数控机床的知识

数控机床的知识

　数控机床是数字控制机床(Computer numerical control machine tools)的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。下面我来介绍下数控机床相关的知识，希望大家觉得受用。

　一、结构要求与总体布局

　在数控机床发展的最初阶段，其机械结构与通用机床相比没有多大的变化，只是在自动变速、刀架和工作台自动转位和手柄操作等方面作些改变。随着数控技术的发展，考虑到它的控制方式和使用特点，才对机床的生产率、加工精度和寿命提出了更高的要求。数控机床的主体机构有以下特点：

　1、由于采用了高性能的无级变速主轴及伺服传动系统，数控机床的极限传动结构大为简化，传动链也大大缩短;

　2、为适应连续的自动化加工和提高加工生产率，数控机床机械结构具有较高的静、动态刚度和阻尼精度，以及较高的耐磨性，而且热变形小;

　3、为减小摩擦、消除传动间隙和获得更高的加工精度，更多地采用了高效传动部件，如滚珠丝杠副和滚动导轨、消隙齿轮传动副等;

　4、为了改善劳动条件、减少辅助时间、改善操作性、提高劳动生产率，采用了刀具自动夹紧装置、刀库与自动换刀装置及自动排屑装置等辅助装置。根据数控机床的适用场合和机构特点，对数控机床结构因提出以下要求：

　(一)较高的机床静、动刚度

　数控机床是按照数控编程或手动输入数据方式提供的指令自动进行加工的。由于机械结构(如机床床身、导轨、工作台、刀架和主轴箱等)的几何精度与变形产生的定位误差在加工过程中不能人为地调整与补偿，因此，必须把各处机械结构部件产生的弹性变形控制在最小限度内，以保证所要求的加工精度与表面质量。

　为了提高数控机床主轴的刚度，不但经常采用三支撑结构，而且选用钢性很好的双列短圆柱滚子轴承和角接触向心推力轴承铰接出相信忒力轴承 ，以减小主轴的径向和轴向变形。为了提高机床大件的刚度，采用封闭界面的床身，并采用液力平衡减少移动部件因位置变动造成的机床变形。为了提高机床各部件的接触刚度，增加机床的承载能力，采用刮研的方法增加单位面积上的接触点，并在结合面之间施加足够大的预加载荷，以增加接触面积。这些措施都能有效地提高接触刚度。

　为了充分发挥数控机床的高效加工能力，并能进行稳定切削，在保证静态刚度的前提下，还必须提高动态刚度。常用的措施主要有提高系统的刚度、增加阻尼以及调整构件的自振频率等。试验表明，提高阻尼系数是改善抗振性的有效方法。钢板的焊接结构既可以增加静刚度、减轻结构重量，又可以增加构件本身的阻尼。因此，近年来在数控机床上采用了钢板焊接结构的床身、立柱、横梁和工作台。封砂铸件也有利于振动衰减，对提高抗振性也有较好的效果。

　(二)减少机床的热变形

　在内外热源的影响下，机床各部件将发生不同程度的热变形，使工件与刀具之间的相对运动关系遭到破环，也是机床季度下降。对于数控机床来说，因为全部加工过程是计算的指令控制的，热变形的影响就更为严重。为了减少热变形，在数控机床结构中通常采用以下措施。

　1、减少发热

　机床内部发热时产生热变形的主要热源，应当尽可能地将热源从主机中分离出去。

　2、控制温升

　在采取了一系列减少热源的措施后，热变形的情况将有所改善。但要完全消除机床的内外热源通常是十分困难的，甚至是不可能的。所以必须通过良好的散热和冷却来控制温升，以减少热源的影响。其中部较有效的方法是在机床的发热部位强制冷却，也可以在机床低温部分通过加热的方法，使机床各点的温度趋于一致，这样可以减少由于温差造成的翘曲变形。

