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1 第六章數控機床的結構設計和總體布局 主要內容一 數控機床的結構設計對數控機床機械機構的要求提高機床的機構剛度提高機床的抗震性提高機床的低速運動平穩(wěn)性和精度二 數控機床的總體布局 2 6 1數控機床的結構設計6 1 1對數控機床機械機構的要求6 1 2提高機床結構剛度6 1 3提高機床的抗振性6 1 4提高低速進給運動的平穩(wěn)性和運動精度 3 6 1 1對數控機床機械機構的要求1 機床的性能要求 2 滿足機床剛度和抗振性的要求 3 減少熱變形要求 4 機床可靠性要求 5 人機要求 4 6 1 1對數控機床機械機構的要求1 機床的性能要求 1 機床的工藝范圍 機床可完成加工工序種類 加工零件類型 材料和尺寸范圍 毛坯種類 5 2 加工精度 尺寸 形狀和位置精度 機床精度 幾何精度 運動精度和定位精度 注意低速運動的平穩(wěn)性 導軌的材料和結構 6 2 滿足機床剛度和抗振性的要求 具有抵抗外載荷的能力 抵抗受迫和自激振動的能力 改善機床機構 7 3 減少熱變形要求 減少發(fā)熱 控制溫升 改善機床結構 數控機床受熱變形與切入方向 8 4 機床可靠性要求5 人機要求結論 具有大切削功率 高的靜動剛度和良好的抗振性 具有較高的幾何精度 傳動精度 定位精度 和熱穩(wěn)定性 具有實現(xiàn)輔助操作自動化的結構部件 9 6 1 2提高機床結構剛度具體措施 合理選擇構件的結構形式 合理的結構布局 構件變形補償 10 合理選擇構件的結構形式 正確選擇截面的形狀和尺寸形狀相同的斷面 當保持相同的截面積時 應減小壁厚 加大截面的輪廓尺寸 圓形截面的抗扭剛度比方形截面的大 抗彎剛度則比方形截面的小 封閉式截面的剛度比不封閉式截面的剛度大很多 壁上開ZL將使剛度下降 在孔周加上凸綠可使抗彎剛度得到恢復 11 12 合理選擇構件的結構形式 合理選擇及布置隔板 e 交叉筋板的作用最好 13 合理選擇構件的結構形式 合理選擇及布置筋條 f 蜂窩狀加強筋較好 14 合理選擇構件的結構形式 提高構件局部剛度 圖示為導軌和床身聯(lián)結的幾種形式 如果導軌的尺寸較寬時 應用雙壁聯(lián)結型式如圖 d e f 導軌較窄時可用單壁或加厚的單壁聯(lián)結 或者在單壁上增加垂直筋條以提高局部剛度 選用焊接結構的構件主要用于機床的床身 立柱 15 合理的結構布局 a b c 主軸箱單面懸掛在立柱側面 自重 切削力影響 16 構件變形補償 17 6 1 3提高機床的抗振性 振動類型強迫振動振源 高速轉動零部件的動態(tài)不平衡力 往復運動件的換向沖擊力期變化的切削力機床外部的振動自激振動切削顫振臨界切削寬度 18 提高機床的抗振性措施減少機床內部振源 動平衡 消除配合間隙 隔振 提高靜態(tài)剛度 增加構件或結構的阻尼 19 6 1 4提高低速進給運動的平穩(wěn)性和運動精度 進給系統(tǒng)的低速爬行現(xiàn)象措施降低執(zhí)行部件的質量減少動靜摩擦系數之差提高傳動系統(tǒng)的傳動剛度 扭轉 拉壓剛度 20 6 2數控機床的總體布局 6 2 1總布局與工件形狀 尺寸和重量的關系 6 2 2運動分配與部件的布局 6 2 3總布局與機床的結構性能 6 2 4自動換刀數控臥式鏜銑床的總布局 6 2 5機床的使用要求與總布局 6 2 6數控機床總布局的其它趨勢 21 6 2數控機床的總體布局 6 2 1總布局與工件形狀 尺寸和重量的關系工作臺完成進給 工件較輕時 22 6 2數控機床的總體布局 6 2 1總布局與工件形狀 尺寸和重量的關系工作臺與銑頭完成進給較重或較高工件 23 6 2數控機床的總體布局 6 2 1總布局與工件形狀 尺寸和重量的關系工作臺與銑頭完成進給工件較重 多刀加工 24 6 2數控機床的總體布局 6 2 1總布局與工件形狀 尺寸和重量的關系銑頭進給大型 重型工件 25 6 2數控機床的總體布局 6 2 2運動分配與部件的布局數控鏜銑床四軸聯(lián)動 26 6 2數控機床的總體布局 6 2 2運動分配與部件的布局數控鏜銑床五軸聯(lián)動 27 6 2數控機床的總體布局 6 2 2運動分配與部件的布局數控鏜銑床五軸聯(lián)動 28 6 2數控機床的總體布局 6 2 2運動分配與部件的布局數控鏜銑床五軸聯(lián)動 29 6 2數控機床的總體布局 6 2 3總布局與機床的結構性能應能兼顧精度 剛度 抗振性和熱穩(wěn)定性 30 6 2數控機床的總體布局 6 2 4自動換刀數控臥式鏜銑床的總布局JCS 013型自動換刀數控臥式鏜銑床的布局 四排鏈式刀庫 雙爪式的機械手在立柱上移動 取刀后機械手回轉180 刀庫容量可以選得較大 安裝調整較費功夫 機械手的換刀動作也較多 可靠性較難保證 整機占地面積較大 只能固定位置換刀 主軸箱的重復定位精度將影響加工臺肩軸孔的同軸度 31 6 2數控機床的總體布局 6 2 4自動換刀數控臥式鏜銑床的總布局加工中心 鏈式刀庫主機的正前方對主機的操作有妨礙換刀機械手裝在主軸箱上 可以實現(xiàn)任意位置換刀換刀動作少立柱的z向退刀動作就是回到換刀位置的動作 32 6 2數控機床的總體布局 6 2 5機床的使用要求與總布局便于同時操作與觀察刀具 工件裝卸 夾緊方便排屑和冷卻 33 6 2數控機床的總體布局 6 2 6數控機床總布局的其它趨勢機電一體化結構控制計算機 按鍵 開關 顯示器等集中在吊掛按鈕站全封閉結構 34 本章結束