采用高性能的直流或交流無(wú)級(jí)調(diào)速主軸電機(jī),較普通機(jī)床的機(jī)械分級(jí)變速傳動(dòng)鏈大為簡(jiǎn)化。對(duì)加工精度有直接影響的主軸組件的精度槐滔、剛度、抗振性和熱變形性能要求,可以通過(guò)主軸組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和合理的軸承組合及選用高精度專用軸承加以保證谒所。為提高生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度,主軸應(yīng)有刀具或工件的自動(dòng)夾緊热康、放松沛申、切屑清理及主軸準(zhǔn)停機(jī)構(gòu)。最近日本又開(kāi)發(fā)研制了新型的陶瓷主軸,重量輕,熱膨脹率低,用在加工中心上,具有高的剛性和精度姐军。

2.3 進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)是由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),通過(guò)滾珠絲杠帶動(dòng)刀具或工件完成各坐標(biāo)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)铁材。為確定進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作穩(wěn)定性,在設(shè)計(jì)機(jī)械裝置時(shí),以“無(wú)間隙、低摩擦奕锌、低慣量著觉、高剛度”為原則,具體措施有:①采用低摩擦、輕拖動(dòng)惊暴、高效率的滾珠絲杠和直線滾動(dòng)導(dǎo)軌饼丘；②采用大扭矩、寬調(diào)速的伺服電機(jī)直接與絲杠相聯(lián)接,縮短和簡(jiǎn)化進(jìn)給傳動(dòng)鏈辽话；③通過(guò)消隙裝置消除齒輪肄鸽、絲杠、聯(lián)軸器的傳動(dòng)間隙油啤；④對(duì)滾動(dòng)導(dǎo)軌和絲杠預(yù)加載荷,預(yù)拉伸啄灭。

2.4 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和自動(dòng)交換工作臺(tái)

數(shù)控鏜、數(shù)控銑和加工中心,采用內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有數(shù)控進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)特點(diǎn)的回轉(zhuǎn)工作臺(tái),實(shí)現(xiàn)圓周任意角度的分度和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)党纱。對(duì)多工序數(shù)控機(jī)床,配置自動(dòng)交換工作臺(tái),進(jìn)一步縮短輔助加工時(shí)間囊喜。

2.5 刀架系統(tǒng)

回轉(zhuǎn)刀架,更換主軸換刀和帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀系統(tǒng)及多刀架、多主軸布局對(duì)提高生產(chǎn)效率和自動(dòng)化水平發(fā)揮了重要作用豹恶。為使刀具在機(jī)床上迅速定位汪具、夾緊,普遍采用標(biāo)準(zhǔn)刀具系統(tǒng)和機(jī)夾刀。

2.6 數(shù)控附件

機(jī)床附件的作用是配合機(jī)床實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工琼葫。數(shù)控機(jī)床專用的附件有:①對(duì)刀儀,②自動(dòng)編程機(jī),③自動(dòng)排屑器,④物料儲(chǔ)運(yùn)及上下料裝置,⑤自動(dòng)冷卻罩音、潤(rùn)滑及各種新型配套件如導(dǎo)軌防護(hù)罩等。

3 數(shù)控機(jī)床的外觀造型特點(diǎn)

數(shù)控機(jī)床的外觀大都采用線型簡(jiǎn)潔的板塊組合式全封閉安全防護(hù)罩,配備有現(xiàn)代特征的集操作蚯巍、顯示试旬、控制于一體的操作面板,淘汰了普通機(jī)床各種操作手柄、手輪和線型復(fù)雜零散的多面型表面形態(tài)浅涛。安全防護(hù)罩可防止高壓注寥、大流量冷卻液及鐵屑飛濺,減少粉塵入侵,隔聲降噪,有利于機(jī)床的精度保持和環(huán)境保護(hù),真正體現(xiàn)了機(jī)、電恤锣、液一體化的特點(diǎn)廷蓉。

依人機(jī)工程學(xué)宜人性原則設(shè)計(jì)的桌面式或懸掛式數(shù)控操作面版,是機(jī)床與操作者聯(lián)系和信息交流的唯一界面,指示燈、按鈕马昙、按鍵的數(shù)量與排列及CRT的設(shè)計(jì),既適合人的操作特性,又利于人機(jī)間的協(xié)調(diào)與交流,通過(guò)視覺(jué)良好的鍵面色彩,標(biāo)準(zhǔn)化的象形符號(hào)意象抽取,能準(zhǔn)確反映和傳遞兩者間的信息桃犬。

4 結(jié)論

數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)反映產(chǎn)品內(nèi)在功能的深層特性,外觀表達(dá)的是產(chǎn)品表層特性,對(duì)用戶而言,深層次的與產(chǎn)品使用密切相關(guān)的結(jié)構(gòu)性能要通過(guò)表層的外觀形態(tài)來(lái)傳遞和表達(dá)。全封閉防護(hù)罩雖然掩蓋了機(jī)床的主體結(jié)構(gòu),卻至少傳達(dá)了數(shù)控機(jī)床這樣幾個(gè)方面的深層內(nèi)含:①先進(jìn)的數(shù)控?cái)?shù)顯裝置行楞；②對(duì)機(jī)床的精度和剛度使用的可靠性攒暇、安全防護(hù)性及環(huán)保等有嚴(yán)格要求土匀；③采用先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的刀具系統(tǒng)及安裝位置合理的自動(dòng)換刀裝置；④采用整套商品化形用、標(biāo)準(zhǔn)化的新型配套件就轧、自動(dòng)排屑、潤(rùn)滑和冷卻裝置等田度。概括為高精度妒御、高效率、高自動(dòng)化和機(jī)電液一體化镇饺。

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