【正文】 低摩擦系數(shù)的導(dǎo)軌和軸承，減少摩擦發(fā)熱；改善散熱條件、增加隔熱措施、對(duì)發(fā)熱部件（如：電柜、絲桿、油箱等）進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，吸收熱量，避免溫升；采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使部件均勻受熱；對(duì)切削部分采用高壓、大流量冷卻系統(tǒng)冷卻 等等。提高數(shù)控機(jī)床抗振性的主要措施有：對(duì)機(jī)床高速轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)部件，特別是主軸部件進(jìn)行動(dòng)平衡，對(duì)傳動(dòng)部件進(jìn)行消隙處理，減少機(jī)床激振力；提高機(jī)械部件的靜態(tài)剛度和固有頻率，避免共振，在機(jī)床結(jié)構(gòu)大件中充填阻尼材料，在大件表面噴涂阻尼涂層抑制振動(dòng)等。提高機(jī)床結(jié)構(gòu)剛度主要措施有：改善機(jī)械部分構(gòu)件；利用平衡機(jī)構(gòu)補(bǔ)償部件變性；改善并構(gòu)件間的連接形式；縮短傳動(dòng)鏈，適當(dāng)加大傳動(dòng)軸，對(duì)軸承和滾珠絲杠等傳動(dòng)部件進(jìn)行預(yù)緊等等。 ? 提高結(jié)構(gòu)件的剛度 下頁 上頁 返回 圖庫(kù) 結(jié)構(gòu)的剛度直接影響機(jī)床的精度和動(dòng)態(tài)性能。臥式數(shù)控鏜床采用 T形床身，框架結(jié)構(gòu)雙立柱、立柱移動(dòng)式（ Z）布局，可以減少機(jī)床的機(jī)構(gòu)層次，大大提高機(jī)床結(jié)構(gòu)剛度和加工精度，精度的穩(wěn)定性好，熱變性的影響小。合理選擇機(jī)床布局，不但可以使機(jī)械結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、合理、經(jīng)濟(jì)，而且能提高機(jī)床剛度、改善機(jī)床受力情況，提高熱穩(wěn)定性和操作性能，使機(jī)床滿足數(shù)控化的要求。同時(shí)，數(shù)控機(jī)床一般都有高壓、大流量的冷卻系統(tǒng)，為了防止切屑、冷卻液的飛濺，數(shù)控機(jī)床通常都應(yīng)采用封閉和半封閉的防護(hù)形式，增加防護(hù)性能。在大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床上，刀具和工件的裝卸、刀具和夾具的調(diào)整、還需要操作者完成，機(jī)床的維修更離不開人，而且由于加工效率的提高，數(shù)控機(jī)床的工件裝卸可能比普通機(jī)床更加頻繁，因此良好的操作性能是數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)必須的問題。特別是對(duì)于非均勻間隙，必須機(jī)械消除間隙措施，才能得到較好的解決。這就要求進(jìn)給系統(tǒng)具有較高的運(yùn)動(dòng)精度，良好的跟蹤性能和低速穩(wěn)定性，才能對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的位置指令做出準(zhǔn)確的響應(yīng)，從而得到要求的定位精度。 ? 具有較高的運(yùn)動(dòng)精度和良好的低速穩(wěn)定性 下頁 上頁 返回 圖庫(kù) 利用伺服系統(tǒng)代替普通機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的主要特點(diǎn)。由于數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速、快速進(jìn)給都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通機(jī)床，機(jī)床又長(zhǎng)時(shí)間處于連續(xù)工作狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)、絲杠、軸承、導(dǎo)軌的發(fā)熱都比較嚴(yán)重，加上高速切削產(chǎn)生的切屑的影響，使得數(shù)控機(jī)床的熱變性影響比普通機(jī)床要嚴(yán)重得多。而提高機(jī)構(gòu)的動(dòng)剛度是提高機(jī)床抗震性的基本途徑。為了滿足數(shù)控機(jī)床高效、高精度、高可靠性以及自動(dòng)化的要求，與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床應(yīng)具有更高的精剛度。 圖庫(kù) ? 具有較高的靜、動(dòng)剛度和良好抗震性 下頁 上頁 返回 圖庫(kù) 機(jī)床的剛度反映了機(jī)床機(jī)構(gòu)抵抗變形的能力。這就要求機(jī)床技能滿足大切削量的粗加工對(duì)機(jī)床的剛度、強(qiáng)度和抗震性的要求，而且也能達(dá)到精密加工機(jī)床對(duì)機(jī)床精度的要求。因此，對(duì)組成機(jī)床的各種零部件和控制系統(tǒng)的可靠性要求很高。隨著數(shù)控機(jī)床向無人化、柔性化加工發(fā)展，功能集成化更多體現(xiàn)在：工件的自動(dòng)裝卸、自動(dòng)定位，刀具的自動(dòng)對(duì)刀、破損檢測(cè)、壽命管理，工件的自動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)補(bǔ)償功能上，因此，國(guó)外還新近開發(fā)了集中突破傳統(tǒng)機(jī)床界限，集鉆、銑、鏜、車、磨等加工于一體的所謂“萬能加工機(jī)床”，大大提高了附加值，并隨之不斷出現(xiàn)新的機(jī)械部件。 “功能集成化”是當(dāng)前數(shù)控機(jī)床的另一重要發(fā)展方向。 圖庫(kù) ?具有適應(yīng)無人化、柔性化加工的特殊部件 下頁 上頁 返回 “工藝復(fù)合化”和“功能集成化”是無人化、柔性加工的基本要求，也是數(shù)控機(jī)床最顯著的特點(diǎn)和當(dāng)前的發(fā)展方向。如：滾珠絲杠副、塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌等高效執(zhí)行部件，不僅可以減少進(jìn)給系統(tǒng)的摩擦阻力，提高傳動(dòng)效率；而且還可以使運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)和獲得較高的定位精度。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 操作更方便，更簡(jiǎn)單 圖庫(kù) ?廣泛采用高效、無間隙傳動(dòng)裝置和新技術(shù)、新產(chǎn)品 下頁 上頁 返回 數(shù)控機(jī)床進(jìn)行的是高速、高精度加工，再簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)的同時(shí)，對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)裝置和元件也提出了更高的要求。在操作上， 它不像普通機(jī)床那樣，需要操作者通過手柄進(jìn)行調(diào)整和變速，操作機(jī)構(gòu)比普通機(jī)床要簡(jiǎn)單多， 許多機(jī)床甚至沒有手動(dòng)機(jī)械操作系統(tǒng)。它必須利用伺服進(jìn)給系統(tǒng)代替普通機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)，并可以通過主軸調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主軸自動(dòng)變速。特別是隨著電主軸、直線電動(dòng)機(jī)等新技術(shù)、新產(chǎn)品在數(shù)控機(jī)床上的推廣應(yīng)用，部分機(jī)械結(jié)構(gòu)日趨簡(jiǎn)化，新的結(jié)構(gòu)、功能部件不斷涌現(xiàn)，數(shù)控機(jī)床的機(jī)械機(jī)構(gòu)正在發(fā)生重大的變化，虛擬軸機(jī)床的出現(xiàn)和實(shí)用化，使傳統(tǒng)的機(jī)床結(jié)構(gòu)面臨著更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此，在許多場(chǎng)合，普通機(jī)床的構(gòu)成模式、零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算方法仍然適用于數(shù)控機(jī)床。第 2章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu) 本章要點(diǎn) 下頁 返回 圖庫(kù) 概述 下頁 上頁 返回 ?數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn) ?數(shù)控機(jī)床對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的基本要求 ?提高數(shù)控機(jī)床性能的措施 圖庫(kù) 從本質(zhì)上說，數(shù)控機(jī)床和普通機(jī)床一樣，也是一種經(jīng)過切削將金屬材料加工成各種不同形狀零件的設(shè)備。早期的數(shù)控機(jī)床，包括目前部分改造、改裝的數(shù)控機(jī)床，大都是在普通機(jī)床的基礎(chǔ)上，通過對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的革新、改造而成的。但是，隨著數(shù)控技術(shù)（包括伺服驅(qū)動(dòng)、主軸驅(qū)動(dòng)）的迅速發(fā)展，為了適應(yīng)現(xiàn)代制造業(yè)對(duì)生產(chǎn)效率、加工精度、安全環(huán)保等方面越來越高的要求，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)已經(jīng)從初期對(duì)普通機(jī)床的局部改造，逐步發(fā)展形成了自己獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。 ?結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、自動(dòng)化程度高 下頁 上頁 返回 數(shù)控機(jī)床需要根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的指令，自動(dòng)完成對(duì)進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速、道具運(yùn)動(dòng)軌跡以及其他機(jī)床輔助技能（如自動(dòng)換刀，自動(dòng)冷卻）的控制。