消費(fèi)者行為學(xué) 第3版 課件學(xué)習(xí)項(xiàng)目5 數(shù)控銑床與加工中心結(jié)構(gòu)分析

數(shù)控機(jī)床精品課件學(xué)習(xí)項(xiàng)目五數(shù)控銑床與加工中心結(jié)構(gòu)分析任務(wù)一數(shù)控銑床項(xiàng)目分解任務(wù)二加工中心概述任務(wù)三立式加工中心任務(wù)四臥式加工中心任務(wù)一數(shù)控機(jī)床的選用

任務(wù)目標(biāo)

任務(wù)內(nèi)容通過學(xué)習(xí)，掌握數(shù)控銑床的加工范圍，了解XKA5750型數(shù)控銑床的布局，理解其傳動系統(tǒng)圖，掌握數(shù)控銑床的基本結(jié)構(gòu)和組成，主傳動和進(jìn)給傳動的結(jié)構(gòu)特征，升降臺自動平衡裝置的工作原理及調(diào)整等。主要介紹數(shù)控銑床的加工范圍，布局及主要技術(shù)參數(shù)，機(jī)床傳動結(jié)構(gòu)及調(diào)整，機(jī)床傳動系統(tǒng)圖，升降臺自動平衡裝置的工作原理調(diào)整。

（1）平面類零件平面類零件是指加工平面與水平面的夾角為定角的零件。這類零件的特點(diǎn)是，各個加工表面是平面，或可以展開為平面，如圖5-1中的曲線輪廓面M和斜平面P以及圓臺側(cè)平面N。一、數(shù)控銑床的工藝范圍和分類1、數(shù)控銑床的工藝范圍圖5-1平面類零件（2）變斜角類零件

變斜角類零件是指加工面與水平面的夾角呈連續(xù)變化的零件，如圖5-2所示。其加工面不能展開為平面，但在加工中，銑刀圓周與加工面接觸的瞬間為一直線。一、數(shù)控銑床的工藝范圍和分類1、數(shù)控銑床的工藝范圍圖5-2變斜角類零件（3）曲面類零件

曲面類零件是指加工面為空間曲面的零件，如圖5-3所示。其特點(diǎn)是加工平面不能展開為平面，且加工面與銑刀始終為點(diǎn)接觸。

一、數(shù)控銑床的工藝范圍和分類1、數(shù)控銑床的工藝范圍圖5-3曲面類零件（1）立式數(shù)控銑床

立式數(shù)控銑床的主軸軸線垂直于水平面，是數(shù)控銑床中最常見的一種布局形式，應(yīng)用范圍最廣泛。立式數(shù)控銑床主要用于水平面內(nèi)的型面加工，增加數(shù)控分度頭后，可在圓柱表面上加工曲線溝槽。（2）臥式數(shù)控銑床

臥式數(shù)控銑床的主軸軸線平行于水平面，主要用于垂直平面內(nèi)的各種型面加工，配置萬能數(shù)控轉(zhuǎn)盤后，還可以對工件側(cè)面上的連續(xù)回轉(zhuǎn)輪廓進(jìn)行加工，并能在一次安裝后加工箱體零件的四個表面。通常采用增加數(shù)控轉(zhuǎn)盤來實(shí)現(xiàn)四軸或五軸加工。（3）立臥兩用式數(shù)控銑床

立臥兩用式數(shù)控銑床的主軸軸線方向可以變換，既可以進(jìn)行立式加工，又可以進(jìn)行臥式加工，使用范圍更大，功能更強(qiáng)。若采用數(shù)控萬能主軸（主軸頭可以任意轉(zhuǎn)換方向），就可以加工出與水平面成各種角度的工件表面；若采用數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，還能對工件實(shí)現(xiàn)除定位面外的五面加工。

一、數(shù)控銑床的工藝范圍和分類2．?dāng)?shù)控銑床的分類二、數(shù)控銑床的基本組成與技術(shù)參數(shù)1．機(jī)床的組成圖5-4XKA5750數(shù)控立式銑床1—底座2—伺服電動機(jī)3、14—行程限位擋鐵4—強(qiáng)電柜5—床身6—橫向限位開關(guān)7—后殼體8—滑枕9—萬能銑頭10—數(shù)控柜11—按鈕站12—縱向限位開關(guān)13—工作臺15—伺服電動機(jī)16—升降滑座圖5-5主軸立式和臥式位置工作臺面積（寬×長）500mm×1600mm工作臺縱向行程1200mm滑枕橫向行程700mm工作臺垂直行程500mm主軸錐孔ISO50主軸端面到工作臺面距離50～550mm主軸中心線到床身立導(dǎo)軌面距離28～728mm主軸轉(zhuǎn)速50～2500r/min進(jìn)給速度：縱向（X向）6～3000mm/min

橫向（Y向）6～3000mm/min垂直（Z向）3～1500mm/min快速移動速度：縱向、橫向6000mm/min垂直3000mm/min主軸電動機(jī)功率11kW進(jìn)給電動機(jī)扭矩：縱向、橫向9.3N·m

