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立式加工中心Z轴进给装置设计

发布时间:2022-05-11 03:51:46

1. 立式加工中心的设计特点和要求有哪些

与数控系统,检测设备,驱动器,机械传动链,以及强大的伺服电机五行,杂志和自动换刀用,它数控铣床,数控镗床,功能数控钻孔相结合,近年来加工中心已经有许多转折点再次几乎所有处理操作中心完成回转体零件。

2. 立式加工中心直线工作台横向进给系统的设计

步进电机+滚珠丝杠+步进电机驱动器+计算机(高精度)。
步进电机+普通丝杠+步进电机驱动器+计算机(一般精度)。
伺服电机+滚珠丝杠+伺服电机驱动器+计算机(高精度+大功率)。
伺服电机+普通丝杠+伺服电机驱动器+计算机(一般精度+大功率)。
价格依次是较高、中等、最高、高

3. 各种立式、卧式、五轴加工中心各部分结构的形式种类及特点

CNC车床分为卧式和立式车床,还有就是简易数控车床。

卧式数控车床,定义方式为主轴是水平放置,主要进给轴有两个轴(X、Z),主轴前端以锥度端面定位联结卡盘或车削夹具,卡盘及夹具需做严格的动平衡,否则机床主轴会产生振颤。卡盘有液压、手动之分,有三爪、四爪、多爪和花盘等各个分类。

主轴与主轴电机的联结方式基本上分为两种,一、同步带传动;二、齿轮箱传动。同步带传动一般用于较小型的车床,为满足机床切削的功率要求,电机功率会选择大一些的;转速一般会超过4000RPM,多用于要求转速较高的有色金属及较小的轴类零件加工。齿轮箱传动多用于大型机台,用户的加工需要用到较大的切削扭力,或者客户的加工要求是以车代磨的方式。转速一般不会超过4000RPM,多用于重型切削或大型轴类零件的加工。

床身设计一般有:鞍型、方箱底座、30°斜背、45°斜背设计。

刀塔部分,常见的形式有液压、电动刀塔两种,刀位一般分10刀位和12刀位(特大型机床除外),刀具接口有标准的刀方、圆柱接口也有Coromant的Capto接口。含有标准的切削液接口。

应用,此类机床用途广泛,涵盖的行业很多。例如:汽车、摩托车工业的曲轴、凸轮轴、传动轴等零件;汽轮机转子;航空、航天用轴类零件;机床行业的轴类零件等等。

立式数控车床,定义位主轴为垂直放置。主要进给轴有两个轴,主轴安装介面以花盘为主。

主轴箱同样分两种方式,因加工对象不同,主轴功率一般较大。

床身设计为立式结构,大型数控立车会做门型设计,方便加工。

立车刀库类似加工中心刀库,车削头接口有BT或其它形式,可自动换刀。

应用,此类机床主要用于车削盘类零件,例如:火车机车的车轮、方向架等;发电机组端盖等;汽车、摩托车轮毂、刹车盘等…

加工中心的种类较多,有立式、卧式、龙门、落地镗铣、多轴加工中心。

卧式加工中心,目前国内多见国外品牌,主轴水平放置,主轴转速不同使用不同刀具接口,ISO40主轴转速10000RPM以下一般选择BT、ISO、DIN69871等,8000~15000RPM可以选择BBT、HSK;15000RPM以上应选择HSK,CAPTO。ISO50主轴划分方式为转速6000RPM以下;6000~10000RPM;10000RPM以上。ISO4015000转、ISO5010000RPM以上一般使用电主轴,即主轴就是电机转子,功率较大,润滑采用油气润滑。对于低转速机床,电机采用同步带联结或齿轮箱联结,也有直联式结构。

机床结构一般情况下分为两种:正T型和倒T型,正T型结构是X轴动柱,倒T型结构是Z轴动柱。需要注意的是Y轴在工作台面上有一段范围是加工的盲区。

工作台形式一般标准为点阵螺孔台面,也有使用T型槽的工作台。双工作台,台面小于800x800mm的采用旋转式交换方式,台面大于800X800mm采用直进式交换方式。更大的台面就只有一个工作台。