因此，在機(jī)械結(jié)構(gòu)上，數(shù)控機(jī)床的主軸箱、進(jìn)給變速箱結(jié)構(gòu)一般非常簡(jiǎn)單；齒輪、軸類零件、軸承的數(shù)量大為減少；電動(dòng)機(jī)可以直接連接主軸和滾珠絲杠，不用齒輪；在使用直線電動(dòng)機(jī)，電主軸的場(chǎng)合，甚至可以不用絲杠、主軸箱。此外，由于數(shù)控機(jī)床的大部分輔助動(dòng)作都可以通過數(shù)控系統(tǒng)的輔助技能（ M技能）進(jìn)行控制，因此，常用的操作按鈕也較普通機(jī)床少。高效、無間隙傳動(dòng)裝置和元件在數(shù)控機(jī)床上去得了廣泛的應(yīng)用。 特別是隨著新材料，新工藝的普及、應(yīng)用，高速加工已經(jīng)成為目前數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方向之一，快進(jìn)速度達(dá)到了每分鐘數(shù)十米，甚至上百米，主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到了每分鐘上萬轉(zhuǎn)、甚至十幾萬轉(zhuǎn)，采用電主軸、支線電動(dòng)機(jī)、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌等新產(chǎn)品、新技術(shù)已勢(shì)在必行。因此，自動(dòng)換刀裝置（ ATC）、動(dòng)力刀架、自動(dòng)換屑裝置、自動(dòng)潤(rùn)滑裝置等特殊機(jī)械部件是必不可少，有的機(jī)床還帶有自動(dòng)工作臺(tái)交換裝置（ APC）。在現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床上，自動(dòng)換刀裝置、自動(dòng)工作臺(tái)交換裝置等已經(jīng)成為基本裝置。 圖庫(kù) ?對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)、零部件的要求高 下頁 上頁 返回 高速、高效、高精度的加工要求，無人化管理以及工藝復(fù)合化、功能集成化，一方面可以大大的提高生產(chǎn)率，同時(shí)，也必然會(huì)使機(jī)床的開機(jī)時(shí)間，工作負(fù)載隨之增加，機(jī)床必須在高負(fù)荷下，長(zhǎng)時(shí)間可靠工作。 此外，為了提高加工效率，充分發(fā)揮機(jī)床性能，數(shù)控機(jī)床通常都能夠同時(shí)進(jìn)行粗細(xì)加工。因此，數(shù)控機(jī)床的主軸電機(jī)的功率一般比同規(guī)格的普通機(jī)床大，主要部件和基礎(chǔ)件的加工精度通常比普通機(jī)床高，對(duì)組成機(jī)床各部件的動(dòng)、靜態(tài)性能以及熱穩(wěn)定性的精度保持性也提出了更高的要求。機(jī)床變形產(chǎn)生的誤差，通常很難通過調(diào)整和補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ枰詮氐椎慕鉀Q。此外，為了充分發(fā)揮機(jī)床的效率，加大切削用量，還必須提高機(jī)床的抗震性，避免切削時(shí)產(chǎn)生的共振和顫振。 ? 具有較好的熱穩(wěn)定性 下頁 上頁 返回 圖庫(kù) 機(jī)床的熱變性是影響機(jī)床加工精度的主要因素之一。雖然在先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)具有熱變性補(bǔ)償功能，但是它并不能完全消除熱變性對(duì)于加工精度的影響，在數(shù)控機(jī)床上還應(yīng)采取必要的措施，盡可能減小機(jī)床的熱變性。伺服系統(tǒng)最小的移動(dòng)量（脈沖當(dāng)量），一般只有，甚至更??；最低進(jìn)給速度，一般只有 1mm/min，甚至更低。 傳動(dòng)裝置的間隙直接影響著機(jī)床的定位精度，雖然在數(shù)控系統(tǒng)中可以通過間隙補(bǔ)償、單向定位等措施減小這一影響，但不能完全消除。 ? 具有良好的操作、安全防護(hù)性能 下頁 上頁 返回 圖庫(kù) 方便、舒適的操作性能，是操作者普遍關(guān)心的問題。數(shù)控機(jī)床是一種高度自動(dòng)化的加工設(shè)備，動(dòng)作復(fù)雜，高速運(yùn)動(dòng)部件較多，對(duì)機(jī)床動(dòng)作互鎖、安全防護(hù)性能的要求也比普通機(jī)床要高很多。 ? 合理選擇數(shù)控機(jī)床的總體布局 下頁 上頁 返回 圖庫(kù) 機(jī)床的總體布局直接影響到機(jī)床的結(jié)構(gòu)和性能。如：在數(shù)控機(jī)床上采用斜床身布局，可以改善受力情況，提高床身的剛度，提高操作性能。在高速加工機(jī)床上，則通過采用固定門式立柱、“箱中箱”等特殊的布局型式，以最大限度地降低運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量，提高機(jī)床部件的快進(jìn)速度和加速度，以滿足高速加工的需要。機(jī)床的剛度主要決定于組成機(jī)械系統(tǒng)的部件質(zhì)量、剛度、阻尼、固有頻率以及負(fù)載激振頻率等。 ? 提高機(jī)床抗振性 下頁 上頁 返回 圖庫(kù) 高速轉(zhuǎn)動(dòng)零部件的動(dòng)態(tài)不平衡力與切削產(chǎn)生的振動(dòng)，是引起機(jī)床振動(dòng)的主要原因。 ? 改善機(jī)床的熱變形 下頁 上頁 返回 圖庫(kù) 引起機(jī)床熱變形的主要原因是機(jī)床內(nèi)部熱源發(fā)