　3、改善机床机构

　在同样发热条件下，机床机构对热变形也有很大影响。如数控机床过去采用的单立柱机构有可能被双柱机构所代替。由于左右对称，双立

　二、主运动机械部件

　数控机床的主传动运动是指生产切屑的传动运动，例如，数控车床上主轴带动工件的旋转运动，立式加工中心上主轴带动铣刀、镗刀和砂轮等的旋转运动。数控机床的主传动运动是通过主传动电机拖动的。

　(一)主传动运动的变速系统

　目前，数控机床的主传动电机已经基本不再使用普通交流异步电机和传统的直流调速电机，他们与逐步被新兴的交流变频调速伺服电机和直流伺服调速电机代替。

　数控机床的主运动要求有较大的调速范围，以保证加工时能选用合理的切屑用量，从而获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。

　为了适应各种工件和各种工件材料的要求，自动换刀的数控机床和加工中心主运动的调速范围应进一步扩大。数控机床的变速时按照控制指令自动进行的，因此变速机构必须适应自动操作的要求。

　由于直流和交流变速主轴电机的调速系统日趋完善，不仅能方便地实现宽范围的无级变速，而且减少了中间传递环节和提高了变速控制的可靠性，因此在数控机床的`主传动系统中更能显示出它的优越性。

　为了确保低速时的扭矩，有的数控机床在交流和直流电机无级变速的基础上配以齿轮变速。由于主运动采用了无级变速，在大型数控车床上测斜端面时就可实现恒速切屑控制，以便进一步提高生产效率和表面质量。数控机床

　主传动主要有三种配置方式。

　1、带有变速齿轮的主传动

　这是大、种型数控机床采用较多的一种方式。通过少数几对齿轮减速，扩大了输出扭矩，以满足主轴对输出扭矩特性的要求。一部分小型数控机床业采用此种传动方式，以获得强力切屑时所需要的扭矩。滑移齿轮的移位大都采用液压拨或直接由液压油缸带动齿轮实现。

　2、通过皮带传动的主传动

　这主要应用在小型数控机床上，可以避免齿轮传动是引起的振动与噪声。但它只能使用与要求的扭矩特性的主轴。

　3、由调速电机直接驱动的主传动

　这种主传动方式大大简化了主轴箱体与主轴的结构，有效地提高了主轴部件的刚度。但主轴输出扭矩小，电机发热对主轴的精度影响较大。

海沃179油缸能顶30吨的重量。海沃179这种油缸用于小箱式货车用，海沃液压油缸采用的是多节缸，并且安装于车厢前端处，相对于中置式举升机构中的油缸，其所需的举升力较小。假如负载是40吨的话，前顶式多节缸只需约20吨的力即可举起，而中置式举升机构的油缸却需要超过60吨的力才可以举起。

海沃179油缸优点

海沃油缸的优点就在于轻量化，压力高，近几年在中国，印度，巴西三国大行其道。海沃油缸型号有两种，液压缸包括前顶举和中顶举两种形式，前顶举多级油缸产品特点，缸筒材料使用45或强度相当的材料，安全余量大。

密封圈使用日本华尔卡产品，零部件使用数控机床生产加工，精密度易于取得有效果保障，铲质量一致性好，使用高档的三维设计及仿真软件实行油缸的设计，校核油缸关键地方位置的强度，实行液压系统及流场的仿真，具有大规模的液压缸试验室。

液压缸的型号多种多样，大概可分为8类：

1、行走机械类：以车辆液压缸为主，还包含大量的工程机械液压缸；此类液压缸基本都在露天工作，使用环境比较恶劣，昼夜温差比较大，工程液压缸还经常受到外力破坏和暴力操作，载荷大，震动冲击都很大。国内型号以DG、HSG为主。

