2.1.1　數控機床機械結構概述

　　數控機床發展至今，由于進給伺服驅動、主軸驅動和計算機數控系統的不斷改進提高，加之為適應高生產率的需要，數控機床的機械結構已從初期對普通機床局部結構的改進，逐步發展成為具有數控機床自身特色的機械結構。

　　它帶有自動換刀裝置（ATC）、刀庫和一個旋轉工作臺，主軸上可安裝水平方向的各種刀具，并且可以一次裝夾對被加工工件進行五個工作面加工。

　　歸納起來，通常數控機床組成如下。

　　數控機床組成主機：床身、主軸箱、進給機構、機床底座等。

　　數控裝置：CPU、PLC、ROM、RAM、接口、總線等。

　　驅動裝置：滾珠絲杠螺母副、伺服電動機（包括步進電動機、交流或直流伺服電動機）等。

　　輔助裝置：排屑裝置、冷卻系統、潤滑系統、自動對刀裝置等。

　　與具有同樣加工功能的普通機床相比，數控機床的機械結構還有如下主要特點：

　　1.高剛度和高抗振性

　　機床剛度反映了機床抵抗變形的能力。根據機床所受載荷的不同，機床在靜態力作用下所表現出來的剛度稱為機床的靜剛度；機床在動態力作用下所表現出來的剛度稱為機床的動剛度。

　　提高數控機床剛度有以下措施：

　　（1）提高數控機床的靜剛度和固有頻率

　　通過改善薄弱環節的結構或布局，減少彎曲負載和轉矩負載。

　�。�2）改善數控機床結構的阻尼特性

　　在大件內腔填充阻尼材料以吸收和耗散振動能量。

　　（3）用新材料和鋼板焊接結構

　　現在可代替鑄鐵作機床基礎大件的新材料有丙烯酸樹脂混凝土等剛度高、抗振性好、耐腐蝕、耐熱的材料。還可以采用型鋼焊接成大型基礎件，既省時、省材料，又可以減少廢品率。

　　2.減少機床熱變形的影響

　　機床熱變形是影響機床加工精度的重要因素之一。因為數控機床主軸轉速和加工進給速度遠高于普通機床，而大切削量產生的熱量對工件和機床部件的熱傳導影響遠比普通機床嚴重。熱變形對于加工精度的影響使操作員往往難以修正。

　　減少數控機床熱變形的措施有：

　�。�1）改進機床布局和結構

　 　采用熱對稱結構減少熱應力。例如，臥式加工中心使用框式雙立柱結構，主軸箱嵌入立柱內，使熱變形時主軸中心只產生垂直方向的變化，而垂直方向的微小變形 較容易進行修正補償。另外，靠近熱源處的筋板厚度不要厚薄懸殊，減少各部分溫度變化率。傾斜導軌也有利于熱切屑盡快進入排屑口，減少堆積。

　�。�2）溫度控制

　　對機床易產生熱量的部位采用散熱、風冷和液冷等控制溫升的方法來吸收熱源產生的熱量，這也是各類數控機床目前普遍采用的一種減少熱變形影響的對策。

　　（3）熱位移補償

　　采用熱敏傳感器和存有相應數學模型的計算機組成的反饋系統，實時監控，并及時給予補償修正，減少熱變形。

　　3.驅動系統機械結構簡化

　　主軸驅動系統和進給驅動系統可分別采用交流或直流軸電動機和伺服電動機。這兩類電動機調速范圍大，結合變頻器可實現主軸無級變速，主軸箱結構和進給傳動系統也比普通機床大為簡化。

　　4.高傳動效率和無間隙傳動裝置

　　數控機床常在進給傳動系統中采用滾珠絲杠螺母副、靜壓蝸桿蝸輪副等裝置。這些裝置可使數控機床在高速進給狀態下工作平穩，且保持較高的定位精度。這些進給傳動裝置還有壽命長、剛度高、無間隙、高靈敏度和低摩擦阻力的特點。

　　5.性能可靠的導軌

　 　機床導軌是機床基本結構之一。機床加工精度和使用壽命在很大程度上決定于導軌的質量，數控機床的導軌則有更高要求。數控機床要求其導軌在高速進給時不振 動，在低速進給時不爬行，具有很高的靈敏度，還能在重載下長期連續工作，耐磨性好，精度保持性好。目前的數控機床上使用的導軌從類型上仍是滑動導軌、滾動 導軌和靜壓導軌三種，但在材料和結構上已與普通機床大不相同。

　　2.1.2　主軸部件

　　數控機床的主軸部件是一個關鍵部件，它包括主軸的支撐、安裝在主軸上的傳動零件等。主軸部件的結構及工作性能，直接影響到被加工零件的精度、加工質量、生產率和刀具壽命。無論是數控車床還是數控銑床等，主軸部件都應滿足下列指標：