加工中心的結(jié)構(gòu)和構(gòu)成
加工中心有各種類型,雖然外形結(jié)構(gòu)各異,但總體上是由以下幾大部分組成规学。
⑴ 基礎(chǔ)部件
由床身辫扯、立柱和工作臺等大件組成橡周,它們是加工中心結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)部件。這些大件有鑄鐵件侄突,也有焊接的鋼結(jié)構(gòu)件膊向,它們要承受加工中心的靜載荷以及在加工時的切削負載,因此必須具備更高的靜動剛度涎狐,也是加工中心中質(zhì)量和體積最大的部件糙娃。
⑵ 主軸部件
由主軸箱、主袖電動機憎抡、主軸和主軸軸承等零件組成端杂。主軸的啟動、停止等動作和轉(zhuǎn)速均由數(shù)控系統(tǒng)控制性湿,并通過裝在主軸上的刀具進行切削纬傲。主軸部件是切削加工的功率輸出部件,是加工中心的關(guān)鍵部件肤频,其結(jié)構(gòu)的好壞嘹锁,對加工中心的性能有很大的影響。
∽殴⑶ 數(shù)控系統(tǒng)
由 CNC 裝置、可編程序控制器米同、伺眼驅(qū)動裝置以及電動機等部分組成.是加工中心執(zhí)行順序控制動作和控制加工過程的中心.
『取⑷ 自動換刀裝置 (ATC)
加工中心與一般數(shù)控機床的顯著區(qū)別是具有對零件進行多工序加工的能力,有一套自動換刀裝置面粮。
1少孝、加工中心對結(jié)構(gòu)的要求
⑴ 具備更高的靜動剛度
加工中心價格昂貴熬苍,其加工費用比傳統(tǒng)機床要高得多稍走,這就要求必須采取措施大幅度地壓縮單件加工時間。壓縮單件加工時間包括兩個方面:一方面是新型刀具材料的發(fā)展柴底,使切削速度成倍地提高现辰,大大縮短了切削時回;另一方面牺闪,采用自動換刀系統(tǒng)托捆,加快裝夾變換等操作,這又大大減少了輔助時間扼漓。這些措施大幅度地提高了生產(chǎn)率媒卑,獲得了好的經(jīng)濟效益,然而醒屠,也明顯地增加了機床的負載及運轉(zhuǎn)時間经馍。另外,機床床身橘谐、導(dǎo)軌父绿、工作臺、刀架和主軸箱等部件的結(jié)構(gòu)剛度將影響它們本身的幾何精度及因變形所產(chǎn)生的誤差.所有這些因素都要求數(shù)控機床具有更高的靜剛度潜狭。
切削過程中的振動不僅直接影響零件的加工精度和表面質(zhì)量茄敲,還會降低刀具壽命,影響生產(chǎn)率谭央。而加工中.心又是連續(xù)作業(yè)狠持,不可能在加工中作人為調(diào)整(如改變切削用量或改變刀具的幾何角度)來消除或減少振動疟位,因此,還必須提高加工中心的動剛度喘垂。
在設(shè)計加工中心結(jié)構(gòu)時甜刻,考慮到這些因素,其基礎(chǔ)大件通常采用封閉箱形結(jié)構(gòu)正勒,合理地布且加強筋板以及加強各部件的接觸剛度得院,有效地提高了機床的靜剛度。另外章贞,調(diào)整構(gòu)件的質(zhì)盤可能改變系統(tǒng)的自振頻率祥绞,增加阻尼可以改善機床的阻尼特性.是提高機床動剛度的有效措施.
⑵ 有更小的熱變形
加工中心在加工中受切削熱鸭限、摩擦熱等內(nèi)外熱源的影響蜕径,各部件將發(fā)生不同程度的熱變形,這將影響工件的加工精度败京。由于加工中心的主軸轉(zhuǎn)速兜喻、進給速度及切削量等都大于傳統(tǒng)機床,而且工藝過程自動化冒侧,常常是連續(xù)加工硫缓,因而產(chǎn)生的熱里也多于傳統(tǒng)機床,這就要求必須采取措施減少熱變形對加工精度的影響阿赞。主要措施有:對發(fā)熱源采取有效的液冷恭隧、風冷等方法來控制溫升;改善機床結(jié)構(gòu)萄尽,使構(gòu)件的熱變形發(fā)生在非誤差敏感方向上记辖。例如臥式加工中心的立柱采用框式雙立柱結(jié)構(gòu).左右對稱,熱變形對主軸軸線產(chǎn)生垂直方向的平移倡照,它可以由坐標修正量進行補償苗圃,減少發(fā)熱,盡可能將熱源從主機中分離出去声屯。
”顾恰⑶ 運動件間的摩擦小并消除傳動系統(tǒng)間隙
加工中心工作臺的位移最以脈沖當童作為它的最小單位,在對刀去园、工件找正等情況下裤础,工作臺常以極低的速度運動。這就要求工作臺能對數(shù)控裝置發(fā)出的指令作出準確響應(yīng)蜓谋,它與運動件的摩擦特性有關(guān)梦皮。加工中心采用滾動導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌,滾動導(dǎo)軌和加壓導(dǎo)軌的靜摩擦力較小,并且在潤滑油的作用下剑肯,它們的摩擦力隨運動速度的提高而加大捧毛,這就有效地避免了低速爬行現(xiàn)象,從而使加工中心的運動平穩(wěn)性和定位精度都有所提高让网。進給系統(tǒng)中采用滾珠絲杠代替滑動絲杠呀忧,也是基于同樣的道理.另外,采用脈沖補償裝置進行螺距補償溃睹,消除了進給傳動系統(tǒng)的間隙而账,也有的機床采用無間隙傳動副。
∫蚱⑷ 壽命高泞辐、精度保持性好
良好的潤滑系統(tǒng)保證了加工中心的壽命,導(dǎo)軌竞滓、進給絲杠及主軸部件都采用新型的耐磨材料.使加工中心在長期使用過程中能夠保持良好的精度铛碑。
⑸ 宜人性
加工中心采用多主軸势纺、多刀架及自動換刀裝置,一次裝央完成名工序的加工息队,節(jié)省了大量裝卡換刀時間演茂。由于不需要人工操作,故采用了封閉或半封閉式加工沿硕,使人機界面明快件银、干凈、協(xié)調(diào)依特。機床各部分的互鎮(zhèn)能力強郊片,可防止事故發(fā)生,改善了操作者的觀察契畔、操作和維護條件焚惰,并設(shè)有緊急停車裝置,以避免發(fā)生憊外事故.所有操作都集中在一個操作面板上课丢,一目了然蛆存,減少了誤操作。
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