刀库形式有刀盘式和链式交换臂方式,刀库容量有60、80、120、160、180…可根据客户需求选择。

应用,此类机床多用于加工汽车、摩托车发动机缸体、缸盖、变速器壳体;制动钳、制动泵;箱体类零部件;压缩机的壳体;大型模具的模架、型腔较深的中大型模具…

立式加工中心,主轴垂直放置,目前国内有大量的台湾产品及进口欧美设备,也有相当多的国产品牌在同一个市场竞争,近两年来有民营企业也参与进来,使此类机床销售市场成为国内最竞争的市场。每年国内需求量约为4500~5000台。机床主轴接口的划分方式与卧式加工中心基本相同。

机床结构从侧面看为C型结构,此种结构只适合Y轴小于1200mm,如大于此数值,因主轴头部悬伸过长,会造成主轴头部刚性不足,在加工时会产生振颤现象,所以一般情况下可以看到X轴行程较大的立式加工中心,Y向行程较大的很少看到。从轴向运动方式来区分的话,大至分为定柱式、动柱式和全动柱式。定柱式为传统机床结构,立柱固定于底座之上,X轴Y轴相互垂直重叠安装与立柱前面。此种方式对机床的三轴驱动电机功率要求不高,轴向运动对机床的控制系统有较迅速的相应,比较容易解决机床爬行问题。动柱式为工作台只做X或Y向运动,相应的立柱会做Y或X向运动。这种设计方式对立柱的驱动电机有较大的功率要求。全动柱式设计为工作台固定,立柱固定于X、Y轴上,此种结构对X、Y轴的驱动电机功率要求较大,所以机床相对较小,一般多会安装双工作台,可以附加旋转交换工作台。

机床刀库多见斗笠式和双向换刀臂方式,也有头部圆盘式换刀方式。斗笠式换刀一般用于对换刀频率、换刀时间要求不高的加工,双向换刀臂的刀库换刀速度快,刀具重量可以用到较大。头部圆盘式换刀方式对机床要求较高,多用于进口高级立式加工中心,如设计合理,换刀效率极高。

工作台有点阵式螺孔和T型槽两种类型,针对大批量的零部件生产,小型机床也可以选配交换工作台。交换方式有旋转式和直进式,直进式中分齿轮齿条和油压驱动摆臂两种方式。

应用,此类机床为泛用型机床的代表,它广泛应用于涉及到金属切削领域的各行各业,随着工业产品的生产方式向多品种小批量的生产方式转变,此类机床需求量会不断攀升,众多机床厂商甚至为了适应市场需求对标准设备进行转机化改造,接受非标定制。

龙门型加工中心,此类机床的定义为机床主轴立式放置。主轴划分方式与卧式加工中心相同。

机床结构,机床立柱为双立柱,Y轴为横梁,与立柱成门型结构,Z轴与主轴箱一起沿门型横梁移动,此类设备因是门型结构,所以机床的Y轴行程可以做到很大,解决了立式加工中心Y轴行程局限。此类机床从X轴行程600mm到几十米,行程跨度极大,如在主轴头部安装角度头,机床就称为龙门五面体加工机,可以做到一次装夹加工五面。对大型设备的基础结构件的加工精度有很好的保障。

相对小型的机器,工作台可移动,使用T型槽。大型机床为定工作台,立柱移动,也是使用T型槽。

刀库,机床刀库在机床侧面,一般是链式刀库,换刀臂换刀。特殊的是角度头也可以自动更换。

应用,龙门机床多用在需要大型零件加工的场所,如:造船工业结构件的加工,机床业基础件的加工,汽车业覆盖件模具的加工,大型水压机模具的加工,纺织机械行业大型机架的加工等等,因门型结构的稳定性,在小型高精度模具加工中也会选择此类结构,如加工电脑接插件模具,树脂镜片注塑模具等等。

落地镗铣床,此类机床为卧式主轴,主轴功率一般很大,采用齿轮箱传动,机床主轴转速不会太高。主轴接口多用ISO的接口形式。

机床结构,机床同样根据X轴行程大小不同制造成定柱式和动柱式,机床Y轴滑轨装于立柱侧面;Z轴侧挂于立柱侧面,因其形状颇似枕头,故称之为滑枕,在滑枕内有一可伸出、缩进的主轴头,称之为W轴,轴径较细,行程比Z轴行程略小。这种结构主要解决了在机械加工中,很多零件是较为深孔或干涉较多的难加工问题。

