JCS018加工中心【研究特選】

1、JCS-018A立式加工中心,1,行業(yè)實操,一、JCS-018A立式加工中心簡介（1）,JCS-108A型小型立式加工中心系由北京機(jī)床研究所研制，其外形圖如圖所示。工件在一次裝夾后，可連續(xù)地進(jìn)行銑、鉆、鏜、餃、锪、攻絲等多種工序的加工。該機(jī)床適用于小型板件、盤件、殼體件、模具和箱體件等復(fù)雜零件的多品種、小批量加工。,2,行業(yè)實操,一、JCS-018A立式加工中心簡介（2）,JCS-018A立式加工中心主要部件及主要運(yùn)動是（參見主要構(gòu)成如圖所示）：床身1、立柱15為該機(jī)床的基礎(chǔ)部件，交流變頻調(diào)速電動機(jī)將運(yùn)動經(jīng)主軸箱5內(nèi)的傳動件傳給主軸，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動。3個寬調(diào)速直流伺服電動機(jī)10、17、13分別

2、經(jīng)滾珠絲杠螺母副將運(yùn)動傳給工作臺8、滑座3，實現(xiàn)X、Y坐標(biāo)的進(jìn)給運(yùn)動，傳給主軸箱5使其沿立柱導(dǎo)軌作Z坐標(biāo)的進(jìn)給運(yùn)動。立柱左上側(cè)的圓盤形刀庫6可容納16把刀，由機(jī)械手7進(jìn)行自動換刀。立柱的左后部為數(shù)控柜16，左下側(cè)為潤滑油箱18。,3,行業(yè)實操,JCS-018型立式加工中心主要構(gòu)成圖例,4,行業(yè)實操,二、主要性能指標(biāo)(1),主機(jī)(1) 工作臺 工作臺外形尺寸(工作面) 1200450mm（1000320） 工作臺T形槽寬槽數(shù) 183（2） 移動范圍 工作臺左右行程(X軸) 750 工作臺前后行程(Y軸) 40 主軸箱上下行程(Z軸) 470 主軸端面距工作臺距離 180650,5,行業(yè)實操,二、

3、主要性能指標(biāo)(2),主機(jī)(2) 主軸箱 主軸錐孔 錐度7：24，BT-45 主軸轉(zhuǎn)速(標(biāo)準(zhǔn)型/高速型) 225r/min2250 r/min ，45r/mn4500r/min 主軸驅(qū)動電動機(jī)(額定/30min) 5.5KW/7.5KW，F(xiàn)ANUC交流主軸電動機(jī)12型 進(jìn)給速度 快速移動速度(X、Y軸) l4m/min 進(jìn)給速度(X、Y、Z軸) 1/ min 4000/ min 進(jìn)給驅(qū)動電動機(jī) 1.4KW，F(xiàn)ANUC-BESK直流伺服電動機(jī)15型,6,行業(yè)實操,二、主要性能指標(biāo)(3),主機(jī)(3) 自動換刀裝置 刀庫容量 16把 選刀方式 任選 最大刀具尺寸 l00300 最大刀具質(zhì)量 10 刀庫

4、電動機(jī) 1.4KW，F(xiàn)ANUC-BESK直流伺服電動機(jī)15型 精度 定位精度 0.012/300 重復(fù)定位精度 0.006,7,行業(yè)實操,二、主要性能指標(biāo)(4),主機(jī)(4) 承載能力 工作臺允許負(fù)載 500 滾珠絲杠尺寸(X、Y、Z軸) 40l0 鉆孔能力(一次鉆出) 32 攻絲能力 M24 銑削能力 1003/ min 其他 氣源 49Pa68.6Pa（250L/ min） 機(jī)床質(zhì)量 4.5t 占地面積 35003060,8,行業(yè)實操,二、主要性能指標(biāo)(5),數(shù)控裝置(FANUC-BESK 7CM CNC 系統(tǒng)) 控制軸數(shù) 3軸 同時控制軸數(shù) (X、Y，Y、Z，Z、X)或3軸 軌跡控制方式

