數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)及應(yīng)用之加工中心概述課件

1、4.1 概述An overview數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)及應(yīng)用第4章 加工中心Machining center什么是加工中心？加工中心是在普通數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上增加了自動(dòng)換刀裝置及刀庫，并帶有其他輔助功能，從而使工件在一次裝夾后，可以連續(xù)、自動(dòng)完成多個(gè)平面或多個(gè)角度位置的鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、攻絲、銑削等工序的加工，工序高度集中。4.1 加工中心主要加工對(duì)象： 1.箱體類零件 2.復(fù)雜曲面 3.異形件 4.盤、套、板類零件發(fā)動(dòng)機(jī)缸體4.1 加工中心發(fā)動(dòng)機(jī)缸體4.1 加工中心發(fā)動(dòng)機(jī)缸體4.1 加工中心螺旋零件4.1 加工中心葉輪4.1 加工中心人面模型4.1 加工中心手槍模型4.1 加工中心小提琴模型4.1 加工

2、中心加工中心加工銑削加工 鉆削加工 螺紋加工 4.1 加工中心4.1.1 加工中心的特點(diǎn)加工中心包含有自動(dòng)換刀功能的刀庫系統(tǒng)，它能在一臺(tái)機(jī)床上完成由多臺(tái)機(jī)床才能完成的工作。自動(dòng)換刀裝置多工布，工序集中回轉(zhuǎn)工作臺(tái)或可旋轉(zhuǎn)主軸箱一次裝夾，多面（角度）多工序加工自動(dòng)調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和刀具軌跡等參數(shù)交換工作臺(tái)加工與裝卸并行，提高效率刀具壽命的監(jiān)測功能、刀具磨損和損傷的監(jiān)測功能、切削狀態(tài)的監(jiān)測功能、切削異常的監(jiān)測、報(bào)警和自動(dòng)停機(jī)功能，自動(dòng)檢測和自我診斷功能及自適應(yīng)控制功能等加工中心已成為柔性制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)和自動(dòng)化工廠的關(guān)鍵設(shè)備和基本單元。4.1.2 加工中心的工作原理加工中心的工作原理

3、是根據(jù)零件圖紙，制定工藝方案，采用手工或計(jì)算機(jī)自動(dòng)編制零件加工程序，把零件所需的機(jī)床各種動(dòng)作及全部工藝參數(shù)變成數(shù)控程序，并將程序代碼通過輸入裝置存儲(chǔ)到機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)。進(jìn)入數(shù)控系統(tǒng)的信息，經(jīng)過一系列處理和運(yùn)算轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖信號(hào)。一部分信號(hào)送到機(jī)床的伺服系統(tǒng)，通過伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和放大，再經(jīng)過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床有關(guān)零部件，使刀具和工件嚴(yán)格執(zhí)行零件程序所規(guī)定的相應(yīng)運(yùn)動(dòng)。另一部分信號(hào)送到可編程序控制器中用以順序控制機(jī)床的其他輔助動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)刀具自動(dòng)更換。4.1.3 加工中心的組成及系列型譜1-排屑器；2冷卻水箱；3、8機(jī)械手； 4、7刀庫；5-油溫自動(dòng)控制箱；6X軸伺服電機(jī)；9Y軸伺服電機(jī)；10平衡液壓缸；1

4、1立柱；12主軸箱；13分度工作臺(tái)；14工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)；15床身；16液壓油箱；17Z軸伺服電機(jī)；18強(qiáng)電柜；19主軸電機(jī)；20間歇潤滑裝置；21數(shù)控柜；22立柱滑座。加工中心組成基礎(chǔ)部件 由床身、立柱和工作臺(tái)等大件組成，是加工中心的基礎(chǔ)構(gòu)件，它們可以是鑄鐵件，也可以是焊接鋼結(jié)構(gòu)件，均要承受加工中心的靜載荷以及在加工時(shí)的切削載荷。故必須是剛度很高的部件，亦是加工中心質(zhì)量和體積最大的部件。主軸組件 它由主軸電動(dòng)機(jī)、主軸箱、主軸和主軸支承等零部件組成。其起動(dòng)、停止和轉(zhuǎn)動(dòng)等動(dòng)作均由數(shù)控系統(tǒng)控制，并通過裝在主軸上的刀具參與切削運(yùn)動(dòng)，是切削加工的功率輸出部件。主軸是加工中心的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)優(yōu)劣對(duì)加工中