小型机床的工作台是T型槽结构,因工作台较小,所以有的机床工作台可以分度。大型机床工作台为定工作台,立柱移动。

落地镗铣床一般不装刀库,也有用户装刀库,但刀库装刀数量不多。

应用,此类机床多用于难加工的大型机架类零件,要求主轴悬伸较长。例如:一些机器的主轴箱的加工,大型船用发动机的加工等等。

多轴加工中心,此类机床驱动轴多为五轴或以上轴数,国内目前所见多为欧洲产品。机床一般较小,功率大小一般。主轴接口一般采用HSK、CAPTO形式。主轴转速较高,一般在10000RPM以上。

机床结构,以五轴机床为例,此种机床主结构类似于立式加工中心的结构,一般机床较小,除正常的X、Y、Z三轴外还有旋转轴,A、B、C轴,常见的有工作台可沿X、Y平面(B轴),Y、Z平面(A轴)同时旋转做千分之一分度,立柱为全动柱形式;或者,工作台可沿X、Y平面,主轴沿X、Z平面(C轴)在一定角度内连续摆动。 这样可以根据不同的加工需要,选择不同联动轴的机床。

工作台一般为圆形,成十字花盘结构,便于装夹被加工零件。

刀库,多见双向换刀臂结构。

应用,此类机床多用于高精密机床零部件的加工,特别是针对有复杂曲面的零件加工,可以有很好的效果。例如:航空、航天工业中飞机、火箭的零部件,兵器工业的常规武器零部件;飞机发动机的叶轮,各类发电机组的动力叶轮的加工等等。

多功能机床,常见的有车铣复合加工机床、车削中心和特殊用途机床。

车铣复合加工中心,主轴部分有卧式的车床轴,结构与车床主轴类似,可做普通车削主轴应用,功率较大,车床轴上安装有分度装置,可进行千分之一度连续分度,类似于CNC转台的共用。另外机床还安装有一铣主轴,一般刀具接口为BT、HSK、CAPTO等,可做普通铣削主轴使用,功率等级一般略小于立式加工中心。刀具通过主柄转接可安装车削刀具、旋转刀具,铣削轴可沿几个方向移动(X、Y、Z)。

一般车铣复合机床,安装车铣轴,也有机床同时加装车削通用刀塔,即机床同时会安装车刀塔和双向换刀臂刀库。可根据不同的加工需求选择不同的刀塔或铣削轴加工。

应用,该类机床因价格较为昂贵且技术含量较高,目前国内所见大部分为国外产品,主要用于复杂轴类零件的加工上,减少了复杂轴类零件加工的装夹次数,有效保证了零部件的加工精度。例如:枪支中的枪栓部件、纺织机械中的纺丝轴、飞机的起落架轴等等。

车削中心,主轴和车铣复合机床具有同样的结构功能,作为主切削轴,轴电机功率较大。机床没有铣削轴。

刀塔,此类机床刀塔称为动力刀塔,即刀塔内含有动力传动机构,除使用普通车削刀具外,还可以通过安装动力刀头安装铣削刀具,但因结构设计的限制,动力刀塔的功率都偏小,只能做小量的铣削工作,并且机床有的没有Y轴,即使安装有Y轴,轴向精度也较差。

应用,此类机床介于CNC车床和车铣复合加工机床之间,在车铣复合机床成熟应用之前一直用来加工复杂轴类零件,但因其应用上的局限性,目前已逐渐被车铣复合机床所代替,一般被用来加工复杂但精度要求不高的小型零部件。例如:汽车转向节球头保持架等等。

特殊用途机床,简单讲一下,目前还有多立柱机床,多主轴机床和利用模糊控制理论来控制机床运动的新型机床。

多立柱机床顾名思义即机床有多个立柱,可同时对零件进行加工,例如:上海磁悬浮的轨道梁,因其单个轨道梁就有60m长,但因磁浮列车高速运行时在转弯的时候对轨道的运动曲面要求很高。所以就有了专门设计的轨道加工机。