5、直線/圓弧方式或空間直線/螺旋方式 紙帶代碼 EIA/ISO 程序格式 寫地址式可變程序段 脈沖當(dāng)量 0.001/脈沖 最大指令值99999.999mm或9999. 9999英寸 紙帶存儲和編輯 30m紙帶信息(12KB),9,行業(yè)實操,三、傳動系統(tǒng)（1）,JCS-018A型立式加工中心的傳動系統(tǒng)如圖所示，共存在五條傳動鏈：主運(yùn)動傳動鏈，縱向、橫向、垂向傳動鏈，刀庫的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳動鏈，分別用來實現(xiàn)刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，工作臺的縱橫向進(jìn)給運(yùn)動，主軸箱的升降運(yùn)動，以及選擇刀具時刀庫的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。,10,行業(yè)實操,JCS-018型立式加工中心傳動系統(tǒng)圖例,11,行業(yè)實操,三、傳動系統(tǒng)（2）,主運(yùn)動傳動系統(tǒng) J

6、CS-018型立式加工中心的主運(yùn)動驅(qū)動電動機(jī)是交流變頻調(diào)速電動機(jī)，連續(xù)輸出額定功率為為5.5KW；最大輸出功率為7.5KW，但工作時間不得超過30min，稱為30 min過載功率。這種電動機(jī)靠改變電源頻率無級調(diào)速，額定轉(zhuǎn)速為1500r/min，最高轉(zhuǎn)速為4500r/min，在此范圍內(nèi)為恒功率調(diào)速。從最高轉(zhuǎn)速開始，隨著轉(zhuǎn)速下降，最大輸出轉(zhuǎn)矩增加，保持最大輸出功率為額定功率不變（如圖所示）。最低轉(zhuǎn)速為45 r/min，從額定轉(zhuǎn)速至最低轉(zhuǎn)速，為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。電動機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩，維持為額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)矩不變，不隨轉(zhuǎn)速的下降而上升。到最低轉(zhuǎn)速時，最大輸出功率僅為7.5（或5.5）45/1500 KW=0.

7、025（或0.165）KW。,12,行業(yè)實操,功率轉(zhuǎn)矩特性圖例,13,行業(yè)實操,三、傳動系統(tǒng)（3）,進(jìn)給傳動系統(tǒng) X、Y、Z三個軸各有一套基本相同的進(jìn)給伺服系統(tǒng)。脈寬調(diào)速直流伺服電動機(jī)直接帶動滾珠絲杠，功率都為1.4KW，無級調(diào)速。三個軸的進(jìn)給速度均為1/min400mm/min?？煲扑俣龋琗、Y兩軸皆為15m/min，Z軸為10m/min。三個伺服電動機(jī)分別由數(shù)控指令通過計算機(jī)控制，任意兩個軸都可以聯(lián)動。,14,行業(yè)實操,三、傳動系統(tǒng)（4）,刀庫驅(qū)動系統(tǒng) 圓盤形刀庫亦用直流伺服電動機(jī)經(jīng)蝸桿蝸輪驅(qū)動，裝在標(biāo)準(zhǔn)刀柄中的刀具，置于圓盤的周邊。當(dāng)需要換刀時，刀庫旋轉(zhuǎn)到指定位置準(zhǔn)停，機(jī)械手換刀。,15

8、,行業(yè)實操,四、結(jié)構(gòu)特點,具有貯存加工所需刀具的刀庫 刀庫用于儲存刀具，并根據(jù)要求將各工序所用的刀具運(yùn)送到取刀位置。 具有自動裝卸刀具的機(jī)械手 在加工中心機(jī)床上刀具的自動更換，多數(shù)借助機(jī)械手來進(jìn)行。 具有主軸準(zhǔn)停機(jī)構(gòu)、刀桿自動夾緊松開機(jī)構(gòu)和刀柄切屑自動清除裝置 這是加工中心機(jī)床主軸部件中三個主要組成部分，也是加工中心機(jī)床能夠順利地實現(xiàn)自動換刀所需具備的結(jié)構(gòu)保證。 具有自動排屑、自動潤滑和自動報警的系統(tǒng)等。,16,行業(yè)實操,五、典型部件結(jié)構(gòu)（1）,主軸箱結(jié)構(gòu) 在第三章“數(shù)控機(jī)床的典型部件”這一章中，我們從主要構(gòu)成、刀具自動夾緊機(jī)構(gòu)工作原理、切屑清除裝置和主軸準(zhǔn)停裝置工作原理等方面詳細(xì)地討論了JC

