為了保證高精度、高效率的加工,數控機床的結構應具有以下特點:
1.高剛度和高抗振性
由于數控機床經常在高速和連續重載切削條件下T作,所以要求機床的床身、工作臺、主軸、立柱、刀架等主要部件均需有很高的剮度,丁作中應無變形和振動。例如床身各部分合理分布加強筋,以承受重載與重切削力;工作臺與拖板應具有足夠的剛性,以承受工件重量,并使工作平穩;主軸在高速下運轉,應具有較高的徑向扭矩和軸向推力;立柱在床身上移動時應平穩,且能承受大的切削力;刀架在切削加工中應平穩而無振動等。
2.高靈敏度
數控機床在加工過程中,要求運動部件具有高的靈敏度。導軌部件通常采用滾動導軌、塑料導軌、靜壓導軌等,以減少摩擦力,在低速運動時無爬行現象。由電動機驅動,經滾珠絲杠或靜壓絲杠帶動數控機床的工作臺、刀架等部件的移動,主軸既要在高剛度、高速下回轄,叉要有高靈敏度,因而多數采用滾動軸承和靜壓軸承。
3.熱變形小
為保證部件的運動精度,要求機床的主軸、T作臺、刀架等運動部件的發熱量要小,以防止產生熱變形。為此,立柱一般采取雙壁框式結構,在提高剮度的同時使零件結構對稱,防止因熱變形而產生傾斜偏移。通常采用恒溫冷卻裝置,減少主軸軸承在運轉中產生的熱量。為減少電動機運轉發熱的影響,在電動機上安裝有散熱裝置和熱管消熱裝置。
4.高精度保持性
在高速、強力切削下滿載工作時,為保證機床長期具有穩定的加T精度,要求數控機床具有較高的精度保持性。除了應正確選擇有關零件的材料,以防止使用中的變形和快速磨損外,還要求采取一些工藝性措施,如淬火、磨削導軌、粘貼抗磨塑料導軌等,以提高運動部件的耐磨性。
5.高可靠性
數控機床應能在高負荷下長時間無故障地連續工作,因而對機床部件和控制系統的可靠性提出了很高的要求。柔性制造系統中的數控機床可在24小時運轉中實現無人管理,可靠性顯得更為重要。為此除保證運動部件不出故障外,頻繁動作的刀庫、換刀機構、托盤、T件交換裝置等部件,必須保證能長期而可靠地工作。
6.工藝復合化扣功能集成化
所謂“工藝復合化”,簡單地說,就是“一次裝夾、多工序加工”。“功能集成化”主要是指數控機床的自動換刀機構和自動托盤交換裝置的功能集成化。隨著數控機床向柔性化和無人化發展,功能集成化的水平更高地體現在工件自動定位、機內對刀、刀具破損監控、機床與工件精度檢測和補償等功能上。
由于生產率發展的需要,數控機床的機械結構隨著數控技術的發展,兩者相互促進,相互推動,發展了不少不同于普通機床的、完全新穎的機械結構和部件。