多主轴机床,目前有双主轴加工中心,双主轴双刀塔车床等金属切削机床,多用于大批量生产时使用。

模糊控制运动的机床,目前运用较少,从直观上看机床的主轴即运动轴象一个六脚的蜘蛛,可自由旋转加工。可以参见COROMANT图像资料。

机床分类可见投影。

数控系统,数控系统的好坏直接影响模具的加工精度,对刀具的使用也至关重要。目前大多数机床厂商都使用SIEMENS、FANUC的数控系统,即使有的厂家没有打出这两家的商标,实际上他们也是使用数控系统厂家的基础模块,在增加了与机床相匹配的二次开发的数控功能之后,取了自己的名字推向市场。

数控系统的计算功能直接影响机床的运动控制精度。如,机床在加工模具的过程中,轴向运动的控制精度和运动的顺畅性至关重要,这需要控制系统有很高的计算能力。如果机床在加工模具的时候,加减速和转角加减速对正确描述加工路径非常重要,解决好这两个难题,加工出的模具曲面才会最接近理论值。而我们刀具在平滑、稳定、均匀的切削使用环境中才可以减少磨损、保持精度。

4. 立式加工中心Z轴是怎样加高的

通常情况厂家只会给把立柱加高,通常不会超过150MM,这样你主轴鼻端至工作台距离也随之加高相应的高度。当然越高刚性就会有所下降,理论上加高后的加工精度会有所波动,产品要求不是非常高的精度还是可以保证。(能否告知三轴有效加工行程和你初步选用的机型)

如果想把导轨和丝杠加长,这样厂家必然要把立柱加高加大,完全可以说是专机。这样成本必然会高很多,正规厂家是不愿意做类似工作的!

5. 加工中心的进给机构设计

一般普通的线轨加工中心进给率是丝杆的螺距乘以伺服马达的最大转速。考虑的因素比较多,如线轨;硬轨;工作台的重量;鞍座,这只是个人观点。

6. 立式加工中心Z轴移动靠什么装置控制

一般采用伺服马达和缓存氮气装置。移动量是伺服马达的编码器来控制的。

7. 立式加工中心的主运动是什么进给运动有哪些

主运动是主轴的旋转运动
进给运动有x,y,z这三个坐标轴移动的切削运动(这3个坐标轴由于零件的形状,走刀方法不一样可能会不同时移动)
希望希望对你有所帮助

8. 立式加工中心主轴组件的机构设计 提纲怎么写

装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度,数控技术及装备是发展高新技术产业和尖端工业(如:信息技术及其产业,生物技术及其产业,航空、航天等国防工业产业)的使能技术和最基本的装备。制造技术和装备是人类生产活动的最基本的生产资料,而数控技术则是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术,以提高制造能力和水平,提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资,不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业,而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。

数控机床技术的发展自1953年美国研制出第一台三坐标方式升降台数控铣床算起,至今已有53年历史了。20世纪90年开始,计算机技术及相关的微电子基础工业的高速发展,给数控机床的发展提供了一个良好的平台,使数控机床产业得到了高速的发展。我国数控技术研究从1958年起步,国产的第一台数控机床是北京第一机床厂生产的三坐标数控铣床。虽然从时间上看只比国外晚了几年,但由于种种原因,数控机床技术在我国的发展却一直落后于国际水平,到1980年我国的数控机床产量还不到700台。到90年代,我国的数控机床技术发展才得到了一个较大的提速。目前,与

国外先进水平相比仍存在着较大的差距。

总之,大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

1 概述

1.1 加工中心的发展状况

1.1.1 加工中心的国内外发展

对于高速加工中心,国外机床在进给驱动上,滚珠丝杠驱动的加工中心快速进给大多在40m/min以上,最高已达到90m/min。采用直线电机驱动的加工中心已实用化,进给速度可提高到80~100m/min,其应用范围不断扩大。国外高速加工中心主轴转速一般都在12000~25000r/min,由于某些机床采用磁浮轴承和空气静压轴承,预计转速上限可提高到100000r/min。国外先进的加工中心的刀具交换时间,目前普遍已在1s左右,高的已达0.5s,甚至更快。在结构上,国外的加工中心都采用了适应于高速加工要求的独特箱中箱结构或龙门式结构。在加工精度上,国外卧式加工中心都装有机床精度温度补偿系统,加工精度比较稳定。国外加工中心定位精度基本上按德国标准验收,行程1000mm以下,定位精度可控制在0.006~0.01mm之内。此外,为适应未来加工精度提高的要求,国外不少公司还都开发了坐标镗精度级的加工中心。