垂直13N·m潤滑電動機(jī)功率60W冷卻電動機(jī)功率125W機(jī)床外形尺寸（長×寬×高）2393mm×2264mm×2180mm控制軸數(shù)3(可選四軸)最大同時控制軸數(shù)3最小設(shè)定單位0.001mm/0.0001英寸插補(bǔ)功能直線/圓弧編程功能多種固定循環(huán)、用戶宏程序程序容量64K顯示方法9英寸單色CRT一、數(shù)控銑床的工藝范圍和分類2．機(jī)床的技術(shù)參數(shù)圖5-6是XKA5750數(shù)控銑床的傳動系統(tǒng)圖。主運(yùn)動是銑床主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，由裝在滑枕后部的主軸交流伺服電動機(jī)驅(qū)動，電動機(jī)的運(yùn)動通過速比為1：2.4的一對弧齒同步齒形帶輪傳到滑枕的水平軸Ⅰ上，再經(jīng)過萬能銑頭的兩對弧齒錐齒輪副（33/34、26/25）將運(yùn)動傳到主軸IV。轉(zhuǎn)速范圍為50～2500r/min(電動機(jī)轉(zhuǎn)速范圍120～6000r/min)。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速在625r/min（電動機(jī)轉(zhuǎn)速在1500r/min）以下是為恒轉(zhuǎn)矩輸出；主軸轉(zhuǎn)速在625～1875r/min內(nèi)為恒功率輸出；超過1875r/min后輸出功率下降，轉(zhuǎn)速到2500r/min時，輸出功率下降到額定功率的1/3。三、XKA5750數(shù)控銑床機(jī)床傳動系統(tǒng)1．主傳動系統(tǒng)圖5-6XKA5750數(shù)控銑床傳動系統(tǒng)圖工作臺的縱向（X向）進(jìn)給和滑枕的橫向（Y向）進(jìn)給傳動系統(tǒng)，是由交流伺服電動機(jī)通過速比為1：2的一對同步圓弧齒形帶輪，將運(yùn)動傳動至導(dǎo)程為6mm的滾珠絲杠。升降臺的垂直（Z向）進(jìn)給運(yùn)動為交流伺服電動機(jī)通過速比為1：2的一對同步齒形帶輪將運(yùn)動傳到軸Ⅶ，再經(jīng)過一對弧齒錐齒輪傳到垂直滾珠絲杠上，帶動升降臺運(yùn)動。垂直滾珠絲杠上的弧齒錐齒輪還帶動軸Ⅸ上的錐齒輪，經(jīng)單向超越離合器與自鎖器相連，防止升降臺因自重而下滑。一、數(shù)控銑床的工藝范圍和分類2．進(jìn)給傳動系統(tǒng)四、XKA5750數(shù)控銑床主要部件1．萬能銑頭部件結(jié)構(gòu)圖5-7萬能銑頭部件結(jié)構(gòu)1—鍵2—連接盤3—法蘭4、6、23、24—T形螺栓5—后殼體7—鎖緊螺釘8—螺母9—角接觸球軸承10—隔套11—角接觸球軸承12—前殼體13—軸承14—半圓環(huán)墊片15—法蘭16、17—螺釘18—端面鍵19、25—推力圓柱滾子軸承20、26—滾針軸承21、22、27—錐齒輪一、數(shù)控銑床的工藝范圍和分類2．工作臺縱向傳動機(jī)構(gòu)圖5-8工作臺縱向傳動機(jī)構(gòu)1、3、10—螺母2—絲杠4—工作臺5—限位擋鐵6、7、8—軸承9、15—螺釘11、19—同步齒形帶輪12—法蘭盤13—墊片14—同步齒形帶16—外錐環(huán)17—端蓋20—交流伺服電動機(jī)一、數(shù)控銑床的工藝范圍和分類3．升降臺傳動機(jī)構(gòu)及自動平衡機(jī)構(gòu)圖5-9升降臺升降傳動部分1—交流伺服電動機(jī)2、3—齒形帶輪4、18、24—螺母5、6—隔套7、8、12—錐齒輪9—深溝球軸承10—角接觸球軸承11—滾子軸承13—滾子14—外環(huán)15、22—摩擦環(huán)16、25—螺釘17—端蓋19—碟形彈簧20—防轉(zhuǎn)銷21—星輪23—支承套一、數(shù)控銑床的工藝范圍和分類4．?dāng)?shù)控回轉(zhuǎn)工作臺圖5-10立臥式數(shù)控回轉(zhuǎn)臺1—夾緊液壓缸2—活塞3—拉桿4—工作臺5—彈簧6—主軸孔7—工作臺導(dǎo)軌面8—底座9、10—信號開關(guān)11—脈沖發(fā)生器12—觸頭13—油腔14—?dú)庖恨D(zhuǎn)換裝置15—活塞桿16—法蘭盤17—直流伺服電動機(jī)18、24—螺釘19—齒輪20—蝸輪21—蝸桿22—定位鍵23—螺紋套25—螺母圖5-10