5、心的性能有很大的影響。4.1.3 加工中心的組成及系列型譜控制系統(tǒng) 單臺(tái)加工中心的數(shù)控部分是由CNC裝置、可編程序控制器、伺服驅(qū)動(dòng)裝置以及電動(dòng)機(jī)等部分組成。它們是加工中心執(zhí)行順序控制動(dòng)作和完成加工過程中的控制中心。 伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)的作用是把來自數(shù)控裝置的信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)床移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng),其性能是決定機(jī)床的加工精度、表面質(zhì)量和生產(chǎn)效率的主要因素之一。加工中心普遍采用半閉環(huán)、閉環(huán)和混合環(huán)三種控制方式。4.1.3 加工中心的組成及系列型譜自動(dòng)換刀裝置 它由刀庫、機(jī)械手和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等部件組成。刀庫是存放加工過程所使用的全部刀具的裝置。刀庫有盤式、鼓式和鏈?zhǔn)降榷喾N形式，容量從幾把到幾百把，當(dāng)需換刀時(shí)，根據(jù)

6、數(shù)控系統(tǒng)指令，由機(jī)械手(或通過別的方式)將刀具從刀庫取出裝入主軸中。機(jī)械手的結(jié)構(gòu)根據(jù)刀庫與主軸的相對(duì)位置及結(jié)構(gòu)的不同有多種形式。有的加工中心不用機(jī)械手而利用主軸箱或刀庫的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)換刀。盡管換刀過程、選刀方式、刀庫結(jié)構(gòu)、機(jī)械手類型等各不相同，但都是在數(shù)控裝置及可編程序控制器控制下，由電動(dòng)機(jī)、液壓或氣動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)刀庫和機(jī)械手實(shí)現(xiàn)刀具的選擇與交換。4.1.3 加工中心的組成及系列型譜輔助系統(tǒng) 包括潤滑、冷卻、排屑、防護(hù)、液壓和隨機(jī)檢測系統(tǒng)等部分。輔助系統(tǒng)雖不直接參加切削運(yùn)動(dòng)，但對(duì)加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起到保障作用，因此，也是加工中心不可缺少的部分。自動(dòng)托盤更換系統(tǒng) 有的加工中心為進(jìn)一步

7、縮短非切削時(shí)間，配有兩個(gè)自動(dòng)交換工件托盤，一個(gè)安裝在工作臺(tái)上進(jìn)行加工，另一個(gè)則位于工作臺(tái)外進(jìn)行裝卸工件。當(dāng)完成一個(gè)托盤上的工件加工后，便自動(dòng)交換托盤，進(jìn)行新零件的加工，這樣可減少輔助時(shí)間，提高加工工效。4.1.3 加工中心的組成及系列型譜整機(jī)架構(gòu)支撐各機(jī)構(gòu)及工件的機(jī)構(gòu)。含：立柱、底座、鞍座、工作臺(tái)、主軸頭。4.1.3 加工中心的組成及系列型譜底 座：整臺(tái)機(jī)床的主體，支撐著機(jī)臺(tái)的所有重量4.1.3 加工中心的組成及系列型譜 鞍 座：下面連接著底座，上面連接工作臺(tái)，用于實(shí)現(xiàn)Y軸移動(dòng)等功能 鞍座底座工作臺(tái)4.1.3 加工中心的組成及系列型譜工作臺(tái)：下面連接著鞍座，表面擺放工件、夾具及第四軸等，用于

