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數控機床對機械結構的要求


  數控機床的主體機構有以下特點:1)由于采用了高性能的無級變速主軸及伺服傳動系統,數控機床的極限傳動結構大為簡化,傳動鏈也大大縮短;2)為適應連續的自動化加工和提高加工生產率,數控機床機械結構具有較高的靜、動態剛度和阻尼精度,以及較高的耐磨性,而且熱變形小;3)為減小摩擦、消除傳動間隙和獲得更高的加工精度,更多地采用了高效傳動部件,如滾珠絲杠副和滾動導軌、消隙齒輪傳動副等;4)為了改善勞動條件、減少輔助時間、改善操作性、提高勞動生產率,采用了刀具自動夾緊裝置、刀庫與自動換刀裝置及自動排屑裝置等輔助裝置。根據數控機床的適用場合和機構特點,對數控機床結構因提出以下要求:
  1、較高的機床靜、動剛度  
  數控機床是按照數控編程或手動輸入數據方式提供的指令自動進行加工的。由于機械結構(如機床床身、導軌、工作臺、刀架和主軸箱等)的幾何精度與變形產生的定位誤差在加工過程中不能為地調整與補償,因此,必須把各處機械結構部件產生的彈性變形控制在最小限度內,以保證所要求的加工精度與表面質量。  
  2、減少機床的熱變形  
  在內外熱源的影響下,機床各部件將發生不同程度的熱變形,使工件與刀具之間的相對運動關系遭到破環,也是機床季度下降。對于數控機床來說,因為全部加工過程是計算的指令控制的,熱變形的影響就更為嚴重。為了減少熱變形,在數控機床結構中通常采用以下措施。(1)減少發熱;(2)控制溫升;(3)改善機床機構。
  3、減少運動間的摩擦和消除傳動間隙  
  數控機床工作臺(或拖板)的位移量十一脈中當量為最小單位的,通常又要求能以基地的速度運動。為了使工作臺能對數控裝置的指令作出準確響應,就必須采取相應的措施。目前常用的滑動導軌、滾動導軌和靜壓導軌在摩擦阻尼特性方面存在著明顯的差別。在進給系統中用滾珠絲杠代替滑動絲杠也可以收到同樣的效果。目前,數控機床幾乎無一例外地采用滾珠絲杠傳動。數控機床(尤其是開環系統的數控機床)的加工精度在很大程度上取決于進給傳動鏈的精度。除了減少傳動齒輪和滾珠絲杠的加工誤差之外,另一個重要措施是采用無間隙傳動副。對于滾珠絲杠螺距的累積誤差,通常采用脈沖補償裝置進行螺距補償。  
  4、提高機床的壽命和精度保持性  
  為了提高機床的壽命和精度保持性,在設計時應充分考慮數控機場零部件的耐磨性,尤其是機床導軌、進給伺港機主軸部件等影響進度的主要零件的耐磨性。在使用過程中,應保證數控機床各部件潤滑良好。
  5、減少輔助時間和改善操作性能  
  數控機床的單件加工中,輔助時間(非切屑時間)占有較大的比重。要進一步提高機床的生產率,就必須采取促使最大限度地壓縮輔助時間。目前已經有很多數控機床采用了多主軸、多刀架、以及帶刀庫的自動換刀裝置等,以減少換刀時間。對于切屑用量加大的數控機床,床身機構必須有利于排屑。
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