2、机床液压缸：通用机床和专用机床中液压传动的比例高度60%，在自动生产线中液压缸使用比例高度80%以上。机床液压缸一般都在室内使用，温度环境稳定，工作条件好，油温控制方便，使用压力集中在10Mpa以下，基本上没有高于63Mpa的。使用强度高，对可靠行要求高，大多数液压缸工作时间超过12h/d，更有自动流水线24小时不简短工作。国内常用型号为HOB为主。

3、锻压设备液压缸：金属冷热成型液压缸，使用环境差异比较大，热成型一般环境恶劣，即使在室内使用温度差异液是比较大的，冷成型液压缸一般在车间内使用，环境稳定，但是压力都比较大，使用压力都在25Mpa以上，有个别产品甚至达到100Mpa以上的超高压力。

4、支架类液压缸：液压支架是矿山生产中常用的设备，主要用与矿山开采面，保护人员和设备的安全，矿下环境恶劣，温度高，腐蚀性强，对液压缸的稳定性和压力有着极高的要求，正常使用压力为16Mpa，但因为承担的是支护作用，所以实际设计压力高压315Mpa，镀层经过特殊处理，工作介质一般为水乙二醇。

5、航空液压缸：主要指飞行器上使用的液压缸，以起落架、机翼、减速板最为常见，一般使用压力可达36Mpa，因为飞行器对重量有着严格要求，材质以铝合金、镍合金居多，在航空领域又称为作动筒，因可靠性比较高，大多部分标配了自锁装置。

6、冶金液压缸：冶金液压缸对液压缸的性能要求很高，大吨位，高冲击，高使用频率，连续长时间生产要求都是冶金液压缸的特定，国内常见的标准型号有Y-HG1、ZQ系列。

7、船用液压缸：一般分为双作用和单作用2种形式，压力有16Mpa、25Mpa两个级别，因使用环境的特殊，表面耐腐蚀有着极高的要求，电镀层一般厚于普通液压缸，表面油漆也为船用油漆。国内主要为CD、CZ系列。

8伺服液压缸：带内置位移传感器，压力变送器，伺服阀的高精度液压缸，控制精度高、速度快、响应快，流量大，一般都会把伺服阀和液压缸链接在一起，提高响应速度。

油缸型号主要分为三类，一类为常用标准Φ140/100-800；第二类为180/150/125/100 4270 19MPa 50-75吨；第三类为三级、四级液压缸。

1、常用的标准有Φ140/100-800；其含义是缸（直）径（内径）为140，杆径为100，行程为800。一般注明缸径，杆径，行程，连接方式，安装距离，工程压力，生产时间，出厂编号等。

2、180/150/125/100 4270 19MPa 50-75吨；缸筒材料采用45#或强度相当的材料，安全余量大；密封圈采用日本华尔卡产品；零部件采用数控机床加工，精度易于得到有效保证，生产质量一致性好。

3、三级、四级液压缸；额定工作压力19MPa；行程3880～6200mm；最大伸出套筒直径为195mm；油缸推力20-56吨，适用车载40-85吨。

采用高端的三维设计及仿真软件进行油缸的设计，校核油缸关键部位的强度，进行液压系统及流场的仿真。

液压油缸日常使用中如何进行保养？

1、要想做好对液压油缸的保养工作，那么就一定要对其做好清洁工作。油缸在长期的使用过程当中会产生很多的灰尘和污渍，如果不及时的进行清理，是会对产品的正常使用造成影响的，因此一定要对其做好清洁工作。

2、定期对油缸进行检修，可以及时发现问题所在，及早解决问题也是对液压油缸很好的保养方式，因此定期检修一定不要忽视。

3、添加润滑油也是对油缸一个很好的保养方式，添加了润滑油之后，可以让这一个设备的运转更加的顺畅，对于提高产品的使用寿命来说也是具有很大的好处的。

行程一样，对比

1两级缸的总长要比三级缸长1/3左右

2同样重力下，三级缸要比两级缸压力高。如果压力一样那么三级缸要比两级缸粗。

3如果是双作用油缸那么三级缸比两级缸加工难度高，不便于维修。