工作時，首先氣液轉(zhuǎn)換裝置14中的電磁換向閥換向，使其中的氣缸左腔進(jìn)氣，右腔排氣，氣缸活塞桿15向右退回，油腔13及管路中的油壓下降，夾緊液壓缸1上腔減壓，活塞2在彈簧的作用下向上運(yùn)動，拉桿3松開工作臺。同時觸頭12退回，松開夾緊信號開關(guān)9，壓下松開信號開關(guān)10。此時伺服電動機(jī)17開始驅(qū)動工作臺回轉(zhuǎn)（或分度）。工作臺回轉(zhuǎn)完畢（或分度到位），氣液轉(zhuǎn)換裝置14中的電磁閥換向，使氣缸右腔進(jìn)氣，左腔排氣，活塞桿15向左伸出，油腔13、油管及液壓缸1上腔的油壓增加，使活塞2壓縮彈簧5，拉桿3下移，將工作臺壓緊在底座8上，同時觸頭12在油壓作用下向外伸出，放開松開信號開關(guān)10，壓下夾緊信號開關(guān)9。工作臺完成一個工作循環(huán)時，零位信號開關(guān)（圖中未畫出）發(fā)信號，使工作臺返回零位。手搖脈沖發(fā)生器11可用于工作臺的手動微調(diào)

任務(wù)二加工中心概述

任務(wù)目標(biāo)

任務(wù)內(nèi)容通過學(xué)習(xí)，了解加工中心的特點(diǎn)及其組成結(jié)構(gòu)，了解加工中心的分類。主要介紹加工中心的特點(diǎn)和分類，加工中心的發(fā)展方向（1）提高加工質(zhì)量

工件一次裝夾，即可實(shí)現(xiàn)多工序集中加工，大大減少多次裝夾所帶來的誤差。另外，由于是數(shù)控加工，較少依賴操作者的技術(shù)水平，可得到相當(dāng)高的穩(wěn)定精度。（2）縮短加工準(zhǔn)備時間

加工中心既然可以頂替多臺通用機(jī)床，那么加工一個零件所需準(zhǔn)備時間，是每臺加工單元所損耗的準(zhǔn)備時間之和。從這個意義上說，加工中心的準(zhǔn)備時間顯然短得多。另外，由于是數(shù)控加工，不必準(zhǔn)備專用鉆模等工藝裝備，可以大大節(jié)省準(zhǔn)備時間。（3）減少刀具費(fèi)

把分散設(shè)置在通用機(jī)床上的備用刀具，集中在加工中心刀庫上，有可能用最少量的刀具，實(shí)現(xiàn)公共有效利用。這樣既提高刀具利用率，又減少了刀具數(shù)量。一、加工中心的特點(diǎn)、分類1．加工中心的特點(diǎn)（4）最少的勞務(wù)成本

由NC裝置實(shí)現(xiàn)多工序加工的信息集約化和一人多臺管理，以及用工作臺自動托盤交換裝置（AutomaticPalletChanger簡稱APC）等輔助裝置，實(shí)現(xiàn)夜間無人運(yùn)轉(zhuǎn)。這些都可縮減直接勞務(wù)費(fèi)。另外，由于工序集中，工件搬運(yùn)和質(zhì)量檢查工作量都大為減少，這就使間接勞務(wù)費(fèi)最少。

（5）設(shè)備利用率高

加工中心設(shè)備利用率為通用機(jī)床的幾倍。另外，由于工序集中，容易適應(yīng)多品種、中小批量生產(chǎn)。一、加工中心的特點(diǎn)、分類1．加工中心的特點(diǎn)（1）按機(jī)床形態(tài)分類

1）臥式加工中心指主軸軸線為水平狀態(tài)的加工中心。通常都帶有可進(jìn)行分度回轉(zhuǎn)運(yùn)動的正方形分度工作臺。2）立式加工中心指主軸軸線為垂直狀態(tài)的加工中心。工作臺通常是長方形，且無分度回轉(zhuǎn)功能。3）龍門式加工中心形狀與龍門銑床相似，但它的功能遠(yuǎn)比龍門銑床多。它除了帶有自動換刀裝置，還帶可更換的主軸頭附件，數(shù)控裝置的軟件功能相當(dāng)齊全，能夠一機(jī)多用。一、加工中心的特點(diǎn)、分類2．加工中心的分類（2）按立柱是否移動分類

