数控机床机械结构设计的特点

数控机床虽然也有普通机床所具有的床身、立柱、导轨、工作台、刀架等部件。但为了与数控机床的高加工精度、高速切削相匹配,对机床主机部分的结构设计还提出了精度、刚度、惯量、摩擦、谐振频率、适当的阻尼比等要求，因此数控机床的关键部件在结构设计中与普通机床相比有重大变化。

主传动系统实现各种刀具和工件所需的切削功率,且在尽可能大的转速范围内保护恒功率输出,同时为使数控机床能获得的切削速度,主传动须在较宽的范围内实现无级变速。现行数控机床采用性能稳定的直流或交流无级调速主轴电机,较普通机床的机械分级变速传动链大为简化。对加工精度有直接影响的主轴组件的精度、刚度、抗振性和热变形性能要求,可以通过主轴组件的结构设计和合理的轴承组合及选用精度适宜一对一轴承加以保护。为提高生产率和自动化程度,主轴上的卡盘有刀具或工件的自动夹紧、放松、切屑清理及卡盘准松机构。近日本又设备研制了新型的陶瓷主轴,重量轻,热膨胀率低,用在加工中心上,具有高的刚性和精度。

数控机床的进给系统是由伺服电机驱动,通过滚珠丝杠带动刀具或工件完成各坐标方向的进给运动。为确定进给系统的传动精度和工作稳定性,在设计机械装置时,以低摩擦、低惯量、高刚度为原则,具体措施有:①采用低摩擦、轻拖动、效率好的滚珠丝杠和直线滚动导轨;②采用大扭矩、宽调速的伺服电机直接与丝杠相联接,缩短和简化进给传动链;③通过消隙装置取消齿轮、丝杠、联轴器的传动间隙;④对滚动导轨和丝杠预加载荷,预拉伸。

数控机床的外观大都采用线型简洁的板块组合式全封闭安然防护罩,配备有现代特征的集操作、显示、控制于一体的操作面板,淘汰了普通机床各种操作手柄、手轮和线型复杂零散的多面型表面形态。安然防护罩可防止高压、大流量冷却液及铁屑飞溅、减少粉尘入侵,隔音降噪,有利于机床的精度保持和环境保护,真的体现了机、电、液一体化的特点;的数控数显装置;对机床的精度和刚度使用的优良性、安然防护性及环保等有严格要求;采用标准的刀具系统及安装位置合理的自动换刀装置;采用整套商品化、标准化的新型配套件、自动排屑、润滑和冷却装置等。依人机工程学宜人性原则设计的桌面式或悬挂式数控操作面板,是机床与操作者联系和信息交流的界面,指示灯、按钮、按键排列的设计,既适合人的操作特性,又利于人机间的协调与交流,通过视觉良好的键面色彩,标准化的象形符号,能准确反映和传递两者间的信息。另外,采用触摸屏操作使得人机界面友好,加工过程的动态实时显示,使加工过程直观,操作容易。

●数控装置，是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。

●驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。

●辅助装置，指数控机床的一些需要的配套部件，用以保护数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。

●编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。它本身是机电一体化的重要组成部分,也是现代机床技术水平的重要标志。

一般认为带有自动刀具交换装置（ATC）的数控镗铣床，称为加工中心。可以进行铣、镗、钻、扩、铰、攻丝等多种工序加工。不能包括磨削功能，因为微细的磨粒可能进入机床导轨，从而破坏机床的精度。而磨床上有特别的保护措施。加工中心可分为立式加工中心、卧式加工中心。立式的主轴是垂直方向的，卧式的主轴是水平方向的。

数控机床是综合应用计算机自动控制、自动检测及细致机械等技术的产物,是技术密集度及自动化程度很高的典型机电一体化加工设备。它与普通机床相比,其优越性是显而易见的,不仅零件加工精度好,产品质量稳定,且自动化程度高,可减轻工人的体力劳动强度,优良提高了生产效率,特别值得一提的是数控机床可完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂曲面的零件加工,因而数控机床在机械制造业中的地位愈来愈显得重要。数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流,是衡量机械制造工艺水平的重要指标,在柔性生产和计算机集成制造等制造技术中起着重要的基础核心作用。因此,如何优良的使用数控机床是一个很重要的问题。