第二章数控机床的结构一、数控机床结构要求与总体布局二、数控机床主运动的特点三、数控机床主轴的变速方式四、主轴部件一、数控机床结构要求（4）实现某些部件动作和某些辅助功能的装置，如液压、气动、润滑、冷却以及防护、排屑等装置。（5）实现工件回转、分度定位的装置和附件，如回转工作台。（6）刀库、刀架和自动换刀装置（7）自动托盘交换装置（8）特殊功能装置，如刀具破损检测、精度检测和监控装置等。其中，机床基础件、主传动系统、进给系统以及液压、润滑、冷却等辅助装置是构成数控机床的机床本体的基本部件，其他部件则按数控机床的功能和需要选用。尽管数控机床的机床本体的基本构成与传统的机床十分相似，但由于数控机床在功能和性能上的要求与传统机床存在着巨大的差距，所以数控机床的机床本体在总体布局、结构、性能上与传统机床有许多明显的差异。数控技术、伺服驱动技术的发展及在机床上的应用，为数控机床的自动化、高精度、高效率提供了可能性，但要将可能性变成现实，则必须要求数控机床的机械结构具有优良的特性才能保证。这些特征包括结构的静刚度、抗振性、热稳定性、低速运动的平稳性及运动时的摩擦特性、几何精度、传动精度等。1、提高机床结构的静刚度机床结构的静刚度是指在切削力和其他力的作用下，机床抵抗变形的能力。有标准规定数控机床的刚度系数应比类似的普通机床高50%。1）合理设计基础件的截面形状和尺寸机床在外力的作用下，各基础件将承受弯曲和扭转载荷，其弯曲和扭转变形的大小则取决于基础件的截面抗弯和抗扭惯性矩，抗弯、抗扭惯性矩大，变形则小，刚度就高。教材p56表3-1列出了在截面积相同（即重量相同）时，不同截面形状和尺寸的惯性矩。由表中数据可知：①在形状和截面积相同时，减小壁厚，加大截面轮廓尺寸，可大大增加刚度；②封闭截面的刚度远远高于不封闭截面的刚度；③圆形截面的抗扭刚度高于方形截面，抗弯刚度则低于方形截面；④矩形截面在尺寸大的方向具有很高的抗弯刚度。2）采用合理的结构布局，改善机床的受力状态，提高机床的静刚度如教材P59图3-4所示3）采取补偿构件变形的结构措施在外力作用下，机床的变形是不可避免的，如果能采取措施使变形对加工精度的影响减小，其结果相当于提高了机床的刚度。依照这一思路，产生了许多补偿有关零、部件的静力变形的方法，这种方法普遍用于补偿因自重而引起的静力变形。如教材P60图3-6所示。2、提高机床结构的抗振性机床的振动会在被加工工件表面留下振纹，影响工件的表面质量，严重时则使加工过程难以进行下去。机床加工时可能产生两种形式的振动：强迫振动和自激振动。机床的抗振性指的是抵抗这两种振动的能力。提高机床结构抗振性的措施：P623、减小机床的热变形热膨胀是各种金属和非金属材料的固有特性。机床在工作时，有许多部件和部位会产生大量热量，如电机、滚动轴承、切屑以及刀具与工件的切削部位、液压系统等。这些产生热量的部件和部位称为热源。热源产生的热量通过传导、对流、辐射传递给机床的各个部件，引起温升，产生膨胀。由于热源分布不均匀，各热源产生的热量不等，零部件各处质量不均匀，形成机床各部位温升不一致，从而产生不均匀的温度场合不均与的热膨胀变形，以致破坏刀具与工件的正确相对位置，影响加工精度。4、改善运动导轨副的摩擦特性机床导轨是机床基本结构的要素之一。机床的加工精度和使用寿命很大程度上取决于机床导轨的质量，而对数控机床的导轨则有更高的要求，如：高速进给时不振动，低速进给时不爬行；有高的灵敏度，能在重载下长期连续工作；耐磨性要高，精度保持性要好等。这些都与导轨副的摩擦特性有关，要求摩擦系数小，静、动摩擦系数之差小。现代数控机床采用的导轨主要由塑料滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。二、数控机床的总体布局1、数控车床的常用布局形式1）水平床身水平床身的工艺性好，便于导轨面的加工。水平床身配上水平放置的刀架可提高刀架的运动精度，一般可用于大型数控车床或小型精密数控车床的布局。但是水平床身由于下部空间下，故排屑困难。从结构尺寸上看，刀架水平放置使得滑板横向尺寸较长，从而加大了机床宽度方向的结构尺寸。如下图所示：2）斜床身水平床身配置倾斜放置的滑板，并配置倾斜式导轨防护罩，这种布局形式一方面有水平床身工艺性好的特点，另一方面机床宽度方向的尺寸较水平配置滑板的要小，且排屑方便。水平床身配上倾斜放置的滑板和斜床身配置斜滑板布局形式被中、小型数控车床所普遍采用。此两种布局形式的特点是排屑容易，热铁屑不会堆积在导轨上，也便于安装自动排屑器；操作方便，易于安装机械手，以实现单机自动化；机床占地面积小，外形简单、美观，容易实现封闭式防护。斜床身其导轨倾斜的角度分别为30、45、60、75和90（称为立式床身）。若倾斜角度小，排屑不便；若倾斜角度大，导