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数控机床结构的特点

数控机床结构的特点

发布时间:2019-02-23 00:14    浏览量:
为了达到数控机床髙的运动精度、定位精度和高的自动化性能,其结构特点主要表现在以下几个方面。
(1)高刚度。数控机床要在高速和重负荷条件下工作,因此,数控机床的床身、立柱、主轴、工作台、刀架等主要部件,均需具有很髙的刚度,以减少工作中的变形和振动。例如,有的床身采用双壁结构,并配置有斜向肋板及加强肋,使其具有较髙的抗弯刚度和抗扭刚度;为提高主轴部件的刚度,除主轴部件在结构上采取必要的措施以外,还要采用高刚度的轴承,并适当预紧;增加刀架底座尺寸,减少刀具的悬伸,以适应稳定的重切削等。提髙静刚度的措施主要是基础大件采用封闭整体箱形结构(见图1-3)、合理布置加强肋和提高部件之间的接触刚度。提高刚度的措施主要是改善数控机床的阻尼特性(如填充阻尼材料)、床身表面喷涂阻尼涂层、充分利用接合面的摩擦阻尼、采用新材料,提高抗振性。
(2) 高灵敏度。数控机床的运动部件应具有较高的灵敏度。导轨部件通常用滚动导轨、塑料导轨、静压导轨等,以减少摩擦力,使其在低速运动时无爬行现象。工作台、刀架等部件的移动,由交流或直流伺服电动机驱动,经滚珠丝杠传动,减少了进给系统所需要的驱动转矩,提高了定位精度和运动平稳性。
(3) 高抗振性。数控机床的一些运动部件,除应具有高刚度、高灵敏度外.还应具有高抗振性,即在高速重切削情况下减少振动,以保证加工零件的高精度和高的表面质量。特别要注意的是避免切削时的谐振,因此对数控机床的动态特性提出更高的要求。
(4) 热变形小。数控机床的主轴、工作台、刀架等运动部件在运动中会产生热量,从而产生相应的热变形。而工艺过程的自动化和精密加工的发展,对数控机床的加工精度和精度稳定性提出了越来越髙的要求。为保证部件的运动精度,要求各运动部件的发热量要少,以防产生过大的热变形。为此,对数控机床热源进行强制冷却,采用热对称结构与热位移补偿,并改善主轴轴承、丝杠螺母副、高速运动导轨副的摩擦特性。如Mj-50CNC数控车床主轴箱壳体按照热对称原则设计,并在壳体外缘上铸有密集的散热片结构,主轴轴承采用高性能油脂润滑,并严格控制注人量,使主轴温升很低。对于产生大量切屑的数控机床,一般都带有良好的自动排屑装置等。
(5) 高精度保持性。为了加快数控机床投资的回收,必须使数控机床保持很高的开动比(比普通数控机床高2〜3倍),因此必须提高数控机床的寿命和精度保持性,在保证尽可能地减少电气和机械故障的同时,要求数控机床在长期使用过程中不丧失精度。
(6) 高可靠性。数控机床在自动或半自动条件下工作,尤其在柔性制造系统(FMS)中的数控机床,可在24h运转中实现无人管理,这就要求数控机床具有高的可靠性。为此,要提高数控装置及数控机床结构的可靠性,例如在工作过程中动作频繁换刀机构、托盘、工件交换装置等部件,必须保证在长期工作中十分可靠。另外,引人数控机床机构故障诊断系统和自适应控制系统、优化切削用量等,也都有助于数控机床可靠地工作。
(7) 模块化。模块化设计思想的灵活数控机床配置,使用户在数控机床的功能、规格方面有更多的选择余地,做到既能满足用户的加工要求,又尽可能不为多余的功能承担额外的费用。数控机床通常由床身、立柱、主轴箱、工作台、刀架系统及电气总成等部件组成。如果把各种部件的基本单元作为基础,按不同功能、规格和价格设计成多种模块,用户可以按需要选择最合理的功能模块配置成整机。这不仅能降低数控机床的设计和制造成本,而且能缩短设计和制造周期,最终赢得市场。目前,模块化的概念已开始从功能模块向全模块化方向发展,它已不局限于功能的模块化,而是扩展到零件和原材料的模块化。
(8)机电一体化。数控机床的机电一体化是对总体设计和结构设计提出的重要要求。它是指在整个数控机床功能的实现以及总体布局方面必须综合考虑机械和电气两方面的有机结合。新型数控机床的各系统已不再是各自不相关联的独立系统。最具典型的例子之一是数控机床的主轴系统已不再是单纯的齿轮和带轮的机械传动,而更多的是由交流伺服电动机为基础的电主轴。电气总成也已不再是单纯游离于数控机床之外的独立部件,而是在布局上和数控机床结构有机地融为一体。由于抗干扰技术的发展,目前已把电力的强电模块与微电子的计算机弱电模块组合成一体,既减小了体积,又提高了系统的可靠性。
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