9、S-018A主軸部件的結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)的功能，這里不再作敘述。,17,行業(yè)實操,五、典型部件結(jié)構(gòu)（2）,自動換刀裝置（ATC）（1） 自動換刀過程 如圖所示表達(dá)了刀庫上刀具、主軸上刀具和機(jī)械手的相對位置關(guān)系。上一工序加工完畢，主軸處于“準(zhǔn)?！蔽恢?，由自動換刀裝置換刀，其過程如下：,18,行業(yè)實操,五、典型部件結(jié)構(gòu)（3）,自動換刀裝置（ATC）（2） 刀套下轉(zhuǎn)90 本機(jī)床的刀庫位于立柱左側(cè)，刀具在刀庫中的安裝方向與主軸垂直，如圖7-24所示。換刀之前，刀庫2轉(zhuǎn)動將待換刀具5送到換刀位置，之后把帶有刀具5的刀套4向下翻轉(zhuǎn)90，使得刀具軸線與主軸軸線平行。 機(jī)械手轉(zhuǎn)75 如K向視圖所示，在機(jī)床切削加工時，

10、機(jī)械手1的手臂中心線與主軸中心到換刀位置的刀具中心的連線成75,該位置為機(jī)械手的原始位置。機(jī)械手換刀的第一個動作是順時針轉(zhuǎn)75，兩手爪分別抓住刀庫上和主軸3上的刀柄。,19,行業(yè)實操,五、典型部件結(jié)構(gòu)（4）,自動換刀裝置（ATC）（3） 刀具松開 機(jī)械手抓住主軸刀具的刀柄后，刀具的自動夾緊機(jī)構(gòu)松開刀具。 械手拔刀 機(jī)械手下降，同時拔出兩把刀具。 交換兩刀具位置 機(jī)械手帶著兩把刀具逆時針轉(zhuǎn)180（從K向觀察），使主軸刀具與刀庫刀具交換位置。 機(jī)械手插刀 機(jī)械手上升，分別把刀具插入主軸錐孔和刀套中。 刀具夾緊 刀具插入主軸錐孔后，刀具的自動夾緊機(jī)構(gòu)夾緊刀具。 液壓缸復(fù)位 驅(qū)動機(jī)械手逆時針轉(zhuǎn)180的

11、液壓缸復(fù)位，機(jī)械手無動作。 機(jī)械手逆轉(zhuǎn)75 機(jī)械手逆轉(zhuǎn)75，回到原始位置。 刀套上轉(zhuǎn)90 刀套帶著刀具向上翻轉(zhuǎn)90，為下一次選刀做準(zhǔn)備。,20,行業(yè)實操,自動換刀過程示意圖例,21,行業(yè)實操,換刀過程詳解圖例,22,行業(yè)實操,五、典型部件結(jié)構(gòu)（5）,刀庫的結(jié)構(gòu)（1） 如圖所示是機(jī)床盤式刀庫的結(jié)構(gòu)簡圖。如圖a所示，當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后，直流伺服電動機(jī)1接通，其運(yùn)動經(jīng)過十字聯(lián)軸器2、蝸桿4、蝸輪3傳到如圖b所示的刀盤14，刀盤帶動其上面的16個刀套13轉(zhuǎn)動，完成選刀工作。每個刀套尾部有一個滾子11，當(dāng)待換刀具轉(zhuǎn)到換刀位置時，滾子11進(jìn)入撥叉7的槽內(nèi)。同時氣缸5的下腔通壓縮空氣（如圖a所示），活

12、塞桿6帶動撥叉7上升，放開位置開關(guān)9，用以斷開相關(guān)的電路，防止刀庫、主軸等有誤動作。如圖b所示，撥叉7在上升的過程中，帶動刀套繞著銷軸12逆時針向下翻轉(zhuǎn)90，從而使刀具軸線與主軸軸線平行。,23,行業(yè)實操,JCS-018A刀庫結(jié)構(gòu)圖例,24,行業(yè)實操,五、典型部件結(jié)構(gòu)（6）,刀庫的結(jié)構(gòu)（2） 刀套下轉(zhuǎn)90后，撥叉7上升到終點，壓住定位開關(guān)10，發(fā)出信號使機(jī)械手抓刀。刀套的結(jié)構(gòu)如圖所示。,25,行業(yè)實操,JCS-018A刀套結(jié)構(gòu)圖例,26,行業(yè)實操,五、典型部件結(jié)構(gòu)（7）,機(jī)械手結(jié)構(gòu) （1） 本機(jī)床上使用的換刀機(jī)械手為回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手，其動作全部由液壓驅(qū)動。如圖所示，主要由以下部件構(gòu)成： 驅(qū)