1）固定立柱式適用于小型加工中心。平面上的兩個坐標(biāo)移動是由工作臺和溜板來實(shí)現(xiàn)。由于立柱固定在床身上，就便于把刀庫、電柜等裝在立柱上，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。2）移動立柱式通常見于大、中型加工中心。為了避免大尺寸工作臺在溜板兩端極限位置上發(fā)生翹曲和大溜板加工難的問題，采用了立柱在床身上沿前后方向移動，而工作臺則在床身上沿左右方向移動的形式，從而減少了溜板和結(jié)構(gòu)的多層，有利于提高機(jī)床精度。3）立柱作平面二坐標(biāo)移動式，這種形式的加工中心，工作臺不做移動動作，而平面上的二坐標(biāo)移動，均由立柱來實(shí)現(xiàn)。因?yàn)楣ぷ髋_不移動，這種加工中心比較適用于柔性自動線等自動生產(chǎn)系統(tǒng)。一、加工中心的特點(diǎn)、分類2．加工中心的分類（3）按自動換刀形式分類

1）帶刀庫、機(jī)械手換刀的加工中心。這是加工中心最普遍采用的形式。加工中心的自動換刀裝置（AutomaticToolChanger簡稱ATC）是由刀庫和換刀機(jī)械手組成。2）無機(jī)械手的加工中心。采用40號以下刀柄的小型加工中心，有的就沒有換刀機(jī)械手，換刀是通過刀庫和主軸箱的配合動作來完成。3）轉(zhuǎn)塔刀庫式加工中心。一般在小型立式加工中心上，有采用轉(zhuǎn)塔刀庫形式的。它主要以孔加工為主。一、加工中心的特點(diǎn)、分類2．加工中心的分類（1）提高主軸轉(zhuǎn)速

近些年來，加工中心的主軸轉(zhuǎn)速普遍提高。中、小型加工中心的主軸最高轉(zhuǎn)速大部分提高到5000～6000r／min，有的加工中心己達(dá)到40000r／min。為此，在主軸軸承的材料、結(jié)構(gòu)、潤滑方式，主軸組件的結(jié)構(gòu)，電機(jī)的冷卻防振措施等方面都進(jìn)行了大量工作。例如某些高速加工中心的主軸采用了陶瓷滾動體軸承，潤滑方式采用了油氣潤滑以及主軸系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的動平衡等。

（2）提高進(jìn)給速度

一般的加工中心，進(jìn)給速度可達(dá)1～2m／min，快速移動速度已達(dá)33m／min，逐步靠近50m／min。為了實(shí)現(xiàn)高速，數(shù)控裝置可進(jìn)行快速處理。例如采用數(shù)控高速轉(zhuǎn)換器，將數(shù)據(jù)快速傳遞；采用32位的計算機(jī)數(shù)控裝置等。在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面也相應(yīng)地采取了措施，例如采用大導(dǎo)程滾珠絲杠和滾動導(dǎo)軌等。驅(qū)動元件采用交流伺服電機(jī)也有利于提高伺服進(jìn)給的速度。

二、加工中心的發(fā)展1．高速度（3）縮短輔助時間

縮短輔助時間包括縮短換刀時間、刀具移近或離開工件的時間及工件裝卸時間等。現(xiàn)在許多小型加工中心的換刀時間達(dá)到1～2s，有的己縮短到0.5s。快移速度又有所提高，以縮短刀具移近或離開工件的時間。移動式立柱比十字運(yùn)動雙層工作臺更便于操作者接近工件，故較大的加工中心多采用移動式立柱。用傳感器測量工件尺寸，比手工測量自動化程度高，還有利于節(jié)省時間和提高精度。采用工序更加集中的加工中心，使工件在一次裝卡中完成更多的工序，可以減少工件裝卸的時間。例如，有的加工中心，主軸可以轉(zhuǎn)位，既可立式，又可臥式，并配有回轉(zhuǎn)工作臺，一次裝夾可加工五個表面。切削加工時，采用合適的冷卻方式，防止切屑進(jìn)入機(jī)床的運(yùn)動部位，使機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)可靠等，都是充分發(fā)揮機(jī)床性能，提高生產(chǎn)率的措施。二、加工中心的發(fā)展1．高速度一般情況下，加工中心的加工精度可達(dá)IT7級，經(jīng)過努力可以達(dá)到IT6級。鏜孔加工時，如提高主軸組件的剛度和精度，其加工孔徑公差可達(dá)IT4級。提高加工中心加工精度的主要措施是提高編程時的圓弧插補(bǔ)精度、機(jī)床定位精度和精度補(bǔ)償技術(shù)。世界許多國家都在進(jìn)行機(jī)床運(yùn)動和負(fù)載變形誤差以及機(jī)床熱誤差的軟件補(bǔ)償技術(shù)的研究，有的可消除此類誤差的60％。二、加工中心的發(fā)展2．高精度為了進(jìn)一步提高自動化程度，加工中心的硬件和軟件采取了許多改進(jìn)措施。例如采用對話系統(tǒng)，可使操作方便、操作時間短、檢驗(yàn)及時以及差錯率少。許多加工中心設(shè)自動交換托盤，工件用人工裝在托盤上。工作時，把托盤送到工作臺上，定位、夾緊，進(jìn)行加工。托盤至少兩個，一個在工作臺上工作，另一個在機(jī)外裝卸工件，工作結(jié)束后交換。這就可使裝卸工件的時間與加工時間重合。有的加工中心有6個或8個托盤，一次裝好，依次自動交換。機(jī)床可長期無人看管，自動地工作?，F(xiàn)代加工中心配備越來越多的各種附件，以進(jìn)一步增加加工中心的功能。例如，新型的加工中心可供選擇的附件有：工件自動測量裝置、尺寸調(diào)整裝置和鏜刀檢驗(yàn)裝置以及刀具破損監(jiān)測裝置等。后者是應(yīng)用聲發(fā)射的檢測方法，利用刀具在斷裂瞬間發(fā)生的超聲波來判知刀具的破損，以便及時采取措施。二、加工中心的發(fā)展3．高度自動化任務(wù)三立式加工中心

