【編者按】在數(shù)控機(jī)床發(fā)展的最初階段逗概，其機(jī)械結(jié)構(gòu)與通用機(jī)床相比沒有多大的變化，只是在自動(dòng)變速、刀架和工作臺(tái)自動(dòng)轉(zhuǎn)位和手柄操作等方面作些改變酌沥。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，考慮到它的控制方式和使用特點(diǎn)松招，才對機(jī)床的生產(chǎn)率呵扛、加工精度和壽命提出了更高的要求。

數(shù)控機(jī)床的主體機(jī)構(gòu)有以下特點(diǎn)：

1筐带、由于采用了高性能的無級變速主軸及伺服傳動(dòng)系統(tǒng)今穿，數(shù)控機(jī)床的極限傳動(dòng)結(jié)構(gòu)大為簡化，傳動(dòng)鏈也大大縮短;

2伦籍、為適應(yīng)連續(xù)的自動(dòng)化加工和提高加工生產(chǎn)率蓝晒，數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)具有較高的靜、動(dòng)態(tài)剛度和阻尼精度帖鸦，以及較高的耐磨性芝薇，而且熱變形小;

3胚嘲、為減小摩擦、消除傳動(dòng)間隙和獲得更高的加工精度洛二，更多地采用了高效傳動(dòng)部件馋劈，如滾珠絲杠副和滾動(dòng)導(dǎo)軌、消隙齒輪傳動(dòng)副等;

4灭红、為了改善勞動(dòng)條件侣滩、減少輔助時(shí)間、改善操作性变擒、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率相询，采用了刀具自動(dòng)夾緊裝置、刀庫與自動(dòng)換刀裝置及自動(dòng)排屑裝置等輔助裝置蹂甥。根據(jù)數(shù)控機(jī)床的適用場合和機(jī)構(gòu)特點(diǎn)褒谒，對數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)因提出以下要求：

(一)較高的機(jī)床靜、動(dòng)剛度

數(shù)控機(jī)床是按照數(shù)控編程或手動(dòng)輸入數(shù)據(jù)方式提供的指令自動(dòng)進(jìn)行加工的虚缘。由于機(jī)械結(jié)構(gòu)(如機(jī)床床身奕喻、導(dǎo)軌、工作臺(tái)辐轧、刀架和主軸箱等)的幾何精度與變形產(chǎn)生的定位誤差在加工過程中不能人為地調(diào)整與補(bǔ)償摧篱，因此，必須把各處機(jī)械結(jié)構(gòu)部件產(chǎn)生的彈性變形控制在最小限度內(nèi)鬼涂，以保證所要求的加工精度與表面質(zhì)量松苹。

為了提高數(shù)控機(jī)床主軸的剛度，不但經(jīng)常采用三支撐結(jié)構(gòu)羔仅，而且選用鋼性很好的雙列短圓柱滾子軸承和角接觸向心推力軸承鉸接出相信忒力軸承丘多，以減小主軸的徑向和軸向變形。為了提高機(jī)床大件的剛度沉桌，采用封閉界面的床身谢鹊，并采用液力平衡減少移動(dòng)部件因位置變動(dòng)造成的機(jī)床變形。為了提高機(jī)床各部件的接觸剛度留凭，增加機(jī)床的承載能力佃扼，采用刮研的方法增加單位面積上的接觸點(diǎn)，并在結(jié)合面之間施加足夠大的預(yù)加載荷冰抢，以增加接觸面積松嘶。這些措施都能有效地提高接觸剛度。

為了充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的高效加工能力挎扰，并能進(jìn)行穩(wěn)定切削翠订，在保證靜態(tài)剛度的前提下，還必須提高動(dòng)態(tài)剛度遵倦。常用的措施主要有提高系統(tǒng)的剛度尽超、增加阻尼以及調(diào)整構(gòu)件的自振頻率等官撼。試驗(yàn)表明，提高阻尼系數(shù)是改善抗振性的有效方法似谁。鋼板的焊接結(jié)構(gòu)既可以增加靜剛度傲绣、減輕結(jié)構(gòu)重量，又可以增加構(gòu)件本身的阻尼钓赛。因此待鲤，近年來在數(shù)控機(jī)床上采用了鋼板焊接結(jié)構(gòu)的床身、立柱勃说、橫梁和工作臺(tái)狞饮。封砂鑄件也有利于振動(dòng)衰減，對提高抗振性也有較好的效果痒塞。

(二)減少機(jī)床的熱變形

在內(nèi)外熱源的影響下佣各，機(jī)床各部件將發(fā)生不同程度的熱變形，使工件與刀具之間的相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系遭到破環(huán)洪磕，也是機(jī)床季度下降指胡。對于數(shù)控機(jī)床來說，因?yàn)槿考庸み^程是計(jì)算的指令控制的晋丑，熱變形的影響就更為嚴(yán)重橘忿。為了減少熱變形，在數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)中通常采用以下措施嚼债。

