數控機床機械結構（一）

在數控機床發展的最初階段，其機械結構與通用機床相比沒有多大的變化，只是在自動變速、刀架和工作臺自動轉位和手柄操作等方面作些改變。隨著數控技術的發展，考慮到它的控制方式和使用特點，才對機床的生產率、加工精度和壽命提出了更高的要求。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：

　　一、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人為地調整與補償，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。

　　為了提高數控機床主軸的剛度，不但經常采用三支撐結構，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 ，以減小主軸的徑向和軸向變形。為了提高機床大件的剛度，采用封閉界面的床身，并采用液力平衡減少移動部件因位置變動造成的機床變形。為了提高機床各部件的接觸剛度，增加機床的承載能力，采用刮研的方法增加單位面積上的接觸點，并在結合面之間施加足夠大的預加載荷，以增加接觸面積。這些措施都能有效地提高接觸剛度。

　　為了充分發揮數控機床的高效加工能力，并能進行穩定切削，在保證靜態剛度的前提下，還必須提高動態剛度。常用的措施主要有提高系統的剛度、增加阻尼以及調整構件的自振頻率等。試驗表明，提高阻尼系數是改善抗振性的有效方法。鋼板的焊接結構既可以增加靜剛度、減輕結構重量，又可以增加構件本身的阻尼。因此，近年來在數控機床上采用了鋼板焊接結構的床身、立柱、橫梁和工作臺。封砂鑄件也有利于振動衰減，對提高抗振性也有較好的效果。

　　二、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。