任務(wù)目標(biāo)

任務(wù)內(nèi)容通過學(xué)習(xí)，掌握J(rèn)CS—018型立式加工中心的結(jié)構(gòu)，掌握J(rèn)CS—018型立式加工中心的主軸結(jié)構(gòu)和刀庫結(jié)構(gòu)，掌握J(rèn)CS—018型立式加工中心的換刀裝置和過程。主要介紹JCS—018型立式加工中心的基本結(jié)構(gòu)和布局，機(jī)床的主軸箱結(jié)構(gòu)和刀具的加緊裝置和換刀機(jī)構(gòu)，JCS—018型立式加工中心的主要部件。

一、立式加工中心基本布局和結(jié)構(gòu)形式圖5-11立式加工中心基本布局和結(jié)構(gòu)1—切屑箱2—X軸伺服電機(jī)3—Z軸伺服電機(jī)4—主軸電機(jī)5—主軸箱6—刀庫7—數(shù)控柜8—操縱面板9—驅(qū)動電柜10—工作臺11—滑座12—立柱13—床身14—冷卻水箱15—間歇潤滑油箱16—機(jī)械手中型加工中心應(yīng)用最普遍的形式是單柱水平刀庫布局（圖5-11），它是立式加工中心的基本布局形式。這種形式加工空間寬闊，外形整齊，刀庫易于擴(kuò)張。由機(jī)械手完成換刀。一、立式加工中心基本布局和結(jié)構(gòu)形式圖5-12垂直刀閘式布局圖5-13龍門式布局垂直刀閘式布局多用于小型和經(jīng)濟(jì)型立式加工中心（圖5-12），刀庫掛在立柱左側(cè)，一般不設(shè)機(jī)械手，由刀庫的擺動和主軸箱沿水平軸的移動實(shí)現(xiàn)直接交接。這種布局的機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單，但刀庫容量受布局方式限制。龍門式布局（圖5-13）因其結(jié)構(gòu)剛性好，容易實(shí)現(xiàn)熱對稱設(shè)計，多用于大型立式加工中心，也可用于中小型精密加工中心。二、JCS—018型立式加工中心的組成與技術(shù)參數(shù)1．JCS—018型立式加工中心組成