8、實(shí)現(xiàn)X軸的移動(dòng)等功能4.1.3 加工中心的組成及系列型譜 立 柱：下面連接底座，硬軌或線軌連接主軸頭，上面固定配重?fù)?dān)架、導(dǎo)鏈條及配重塊，側(cè)面還連接刀庫 4.1.3 加工中心的組成及系列型譜 主軸頭：下面與立柱的硬軌或線軌，內(nèi)部裝有主軸，上面還固定主軸馬達(dá)、主軸松刀裝置，用于實(shí)現(xiàn)Z軸移動(dòng)、主軸旋轉(zhuǎn)等功能 4.1.3 加工中心的組成及系列型譜主軸部分基本功能：夾持刀具作旋轉(zhuǎn)來切除工件材料。重要元件：主軸本體、軸承組合、刀具夾持系統(tǒng)。 4.1.3 加工中心的組成及系列型譜主軸傳動(dòng)方式皮帶式：通過皮帶傳動(dòng)齒輪式：帶有變速齒輪直接式：由調(diào)速電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)電主軸4.1.3 加工中心的組成及系列型譜刀柄規(guī)格4

9、.1.3 加工中心的組成及系列型譜 ATC4.1.3 加工中心的組成及系列型譜斗笠式刀庫 4.1.3 加工中心的組成及系列型譜圓盤式刀庫4.1.3 加工中心的組成及系列型譜鏈條式刀庫4.1.3 加工中心的組成及系列型譜進(jìn)給系統(tǒng)滾珠螺桿軸承馬達(dá)座導(dǎo)軌4.1.3 加工中心的組成及系列型譜滾珠絲桿副 直線導(dǎo)軌副4.1.3 加工中心的組成及系列型譜導(dǎo)軌（硬軌）4.1.3 加工中心的組成及系列型譜導(dǎo)軌特性比較4.1.3 加工中心的組成及系列型譜電氣箱：機(jī)臺(tái)電路的控制中心,由NC控制器、電源供應(yīng)器、主軸放大器、伺服放大器、強(qiáng)電板、轉(zhuǎn)接板、小變壓器等等元?dú)饧M成 4.1.3 加工中心的組成及系列型譜NC控制

10、器：類似于電腦的主機(jī)，可進(jìn)行處理、計(jì)算、轉(zhuǎn)換、輸入輸出各種信號(hào)，以及存儲(chǔ)系統(tǒng)資料、用戶資料等等 FANUC三 菱4.1.3 加工中心的組成及系列型譜電源模塊 ：先將3相220V的交流電源，整流為2相300V直流電源，然后再將300V直流電源通過短接銅片傳輸給下一個(gè)伺服單元 。（提供伺服驅(qū)動(dòng)電源及工作電源）4.1.3 加工中心的組成及系列型譜伺服放大器 ：通過伺服馬達(dá)編碼的脈沖信號(hào)經(jīng)伺服放大器放大轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)值信號(hào)，再經(jīng)由NC控制器處理，然后再由放大器又轉(zhuǎn)為脈沖信號(hào)，以達(dá)到控制伺服軸運(yùn)動(dòng)的裝置。FANUC三 菱4.1.3 加工中心的組成及系列型譜I/O板 ：控制信號(hào)輸入輸出的裝置，也是指INPUT、

11、OUPUT的含義三菱4.1.3 加工中心的組成及系列型譜中間繼電器電磁連接器小變壓器24V電源供應(yīng)器繼電器模組保險(xiǎn)絲組一般用于控制小于110V電源的通斷，通過的電流較小將12個(gè)小繼電器集成于一塊電路板上，以提高效率，簡化線路將交流220V電源轉(zhuǎn)換成為直流24V電源的裝置，為系統(tǒng)提供控制電源一般用于控制交流220V電源的通斷，有時(shí)也會(huì)用在主軸高低檔的配線中，其通過的電流較大將220V的交流電源轉(zhuǎn)換成交流110V、100V、22V、19V電源的裝置4.1.3 加工中心的組成及系列型譜轉(zhuǎn)接板 ：與NC輸入輸出、外圍線路連接時(shí)，信號(hào)線PIN口與接點(diǎn)的轉(zhuǎn)換裝置，以集成形式制定的電路板，以簡化線路4.1.