9. 有“网架节点球立式加工中心本体设计-Y、Z轴进给系统设计”资料的吗

暂时没有

10. 立式加工中心的设计需要体现哪些要求

立式加工中心主要适用于加工板类、盘类、模具及小型壳体类复杂零件。立式加工中心能完成铣、镗削、钻削、攻螺纹和用切削螺纹等工序。其价格昂贵,其加工费用比传统机床要求得多,这就要求必须采取措施大幅度地压缩单件加工时间。良好的设计有利于立式加工中心的加工效率及加工质量。
1、具备更高的静动风度。立式加工中心价格昂贵,其加工费用比传统机床要求得多,这就要求必须采取措施大幅度地压缩单件加工时间。压缩单件的加工时间包括两个这方面一方面是新型刀具材料的发展,例切削速度成倍地提高,大大经官复原职切削时间;另一方面,采用自动换刀系统,加快装夹变换等操作,这又大大减少了辅助时间。这些措施大幅度地提高了生产率,获得了好的经济效益,然而,也明显地增加了机床的负载及运转时间。在设计加工中心结构时,考虑到这些因此,其基础大件通常采用封闭箱形结构,合理布置加强筋板以及加强各部件的接触风度,有效地提高了机床的静风度。另外,调整构件的质量可能改变系统的自振频率,增加阻尼可以改善机床的阻尼特性,是提高机床动风度的有效措施。
2、具备静刚度。机床床身、导轨、工作台、刀架和主轴箱等部件的结构刚度将影响它他本身的几何精度及因变形所产生的误差。所有这些因素都要求数控机床具有更高的静刚度。切削过程中的振动不仅直接影响零件的加工精度和表面质量,还会降低刀具寿命,影响生产率。而加工中心又是连续作业,不可能在加工中做人为调整(如改变切削用量或改变刀具的几何角度)来消除或减少振动,因此,还必须提高加工中心的动刚度。
3、有更小的热变形。加工中心在加工中受切削热、摩擦热等内外热源的影响,各部件将发生不同程度的热变形,这将影响工件的加工精度。由于加工中心的主轴转速、进给速度及切削量等都大于传统机床,而且工艺过程自动化,常常是连续加工,因而产生的热量也多采取有效的液冷、购冷等方法控制温升;改善机床结构,使构件的热变形发生在非误差敏感方向上。例如卧式加工中心的立柱采用框式双立柱结构,左右对称,热变形对主轴轴线产生升起方向的平移,它可以由坐标修正是进行补偿,减少发热,尽可能将热源从主机中分离出去。
4、运动件间的摩擦小并削除传动系统间隙。加工中心工作台的位移量以脉冲当量作为最小单位,在对刀等情况下,工作台常以极低的速度运动。这就要求工作台能对数控装置发出的指令作出准确响应,它与运动件的摩擦特性有关,加工中心采用滚动导轨,滚动导轨和静压导轨的静摩擦力较小,并且在润滑油的作用下,它们的摩擦力随运动速度的提高而减小,这就有效地避免了低速爬行现象,从而使加工中心的运动平衡性和定位精度都有所提高。进给系统中采用滚珠丝杠代替滑动丝杠,也是基于同样的道理。另外,采用脉冲补偿装置进行螺距补偿,削除了进给传动系统的间隙,也有的机床采用无间隙传动副。
5、寿命高、精度保持性好。良好的润滑系统保证了立式加工中心的寿命,导轨、进给丝杠及主轴部件都采用新型的耐磨材料,使加工中心在长期使用过程中能够保持良好的精度。
6、人性化设计。加工中心采用主轴、多刀架及自动换刀装置,一次装夹完成多工序的加工,节省了大量装夹换刀时间。由于不需要人工操作,采用了封闭或半封闭式加工,使人机界面明快、干净、协调。机床各互锁能力强,可防止事故发生,改善了操作者的观察、操作和维护条件,并设有紧急停车装置,以避免发生意外事故,所有操作都集中在一个操作面板上,一目了然便于操作。

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