圖5-14JCS—018A立式加工中心結(jié)構(gòu)外觀圖1—機(jī)床床身2—橫向（前后Y軸）滑座3—縱向（左右x軸）工作臺4—X軸伺服電機(jī)5—立柱6—數(shù)控柜7—回轉(zhuǎn)刀庫8—機(jī)械手9—主軸箱10—操作面板11—驅(qū)動電柜工作臺外形尺寸（工作面）1200mm×450mm（1000mm×320mm）工作臺T形槽數(shù)×槽寬18×3工作臺左右（x軸）行程750mm工作臺前后（Y軸）行程400mm主軸箱上下行程（z軸）470mm主軸端面到工作臺面的距離主軸錐孔180～650mm主軸轉(zhuǎn)速45～4500r/min主軸電動機(jī)5.5／7.5kW快速移動速度X軸、Y軸Z軸14m／min進(jìn)給速度（X、Y、Z軸）10m／min進(jìn)給驅(qū)動電機(jī)（X、Y、Z軸）1～400mm／min刀庫容量16把選刀方式任選最大刀具尺寸（長度X直徑）100╳ф300mm最大刀具質(zhì)量8kg刀庫電動機(jī)1.4kW工作臺允許負(fù)載500kg滾珠絲杠尺寸（x、y、z軸）Φ40mm×10mm鉆孔能力（一次鉆出）Φ32mm攻螺紋能力M24mm銑削能力110cm3／mln定位精度±0.012mm／300mm重復(fù)定位精度±0.006mm氣源5～7MPa機(jī)床質(zhì)量5000kg占地面積3280mm×2300mm二、JCS—018型立式加工中心的組成與技術(shù)參數(shù)2．主要技術(shù)參數(shù)JCS—018A型立式加工中心的傳動系統(tǒng)如圖5-15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(shí)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旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。各種運(yùn)動的驅(qū)動電機(jī)均為無級調(diào)速。三、JCS－018A立式加工中心的主傳動系統(tǒng)及主軸箱結(jié)構(gòu)圖5-15JCS—018A型立式加工中心傳動系統(tǒng)圖三、JCS－018A立式加工中心的主傳動系統(tǒng)及主軸箱結(jié)構(gòu)1．主傳動系統(tǒng)圖5-16功率轉(zhuǎn)矩特性JCS—018A型立式加工中心要求主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩為200N·m，此時帶輪傳動比為1:2，所以電動機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩應(yīng)達(dá)到100N·m，為此選擇了12型交流變頻調(diào)速電動機(jī)。這種電動機(jī)在30min過載運(yùn)轉(zhuǎn)時最大輸出轉(zhuǎn)矩為95.5N·m，功率為15KW；連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時最大輸出轉(zhuǎn)矩為70N·m，功率為11KW。該機(jī)床要求主軸30min過載運(yùn)轉(zhuǎn)最大輸出功率為7.5KW，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)輸出額定功率為5.5kW，因此，所選擇電動機(jī)基本滿足了輸出轉(zhuǎn)矩要求，但功率比需要的大一倍。這種電動機(jī)在1500～4500r/min運(yùn)轉(zhuǎn)時為恒功率輸出，此時30min過載運(yùn)轉(zhuǎn)最大輸出功率為15KW，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)輸出額定功率為11kW。如前所述，機(jī)床要求主軸30min過載運(yùn)轉(zhuǎn)最大輸出功率為7.5KW，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)輸出額定功率為5.5kW，為電動機(jī)轉(zhuǎn)速為1500～4500r/min時對應(yīng)輸出功率的一半，所以計算轉(zhuǎn)速也可以下降一半，恒功率輸出時最低轉(zhuǎn)速為750r/min。相應(yīng)地，當(dāng)主軸帶傳動比為1:2時的計算轉(zhuǎn)速為375r/min，30min過載運(yùn)轉(zhuǎn)最大輸出轉(zhuǎn)矩為191N·m，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)最大輸出轉(zhuǎn)矩為140N·m，如圖5-16所示。