13、動裝置 分別是機(jī)械手回轉(zhuǎn)75的液壓缸18，用于拔刀、裝刀的液壓缸15，交換刀具的（機(jī)械手旋轉(zhuǎn)180）液壓缸20。 傳動裝置 齒輪4、11，齒條17、19，連接盤5，傳動盤10，機(jī)械手臂軸16。其中只有傳動盤與軸16為花鍵連接，并能隨軸16上下移動，能夠直接隨軸16旋轉(zhuǎn)，其余的齒輪或連接盤必須借助于傳動盤才能夠旋轉(zhuǎn)。 行程控制裝置 包括擋環(huán)2、6、12，行程開關(guān)1、3、7、9、13、14。 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 機(jī)械手21。,27,行業(yè)實操,JCS-018A機(jī)械手傳動結(jié)構(gòu)示意圖例,28,行業(yè)實操,五、典型部件結(jié)構(gòu)（8）,機(jī)械手結(jié)構(gòu) （2） 在自動換刀過程中，機(jī)械手要完成抓刀、拔刀、交換主軸上和刀庫上的刀具位

14、置、插刀、復(fù)位等動作。如前面介紹刀庫結(jié)構(gòu)時所述，當(dāng)?shù)短紫蛳罗D(zhuǎn)90后，壓下上行程位置開關(guān)，發(fā)出機(jī)械手抓刀信號。此時，機(jī)械手21的手臂中心線與主軸中心到換刀位置的刀具中心的連線成75位置，液壓缸18右腔通壓力油，活塞桿推著齒條17向左移動，使得齒輪11轉(zhuǎn)動。,29,行業(yè)實操,五、典型部件結(jié)構(gòu)（9）,機(jī)械手結(jié)構(gòu) （3） 抓刀動作結(jié)束時，齒條17上的擋環(huán)12壓下位置開關(guān)14，發(fā)出拔刀信號，于是液壓缸15的上腔通壓力油，活塞桿推動機(jī)械手臂軸16下降拔刀。在軸16下降時，傳動盤10隨之下降，其下端的銷子8插入連接盤5的銷孔中，連接盤5和其下面的齒輪4也是用螺釘聯(lián)接的，它們空套在軸16上。當(dāng)拔刀動作完成后，

15、軸16上的擋環(huán)2壓下位置開關(guān)1，發(fā)出換刀信號。這時液壓缸20的右腔通壓力油，活塞桿推著齒條19向左移動，使齒輪4和連接盤5轉(zhuǎn)動，通過銷子8，由傳動盤帶動機(jī)械手轉(zhuǎn)180，交換主軸上和刀庫上的刀具位置。,30,行業(yè)實操,五、典型部件結(jié)構(gòu)（10）,機(jī)械手結(jié)構(gòu) （4） 換刀動作完成后，齒條19上的擋環(huán)6壓下位置開關(guān)9，發(fā)出插刀信號，使油缸15下腔通壓力油，活塞桿帶著機(jī)械手臂軸上升插刀，同時傳動盤下面的銷子8從連接盤5的銷孔中移出。插刀動作完成后，軸16上的擋環(huán)壓下位置開關(guān)3，使液壓缸20的左腔通壓力油，活塞桿帶著齒條19向右移動復(fù)位，而齒輪4空轉(zhuǎn)，機(jī)械手無動作。齒條19復(fù)位后，其上擋環(huán)壓下位置開關(guān)7，

