機(jī)床本體是數(shù)控機(jī)床的主體部分。來(lái)自于數(shù)控裝置的各種運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作指令,都必須由機(jī)床本體轉(zhuǎn)換成真實(shí)的、準(zhǔn)確的機(jī)械運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作,才能實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的功能,并保證數(shù)控機(jī)床的性能要求。
經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本體由下列各部分組成:
(1)主傳動(dòng)系統(tǒng),其功用是實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)。
(2)進(jìn)給系統(tǒng),其功用是實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
(3)機(jī)床基礎(chǔ)件,通常指床身、底座、立柱、滑座、工作臺(tái)等。其功用是支承機(jī)床本體的零、部件,并保證這些零、部件在切削加工過(guò)程中占有的準(zhǔn)確位置。
(4)實(shí)現(xiàn)某些部件動(dòng)作和某些輔助功能的裝置,如液壓、氣動(dòng)、潤(rùn)滑、冷卻以及防護(hù)、排屑等裝置。
(5)實(shí)現(xiàn)工件回轉(zhuǎn)、分度定位的裝置和附件,如回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。
(6)刀庫(kù)、刀架和自動(dòng)換刀裝置(atc)。
(7)自動(dòng)托盤(pán)交換裝置(apc)。
(8)特殊功能裝置,如刀具破損檢測(cè)、精度檢測(cè)和監(jiān)控裝置等。
其中,機(jī)床基礎(chǔ)件、主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)以及液壓、潤(rùn)滑、冷卻等輔助裝置是構(gòu)成數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本體的基本部件,其他部件則按數(shù)控機(jī)床的功能和需要選用。盡管數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本體的基本構(gòu)成與傳統(tǒng)的機(jī)床十分相似,但由于數(shù)控機(jī)床在功能和性能上的要求與傳統(tǒng)機(jī)床存在著巨大的差距,所以數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本體在總體布局、結(jié)構(gòu)、性能上與傳統(tǒng)機(jī)床有許多明顯的差異,出現(xiàn)了許多適應(yīng)數(shù)控機(jī)床功能特點(diǎn)的*新穎的機(jī)械結(jié)構(gòu)和部件。
經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床是一種高精度、率的自動(dòng)化加工設(shè)備。盡管數(shù)控機(jī)床價(jià)格昂貴,一次性投資巨大,但仍然為機(jī)械制造廠家所普遍采用并取得很好的經(jīng)濟(jì)效益,其原因在于數(shù)控機(jī)床能自動(dòng)化地,高精度、高質(zhì)量、率地解決中、小批量的加工問(wèn)題。數(shù)控技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展及在機(jī)床上的應(yīng)用,為數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化、高精度、率提供了可能性,但要將可能性變成現(xiàn)實(shí),則必須要求數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的特性才能保證。這些特性包括結(jié)構(gòu)的靜剛度、抗振性、熱穩(wěn)定性、低速運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性及運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦特性、幾何精度、傳動(dòng)精度等。
機(jī)床在加工過(guò)程中,受多種外力的作用,包括運(yùn)動(dòng)部件和工件的自重、切削力、驅(qū)動(dòng)力、加減速時(shí)的慣性力、摩擦阻力等。機(jī)床的各部件在這些力的作用下將產(chǎn)生變形,如各基礎(chǔ)件的彎曲和扭轉(zhuǎn)變形,支承構(gòu)件的局部變形,固定連接面和運(yùn)動(dòng)嚙合面的接觸變形等。這些變形都會(huì)直接或間接地引起數(shù)控刀具與工件之間產(chǎn)生相對(duì)位移,破壞刀具和工件原來(lái)所占有的正確位置,從而影響機(jī)床的加工精度和切削過(guò)程的特性,所以,提高機(jī)床的靜剛度是機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的普遍要求。數(shù)控機(jī)床為獲得率而具有的大功率和高速度,使它所承受的各種外力負(fù)載更加惡劣,而且加工過(guò)程的自動(dòng)化也使得加工誤差無(wú)法由人工干預(yù)來(lái)修正和補(bǔ)償,所以,數(shù)控機(jī)床的變形對(duì)加工精度的影響會(huì)更為嚴(yán)重。為了保證數(shù)控機(jī)床在自動(dòng)化、率的切削條件下獲得穩(wěn)定的高精度,其機(jī)械結(jié)構(gòu)應(yīng)具有更高的靜剛度,有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定數(shù)控機(jī)床的剛度系數(shù)應(yīng)比類(lèi)似的普通機(jī)床高50%。
機(jī)床在外力的作用下,各基礎(chǔ)件將承受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷,其彎曲和扭轉(zhuǎn)變形的大小則取決于基礎(chǔ)件的截面抗彎和抗扭慣性矩,抗彎、抗扭慣性矩大,變形則小,剛度就高。表5-1列出了在截面積相同(即重量相同)時(shí),不同截面形狀和尺寸的慣性矩。由表中數(shù)據(jù)可知:在形狀和截面積相同時(shí),減小壁厚,加大截面輪廓尺寸,可大大增加剛度;封閉截面的剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于不封閉截面的剛度;圓形截面的抗扭剛度高于方形截面,抗彎剛度則低于方形截面;矩形截面在尺寸大的方向具有很高的抗彎剛度。因此,通過(guò)合理設(shè)計(jì)截面形狀和尺寸,可大大提高基礎(chǔ)件的結(jié)構(gòu)靜剛度。