1焰诲、減少發(fā)熱 機(jī)床內(nèi)部發(fā)熱時(shí)產(chǎn)生熱變形的主要熱源，應(yīng)當(dāng)盡可能地將熱源從主機(jī)中分離出去碟嘴。

2、控制溫升 在采取了一系列減少熱源的措施后囊卜，熱變形的情況將有所改善娜扇。但要完全消除機(jī)床的內(nèi)外熱源通常是十分困難的，甚至是不可能的栅组。所以必須通過良好的散熱和冷卻來控制溫升雀瓢，以減少熱源的影響。其中部較有效的方法是在機(jī)床的發(fā)熱部位強(qiáng)制冷卻玉掸，也可以在機(jī)床低溫部分通過加熱的方法刃麸，使機(jī)床各點(diǎn)的溫度趨于一致，這樣可以減少由于溫差造成的翹曲變形司浪。

3泊业、改善機(jī)床機(jī)構(gòu) 在同樣發(fā)熱條件下，機(jī)床機(jī)構(gòu)對熱變形也有很大影響啊易。如數(shù)控機(jī)床過去采用的單立柱機(jī)構(gòu)有可能被雙柱機(jī)構(gòu)所代替吁伺。由于左右對稱饮睬，雙立柱機(jī)構(gòu)受熱后的主軸線除產(chǎn)生垂直方向的平移外，其它方向的變形很小谷培，而垂直方向的軸線移動(dòng)可以方便地用一個(gè)坐標(biāo)的修正量進(jìn)行補(bǔ)償卦瘤。

對于數(shù)控車床的主軸箱，應(yīng)盡量使主軸的熱變形發(fā)生在刀具切入的垂直方向上藤侦。這就可以使主軸熱變形對加工直徑的影響降低到最小限度瑰氨。在結(jié)構(gòu)上還應(yīng)盡可能減小主軸中心與主軸向地面的距離，以減少熱變形的總量樊何，同時(shí)應(yīng)使主軸箱的前后溫升一致特血，避免主軸變形后出現(xiàn)傾斜。

數(shù)控機(jī)床中的滾珠絲杠常在預(yù)計(jì)載荷大溃锤、轉(zhuǎn)速高以及散熱差的條件下工作渣么，因此絲杠容易發(fā)熱。滾珠絲杠熱生產(chǎn)造成的后果是嚴(yán)重的灿拗，尤其是在開環(huán)系統(tǒng)中蛋鸡，它會(huì)使進(jìn)給系統(tǒng)喪失定位精度。目前某些機(jī)床用預(yù)拉的方法減少絲杠的熱變形侍上。對于采取了上述措施仍不能消除的熱變形弓候，可以根據(jù)測量結(jié)果由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出補(bǔ)償脈沖加以修正。

(三)減少運(yùn)動(dòng)間的摩擦和消除傳動(dòng)間隙

為了使工作臺(tái)能對數(shù)控裝置的指令作出準(zhǔn)確響應(yīng)他匪，就必須采取相應(yīng)的措施菇存。目前常用的滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌在摩擦阻尼特性方面存在著明顯的差別邦蜜。在進(jìn)給系統(tǒng)中用滾珠絲杠代替滑動(dòng)絲杠也可以收到同樣的效果依鸥。目前，數(shù)控機(jī)床幾乎無一例外地采用滾珠絲杠傳動(dòng)悼沈。

數(shù)控機(jī)床(尤其是開環(huán)系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床)的加工精度在很大程度上取決于進(jìn)給傳動(dòng)鏈的精度贱迟。除了減少傳動(dòng)齒輪和滾珠絲杠的加工誤差之外，另一個(gè)重要措施是采用無間隙傳動(dòng)副絮供。對于滾珠絲杠螺距的累積誤差衣吠，通常采用脈沖補(bǔ)償裝置進(jìn)行螺距補(bǔ)償。

（四)提高機(jī)床的壽命和精度保持性

為了提高機(jī)床的壽命和精度保持性壤靶，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮數(shù)控機(jī)場零部件的耐磨性缚俏，尤其是機(jī)床導(dǎo)軌、進(jìn)給伺港機(jī)主軸部件等影響進(jìn)度的主要零件的耐磨性贮乳。在使用過程中忧换，應(yīng)保證數(shù)控機(jī)床各部件潤滑良好。

(五)減少輔助時(shí)間和改善操作性能

在數(shù)控機(jī)床的單件加工中笆犀，輔助時(shí)間(非切屑時(shí)間)占有較大的比重柜步。要進(jìn)一步提高機(jī)床的生產(chǎn)率判原，就必須采取促使最大限度地壓縮輔助時(shí)間。目前已經(jīng)有很多數(shù)控機(jī)床采用了多主軸冲或、多刀架今天、以及帶刀庫的自動(dòng)換刀裝置等，以減少換刀時(shí)間腌棒。對于切屑用量加大的數(shù)控機(jī)床置悦，床身機(jī)構(gòu)必須有利于排屑。

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