16、使液壓缸18左腔通壓力油，活塞桿帶著齒條17向右移動，通過齒輪11使機(jī)械手反轉(zhuǎn)75復(fù)位。機(jī)械手復(fù)位后，齒條17上的擋環(huán)壓下位置開關(guān)13，發(fā)出換刀完成信號，使刀套向上翻轉(zhuǎn)90，為下次選刀做好準(zhǔn)備。同時機(jī)床繼續(xù)執(zhí)行后面的操作。,31,行業(yè)實操,五、典型部件結(jié)構(gòu)（11）,機(jī)械手結(jié)構(gòu) （5） 如圖所示為機(jī)械手抓刀部分的結(jié)構(gòu)，它主要由手臂1和固定其兩端的結(jié)構(gòu)完全相同的兩個手爪7組成。手爪上握刀的圓弧部分有一個錐銷6，機(jī)械手抓刀時，該錐銷插入刀柄的鍵槽中。當(dāng)機(jī)械手由原位轉(zhuǎn)75抓住刀具時，兩手爪上的長銷8分別被主軸前端面和刀庫上的擋塊壓下，使軸向開有長槽的活動銷5在彈簧2的作用下右移頂住刀具。機(jī)械手拔刀時，

17、長銷8與擋塊脫離接觸，鎖緊銷3被彈簧4彈起，使活動銷頂住刀具不能后返，這樣機(jī)械手在回轉(zhuǎn)180。時，刀具不會被甩出。當(dāng)機(jī)械手上升插刀時，兩長銷8又分別被兩擋塊壓下，鎖緊銷從活動銷的孔中退出，松開刀具，機(jī)械于便可反轉(zhuǎn)75復(fù)位。,32,行業(yè)實操,機(jī)械手的手臂和手爪圖例,33,行業(yè)實操,五、典型部件結(jié)構(gòu)（12）,進(jìn)給裝置（1） 如圖所示為工作臺的縱向（X向）伺服進(jìn)給系統(tǒng)，該系統(tǒng)由脈寬調(diào)速直流伺服電動機(jī)1驅(qū)動，采用無鍵連接方式用鎖緊環(huán)將運(yùn)動傳至十字滑塊聯(lián)軸節(jié)2的左連接件。聯(lián)軸節(jié)的右連接件與滾珠絲杠3用鍵相連，滾珠絲杠螺母副采用雙螺母（螺母4、7）結(jié)構(gòu)，并采用墊片消除絲杠與螺母之間的間隙，雙螺母安裝在螺母

18、座上，并通過螺母座與工作臺連接驅(qū)動工作臺移動。,34,行業(yè)實操,工作臺橫向（X軸）伺服進(jìn)給裝置圖例,35,行業(yè)實操,五、典型部件結(jié)構(gòu)（13）,進(jìn)給裝置（2） 滾珠絲杠直徑為40，導(dǎo)程為10。左支承為成對的向心推力球軸承，精度為D級，背靠背安裝，大口向外，承受徑向和軸向雙向載荷。預(yù)緊力為1000N。右支承為一向心球軸承，外圈軸向不定位，僅承受徑向載荷，絲杠升溫后可向右伸長。這種結(jié)構(gòu)較簡單，但軸向剛度比兩端軸向固定方式低。 在垂向（Z向）伺服進(jìn)給系統(tǒng)中，由于滾珠絲杠沒有自鎖能力，為了保證主軸箱能夠停止在所需要的位置上，在電動機(jī)上加有制動裝置。當(dāng)電動機(jī)停轉(zhuǎn)時，切斷電磁線圈的電流，由彈簧壓緊摩擦片使其制動。,36,行業(yè)實操,五、典型部件結(jié)構(gòu)（14）,基礎(chǔ)部件（1） 加工中心的基礎(chǔ)包括立柱、床身和工作臺。本機(jī)床的立柱為封閉的箱型結(jié)構(gòu)，如圖所示。立柱承受兩個方向的彎矩和扭矩，故其截面形狀近似地取為正方形。立柱的截面尺寸較大，內(nèi)壁設(shè)置有較高的豎向筋和橫向環(huán)形筋，剛度較大。,37,行業(yè)實操,立柱結(jié)構(gòu)圖例,38,行業(yè)實操,五、典型部件結(jié)構(gòu)（15）,基礎(chǔ)部件（2） 該機(jī)床是在工作臺不升降式銑床的基礎(chǔ)上設(shè)計的，工作臺和滑座