1.高剛度
數(shù)控車床要在高速和重負荷條件下工作,因此,車床的床身、立柱、主軸、工作臺、刀架等主要部件,均需具有很高的剛度,以減少工作中的變形和振動。例如,有的床身采用雙結(jié)構(gòu),并配置有斜向肋板及加強肋,使其具有較高的抗彎剛度和抗扭剛度;為提高主軸部件的剛度,除主軸部件在結(jié)構(gòu)上采取必要的措施以外,加工中心還要采用高剛度的軸承,并適當預緊;增加刀架底座尺寸,減少刀具的懸伸,以適應穩(wěn)定的重切削等。
2.高靈敏度
數(shù)控車床的運動部件應具有較高的靈敏度。導軌部件通常用滾動導軌、塑料導軌、靜壓導軌等,以減少摩擦力,使其在中國臺灣加工中心低速運動時無爬行現(xiàn)象。工作臺、刀架等部件的移動,由交流或直流伺服電動機驅(qū)動,經(jīng)滾珠絲杠傳動,減少了進給系統(tǒng)所需要的驅(qū)動扭矩,提高了定位精度和運動平穩(wěn)性。
3.高抗振性
數(shù)控車床的一些運動部件,除應具有高剛度、高靈敏度外,還應具有高抗振性,即在高速重切削情況下減少振動,以保證加工零件的高精度和高的表面質(zhì)量。特別要注意的是避免切削時的諧振,因此對數(shù)控車床的動態(tài)特性提出了更高的要求。
4.熱變形小
車床的主軸、工作臺、刀架等運動部件在運動中會產(chǎn)生熱量,加工中心從而產(chǎn)生相應的熱變形。而工藝過程的自動化和精密加工的發(fā)展,對車床的加工精度和精度穩(wěn)定性提出了越來越高的要求。為保證部件的運動精度,要求各運動部件的發(fā)熱量要少,以防產(chǎn)生過大的熱變形。為此,車床結(jié)構(gòu)根據(jù)熱對稱的原則設(shè)計,并改善主軸軸承、絲杠螺母副、高速運動導軌副的摩擦特性。如MJ-CNC車床主軸箱殼體按照熱對稱原則設(shè)計,并在殼體外緣上鑄有密集的散熱片結(jié)構(gòu),主軸軸承采用高性能油脂潤滑,并嚴格控制注入量,使主軸溫升很低。CNC加工中心對于產(chǎn)生大量切屑的數(shù)控車床,一般都帶有良好的自動排屑裝置等。
5.高精度保持性
為了加快數(shù)控車床投資的回收,必須使車床保持很高的開動比(比普通車床高2~3倍),因此必須提高車床的壽命和精度保持性,在保證盡可能地減少電氣和機械故障的同時,要求數(shù)控車床在長期使用過程中不喪失精度。
6.高可靠性
數(shù)控車床在自動或牛自動條件下工作,尤其在柔性制造系統(tǒng)(FMS)中的數(shù)控車床,可在24小時運轉(zhuǎn)中實現(xiàn)無人管理,這就要求車床具有高的可靠性。為此,要提高數(shù)控裝置及車床結(jié)構(gòu)的可靠性,例如在工作過程中動作頻繁換刀機構(gòu)、托盤、工件交換裝置等部件,必須保證在長期工作中十分可靠。加工中心另外,引入中國臺灣車床機構(gòu)故障診斷系統(tǒng)和自適應控制系統(tǒng)、優(yōu)化切削用量等,也都有助于車床可靠地工作。
7.模塊化
模塊化設(shè)計思想的靈活車床配置,使用戶在數(shù)控車床的功能、規(guī)格方面有更多的選擇余地,做到既能滿足用戶的加工要求,又盡可能不為多余的功能承擔額外的費用。
數(shù)控車床通常由床身、立柱、主軸箱、工作臺、刀架系統(tǒng)及電氣總成等部件組成。如果把各種部件的基本單元作為基礎(chǔ),按不同功能、規(guī)格和價格設(shè)計成多種模塊,用戶可以按需要選擇zui合理的功能模塊配置成整機。這不僅能降低數(shù)控車床的設(shè)計和制造成本,而且能縮短設(shè)計和制造周期,加工中心zui終贏得市場。目前,模塊化的概念已開始從功能模塊向全模塊化方向發(fā)展,它已不局限于功能的模塊化,而是擴展到零件和原材料的模塊化。
8.機電一體化
數(shù)控車床的機電一體化是對總體設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計提出的重要要求。它是指在整個數(shù)控車床功能的實現(xiàn)以及總體布局方面必須綜合考慮機械和電氣兩方面的有機結(jié)合。新型數(shù)控車床的各系統(tǒng)已不再是各自不相關(guān)聯(lián)的獨立系統(tǒng)。典型的例子之一是數(shù)控車床的主軸系統(tǒng)已不再是單純的齒輪和帶傳動的機械傳動,而更多的是由交流伺服電動機為基礎(chǔ)的電主軸。電氣總成也已不再是單純游離于車床之外的獨立部件,加工中心而是在布局上和車床結(jié)構(gòu)有機地融為一體。由于抗干擾技術(shù)的發(fā)展, 目前已把電力的強電模塊與微電子的計算機弱電模塊組合成一體,既減小了體積,又提高了系統(tǒng)的可靠性。