第 7章 数控机床的结构结构设计
7.1 概述
7.1.1 对数控机床机械机构的要求
1.机床的性能要求
（ 1）机床的工艺范围
● 机床可完成加工工序种类；
● 加工零件类型；
● 材料和尺寸范围，毛坯种类。
（ 2）加工精度
● 尺寸、形状和位置精度。
● 机床精度：几何精度、运动精度和定位精度。
● 注意低速运动的平稳性。
● 导轨的材料和结构
2.满足机床刚度和抗振性的要求
● 具有抵抗外载荷的能力；
● 抵抗受迫和自激振动的能力；
● 改善机床机构。
3.减少热变形要求
● 减少发热
● 控制温升
● 改善机床机构
4,机床可靠性要求
5,人机要求
7.1.2 数控车床的主体结构（ P179）
7.1.3 加工中心的主体结构
7.2 主轴驱动及其结构
7.2.1 数控机床对主传动的要求
1, 数控机床要有宽的调速范围、静刚度；
2,尽可能实现无级变速；
3,车削中心要求主轴具有 C轴的控制功能；
4,加工中心要求主轴具有高精度的准停控制；
5,旋转精度和运动精度、耐磨性、热变形等。德
7.2.2 主传动的调速方式
1.带有二级齿轮变速
2,带传动的主传动
3.有主轴电动机直接驱动
7.2.3 主传动的机械结构
1.主轴的支撑
2.主轴内部刀具自动夹紧机构
3.主轴准停机构
7.3 机床进给传动机构
1、数控机床对进给运动的要求：
● 减少运动件的磨擦阻力：丝杠和导轨结构的滚动化是
减少摩擦的重要措施之一；
● 提高传动精度和刚度；（油的压缩刚度很低，必须限
制油缸的最大行程）
● 减少运动惯量；
● 稳定性好、寿命长：低速下不产生爬行，适应外加载
荷的变化而不发生共振。
● 使用维修方便。
2、进给传动机构
● 联轴器。
● 减速机构：
a：齿轮传动机构
b：同步齿形带
● 滚珠丝杠螺母副：提高进给系统的灵敏度、定位精度
和防止爬行。
a：滚珠丝杠的工作原理；
b：轴向间隙的消除；
c：滚珠丝杠的支撑；
d：滚珠丝杠的预拉伸；
e：滚珠丝杠的保护。
● 制动装置
● 齿侧间隙补偿机构
● 键连接间隙补偿机构
3、机床导轨
● 对导轨的要求
a：导向精度高
b：耐磨性好
c：足够的刚度；
d：低速运动平稳性；
e：结构简单、工艺性好。
7.6 刀库和机械手
7.6.1 刀库
讨论题
1.开环控制系统中经常使用的伺服电动机是
（ ）。
A、直流伺服电动机 B、交流伺服电动机
C、步进电动机 D、力矩电动机
2.何谓刀具半径补偿？刀具半径补偿应注意的事
项？
3.时间分割插补法的内涵？
4.试画出粗车循环 G71加工示意图,
5.编制一轮廓铣削零件程序，见图示。已知：铣
刀直径为 φ10,在图中用圆圈表示，而图中的带
箭头细虚线表示刀具中心走刀轨迹。 S是刀具的
起点，它位于坐标原点，即 x=0,y=0,z=0。
6.数控机床伺服系统的作用是控制机的（ ）。
A、换刀动作 B、辅助动作
C、主轴运动 D、工作运动
7.滚动导轨预加负载的目的是（ ）。
A、减少摩擦阻力 B、提高导轨刚度
C、减少牵引力 D、提高导轨灵敏度
8.数控编程的内容和步骤？
7.1 概述
7.1.1 对数控机床机械机构的要求
1.机床的性能要求
（ 1）机床的工艺范围
● 机床可完成加工工序种类；
● 加工零件类型；
● 材料和尺寸范围，毛坯种类。
（ 2）加工精度
● 尺寸、形状和位置精度。
● 机床精度：几何精度、运动精度和定位精度。
● 注意低速运动的平稳性。
● 导轨的材料和结构
2.满足机床刚度和抗振性的要求
● 具有抵抗外载荷的能力；
● 抵抗受迫和自激振动的能力；
● 改善机床机构。
3.减少热变形要求
● 减少发热
● 控制温升
● 改善机床机构
4,机床可靠性要求
5,人机要求
7.1.2 数控车床的主体结构（ P179）
7.1.3 加工中心的主体结构
7.2 主轴驱动及其结构
7.2.1 数控机床对主传动的要求
1, 数控机床要有宽的调速范围、静刚度；
2,尽可能实现无级变速；
3,车削中心要求主轴具有 C轴的控制功能；
4,加工中心要求主轴具有高精度的准停控制；
5,旋转精度和运动精度、耐磨性、热变形等。德
7.2.2 主传动的调速方式
1.带有二级齿轮变速
2,带传动的主传动
3.有主轴电动机直接驱动
7.2.3 主传动的机械结构
1.主轴的支撑
2.主轴内部刀具自动夹紧机构
3.主轴准停机构
7.3 机床进给传动机构
1、数控机床对进给运动的要求：
● 减少运动件的磨擦阻力：丝杠和导轨结构的滚动化是
减少摩擦的重要措施之一；
● 提高传动精度和刚度；（油的压缩刚度很低，必须限
制油缸的最大行程）
● 减少运动惯量；
● 稳定性好、寿命长：低速下不产生爬行，适应外加载
荷的变化而不发生共振。
● 使用维修方便。
2、进给传动机构
● 联轴器。
● 减速机构：
a：齿轮传动机构
b：同步齿形带
● 滚珠丝杠螺母副：提高进给系统的灵敏度、定位精度
和防止爬行。
a：滚珠丝杠的工作原理；
b：轴向间隙的消除；
c：滚珠丝杠的支撑；
d：滚珠丝杠的预拉伸；
e：滚珠丝杠的保护。
● 制动装置
● 齿侧间隙补偿机构
● 键连接间隙补偿机构
3、机床导轨
● 对导轨的要求
a：导向精度高
b：耐磨性好
c：足够的刚度；
d：低速运动平稳性；
e：结构简单、工艺性好。
7.6 刀库和机械手
7.6.1 刀库
讨论题
1.开环控制系统中经常使用的伺服电动机是
（ ）。
A、直流伺服电动机 B、交流伺服电动机
C、步进电动机 D、力矩电动机
2.何谓刀具半径补偿？刀具半径补偿应注意的事
项？
3.时间分割插补法的内涵？
4.试画出粗车循环 G71加工示意图,
5.编制一轮廓铣削零件程序，见图示。已知：铣
刀直径为 φ10,在图中用圆圈表示，而图中的带
箭头细虚线表示刀具中心走刀轨迹。 S是刀具的
起点，它位于坐标原点，即 x=0,y=0,z=0。
6.数控机床伺服系统的作用是控制机的（ ）。
A、换刀动作 B、辅助动作
C、主轴运动 D、工作运动
7.滚动导轨预加负载的目的是（ ）。
A、减少摩擦阻力 B、提高导轨刚度
C、减少牵引力 D、提高导轨灵敏度
8.数控编程的内容和步骤？