圖中，虛線為主軸功率轉(zhuǎn)矩輸出特性曲線，實(shí)線為電動機(jī)功率轉(zhuǎn)矩輸出特性曲線。主電動機(jī)經(jīng)兩級多楔帶輪驅(qū)動主軸。當(dāng)經(jīng)帶輪副直徑為ф183.6mm/ф183.6mm傳動時，主軸轉(zhuǎn)速n為45～1500～4500r/min；當(dāng)經(jīng)帶輪副直徑為ф119mm/ф239mm傳動時，n為22.5～750～2250r/min。無級調(diào)速，三個數(shù)字分別為最低、額定和最高轉(zhuǎn)速。傳動帶來采用一次成形的三聯(lián)帶。三、JCS－018A立式加工中心的主傳動系統(tǒng)及主軸箱結(jié)構(gòu)2．主軸準(zhǔn)停裝置JCS－018A機(jī)床采用的是電氣式主軸準(zhǔn)停裝置，即用磁力傳感器檢測定向。主軸的準(zhǔn)停裝置如圖5-17所示，主軸的尾部安裝有發(fā)磁體，它隨主軸轉(zhuǎn)動，在距發(fā)磁體外緣1～2mm處，固定了一個磁傳感器，它與主軸驅(qū)動裝置相連。主軸定向的指令由數(shù)控發(fā)出后，主軸便處于定向狀態(tài)，當(dāng)發(fā)磁體上的判別孔轉(zhuǎn)到對準(zhǔn)磁傳感器上的基準(zhǔn)槽時，主軸立即停止。圖5-17主軸的準(zhǔn)停裝置四、JCS－018A立式加工中心的進(jìn)給傳動系統(tǒng)圖5-18工作臺X軸進(jìn)給系統(tǒng)1—伺服電動機(jī)2—十字滑塊連軸節(jié)3—滾珠絲杠4—左螺母5—鍵6—半圓墊片7—右螺母8—螺母座圖5-18為工作臺的縱向（X軸）伺服進(jìn)給系統(tǒng)。該系統(tǒng)由伺服電動機(jī)1，經(jīng)十字滑塊聯(lián)軸節(jié)2，滾珠絲杠3驅(qū)動工作臺。滾珠螺母就固定在工作臺上。反饋裝置裝在電動機(jī)內(nèi)，與電動機(jī)軸聯(lián)接。十字滑塊聯(lián)軸節(jié)難免有間隙，現(xiàn)已趨淘汰，改用撓性聯(lián)軸節(jié)和波紋管聯(lián)軸節(jié)。聯(lián)軸節(jié)2與電動機(jī)軸，靠錐形鎖緊環(huán)摩擦聯(lián)接。錐形鎖緊環(huán)見圖5-18下方的小圖。每套兩環(huán)，內(nèi)環(huán)為內(nèi)柱外錐，外環(huán)為外柱內(nèi)錐。這里共用了兩套，把內(nèi)、外環(huán)軸向壓緊，外環(huán)因錐面而脹大，內(nèi)環(huán)因錐面而收縮?？磕Σ涟演S與外套（聯(lián)軸節(jié)）聯(lián)在一起。用這個辦法不用開鍵槽，沒有間隙，電動機(jī)軸與絲杠，可相對轉(zhuǎn)任意角。五、JCS－018A立式加工中心的自動換刀裝置圖5-19刀庫結(jié)構(gòu)簡圖1—伺服電動機(jī)2—十子滑塊聯(lián)軸節(jié)3—蝸輪4—蝸桿5—?dú)飧?—活塞桿7—撥叉8—螺桿9—位置開關(guān)10—定位開關(guān)11—滾子12—銷軸13—刀套14—刀盤（導(dǎo)盤）1．自動換刀裝置五、JCS－018A立式加工中心的自動換刀裝置1．自動換刀裝置圖5-20刀套結(jié)構(gòu)圖1—彈簧2—螺紋套3—球頭銷釘4—刀套5、7—滾子8—銷軸五、JCS－018A立式加工中心的自動換刀裝置1．自動換刀裝置圖5-21機(jī)械手的傳動結(jié)構(gòu)圖1、3、7、9、13、14—行程開關(guān)2、6、12—擋環(huán)4、11—齒輪5—連接盤8—銷子10—傳動盤15—升降液壓缸16—機(jī)械手臂軸17、19—齒條18、20—轉(zhuǎn)位液壓缸21—機(jī)械手五、JCS－018A立式加工中心的自動換刀裝置1．自動換刀裝置圖5-22換刀過程示意圖五、JCS－018A立式加工中心的自動換刀裝置1．自動換刀裝置圖5-23機(jī)械手的傳動結(jié)構(gòu)局部示意圖圖5-24機(jī)械手的手臂和手爪1—手臂2、4—彈簧3—鎖緊銷5—活動銷6—錐銷7—手爪8—長銷六、JCS－018A立式加工中心的基礎(chǔ)部件圖5-25立柱結(jié)構(gòu)圖5-26工作臺六、JCS－018A立式加工中心的基礎(chǔ)部件圖5-27滑座七、JCS－018A立式加工中心的氣液控制系統(tǒng)圖5-28氣液轉(zhuǎn)換原理圖任務(wù)四臥式加工中心

任務(wù)目標(biāo)

任務(wù)內(nèi)容通過學(xué)習(xí)，掌握臥式加工中心的基本布局和結(jié)構(gòu)形式，掌握臥式加工中心的組成與技術(shù)參數(shù)，掌握臥式加工中心主軸結(jié)構(gòu)和進(jìn)給傳動機(jī)構(gòu)

主要介紹TH6350臥式加工中心的基本結(jié)構(gòu)和布局，TH6350臥式加工中心的主軸箱結(jié)構(gòu)和刀具的加緊裝置和換刀機(jī)構(gòu)，TH6350臥式加工中心的主要部件。立柱不動式布局的工作臺能實(shí)現(xiàn)兩個方向的進(jìn)給，剛性差，往往用于小型、經(jīng)濟(jì)型臥式加工中心。一、臥式加工中心的基本布局和結(jié)構(gòu)形式1．立柱不動式2．立柱移動式立柱移動式臥式加工中心大體分為兩類。一類是立柱Z向進(jìn)給運(yùn)動，X向運(yùn)動由工作臺或交換工作臺進(jìn)行，利于提高床身和工作臺的剛性，立柱進(jìn)給時，有利于保證對加工孔的直線性和平行性。另一類是立柱雙向移動式，即立柱安裝在十字拖板上，進(jìn)行Z向及X向運(yùn)動，適用于大型工件加工。立柱移動式臥式加工中心的最大優(yōu)點(diǎn)就是工作臺能夠適應(yīng)不同的工件進(jìn)行柔性組合，它可以用長工作臺和圓工作臺，也可用交換工作臺，由于機(jī)床的前、后床身可以分離，故在加工大型工件時，不安置工作臺也可以，特別適合組成柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元。一、臥式加工中心的基本布局和結(jié)構(gòu)形式3．滑枕式滑枕式臥式加工中心的主軸箱大多數(shù)均采用側(cè)掛式，滑枕帶動刀具前、后運(yùn)動，如圖5-29所示。這類機(jī)床最大的優(yōu)點(diǎn)是滑枕運(yùn)動代替了立柱工作的運(yùn)動，從而使工件以良好的固定狀態(tài)接受切削加工。解決好滑枕懸臂的自重平衡是保證切削精度的關(guān)鍵。圖5-29滑枕式結(jié)構(gòu)二、臥式加工中心的組成與技術(shù)參數(shù)1．TH6350臥式加工中心的基本組成圖5-30TH6350臥式加工中心的基本組成1—主軸箱2—刀庫3—Y向?qū)к?—轉(zhuǎn)臺5—X向運(yùn)動副6—底座X軸行程650mmY軸行程650mmZ軸行程670mm主軸鼻端至工作臺面距離240-910mm主軸中心至工作臺面距離0-650mm快速移動（X/Y/Z）24000mm/min切削進(jìn)給速度1-5000mm/min回轉(zhuǎn)工作臺尺寸500X500mm回轉(zhuǎn)工作臺最大承重500kg回轉(zhuǎn)工作臺T型槽數(shù)/寬度/間距6/14/80主軸最高轉(zhuǎn)速2400或6000r/min主軸電機(jī)功率7.5/11kw主軸前端錐度BT50刀庫容量24把刀庫類型圓盤式最大刀具直徑Φ127/Φ178mm刀具最大長度300mm刀具最大重量15kg換刀時間3s數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺定位精度±3″數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺重復(fù)定位精度±1″二、JCS—018型立式加工中心的組成與技術(shù)參數(shù)2．主要技術(shù)參數(shù)三、臥式加工中心的主傳動系統(tǒng)及主軸結(jié)構(gòu)1．主軸箱的結(jié)構(gòu)圖5-31TH6350加工中心主軸箱結(jié)構(gòu)為了增加轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)距，主傳動采用齒輪變速傳動方式。主軸轉(zhuǎn)速分為低速區(qū)域和高速區(qū)域。低速區(qū)域傳動路線是：交流主軸電動機(jī)經(jīng)彈性聯(lián)軸器、齒輪z1、齒輪z2、齒輪z3、齒輪z4、齒輪z5、齒輪z6到主軸。高速區(qū)域傳動路線是：交流主軸電動機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器及牙嵌離合器、齒輪z5、齒輪z6到主軸。變換到高速擋時，由液壓活塞推動撥叉向左移動，此時主軸電動機(jī)慢速旋轉(zhuǎn)，以利于牙嵌離合器嚙合。主軸電動機(jī)采用FANUC交流主軸電動機(jī)，主軸能獲得的最大轉(zhuǎn)矩為490N·m；主軸轉(zhuǎn)速范圍為28～3150r／min，低速為28～733r／min，高速區(qū)為733～3150r／min；低速時傳動比為1：4.75，高速時傳動比1：1。主軸錐孔為IS050，主軸結(jié)構(gòu)采用了高精度、高剛性的組合軸承。其前軸承由3182120雙列短圓柱滾子軸承和2268120推力球軸承組成，后軸承采用46117推力角接觸球軸承，這種主軸結(jié)構(gòu)可保證主軸的高精度。主軸電機(jī)采用交流主軸伺服電機(jī)，調(diào)速范圍寬，恒功率范圍廣。

主軸結(jié)構(gòu)采用高精度、高剛性的組合軸承。其前軸承由雙列圓柱滾子軸承和推力球軸承組成，后軸承采用角接觸球軸承，這種結(jié)構(gòu)保證了主軸高精度和強(qiáng)力切削的要求。主軸為非外伸結(jié)構(gòu)，Z向不能作進(jìn)給運(yùn)動，而由立軸移動實(shí)現(xiàn)Z向進(jìn)給。由于主軸懸伸少，所以主軸的抗彎剛度及扭轉(zhuǎn)剛度高，對鏜孔、銑削均很有利。三、臥式加工中心的主傳動系統(tǒng)及主軸結(jié)構(gòu)2．主軸及刀具自動夾緊機(jī)構(gòu)3．主軸準(zhǔn)停當(dāng)機(jī)械手從刀庫取出刀具后，為了能順利地裝入主軸錐孔，必須使主軸準(zhǔn)確停止在固定位置上。同時，當(dāng)?shù)毒咤F柄上的鍵槽裝入時，也必須使主軸前端傳遞扭矩的端鍵停在固定位置。該機(jī)床采用電氣控制方式實(shí)現(xiàn)主軸準(zhǔn)停，控制裝置由發(fā)磁體、傳感器和放大器組成。控制裝置發(fā)出主軸準(zhǔn)停指令后，主軸工作速度轉(zhuǎn)換為低速，然后實(shí)現(xiàn)主軸準(zhǔn)停。四、臥式加工中心的進(jìn)給傳動系統(tǒng)圖5-32X軸進(jìn)給傳動1—伺服電機(jī)2—彈性聯(lián)軸器3—滾珠絲杠4—螺母5—工作臺該機(jī)床X、Y、Z軸三坐標(biāo)進(jìn)給驅(qū)動形式基本相同，現(xiàn)以X坐標(biāo)進(jìn)給驅(qū)動方式說明其傳動過程。如圖5-32所示，伺服電機(jī)1通過彈性聯(lián)軸器2帶動滾珠絲杠3旋轉(zhuǎn)，從而使與工作臺連接的螺母4移動，實(shí)現(xiàn)X軸