12、3 加工中心的組成及系列型譜華昌剎車器 ：斗笠式換刀時(shí)所用，用于控制刀庫正反轉(zhuǎn)4.1.3 加工中心的組成及系列型譜操作箱：用于控制、執(zhí)行、監(jiān)視機(jī)床的狀態(tài)動(dòng)作的裝置，由顯示器、操作面板、電源開關(guān)等等組成4.1.3 加工中心的組成及系列型譜FANUC系統(tǒng)操作面板4.1.3 加工中心的組成及系列型譜三菱系統(tǒng)操作面板4.1.3 加工中心的組成及系列型譜西門子系統(tǒng)操作面板4.1.3 加工中心的組成及系列型譜手 輪 ：用于慢速控制軸向移動(dòng)的裝置,最小移動(dòng)單位是0.001mm。 4.1.3 加工中心的組成及系列型譜風(fēng)壓電磁閥組： 利用風(fēng)壓來控制、實(shí)現(xiàn)機(jī)床部分功能的裝置，如刀套上下、主軸夾松刀、主軸旋轉(zhuǎn)吹氣等

13、等功能 4.1.3 加工中心的組成及系列型譜主軸馬達(dá) ：受主軸放大器控制,來實(shí)現(xiàn)主軸正反轉(zhuǎn)的功能4.1.3 加工中心的組成及系列型譜伺服馬達(dá) ：受伺服放大器控制，來實(shí)現(xiàn)伺服軸X、Y、Z、B軸移動(dòng)的功能 4.1.3 加工中心的組成及系列型譜切削液馬達(dá) ：用于實(shí)現(xiàn)噴切削液的功能的裝置，以便提 高刀具壽命、工件表面光潔度4.1.3 加工中心的組成及系列型譜液壓站馬達(dá) ：實(shí)現(xiàn)油壓控制機(jī)械動(dòng)作的裝置，如第四軸夾松、刀塔正反轉(zhuǎn)，尾座進(jìn)出等等4.1.3 加工中心的組成及系列型譜排屑機(jī) ：自動(dòng)清理鐵屑的裝置4.1.3 加工中心的組成及系列型譜其他系統(tǒng)簡介第四軸4.1.3 加工中心的組成及系列型譜其他系統(tǒng)簡介對(duì)

14、刀儀4.1.3 加工中心的組成及系列型譜其他系統(tǒng)簡介光學(xué)尺刀長量測4.1.3 加工中心的組成及系列型譜其他系統(tǒng)簡介工件量測4.1.3 加工中心的組成及系列型譜其他系統(tǒng)簡介刀具4.1.3 加工中心的組成及系列型譜4.1.3 加工中心的組成及系列型譜優(yōu)先數(shù)臥式加工中心分度工作臺(tái)的邊長尺寸（mm）320320，400400，500500，630630，800800，10001000，12501250等立式加工中心工作臺(tái)寬度尺寸（mm）/長度按實(shí)際要求而定3201000，4001000，5001000，6301200，8001500等型譜按生產(chǎn)廠家的習(xí)慣或特長銑床型譜，取名為XH，如XH754，XH7

15、16等；鏜床型譜，取名為TH，如TH6350采用國外廠家規(guī)定如SALON3，RE5020等4.1.4 加工中心的分類4.1.4 加工中心的分類1按機(jī)床形態(tài)分類 (1)立式加工中心 其主軸中心線為垂直狀態(tài)設(shè)置，有固定立柱式和移動(dòng)立柱式等兩種結(jié)構(gòu)形式，多采用固定立柱式結(jié)構(gòu)。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，價(jià)格相對(duì)較低，裝夾工件方便，調(diào)試程序容易，應(yīng)用廣泛。 缺點(diǎn)：不能加工太高的零件；在加工型腔或下凹的型面時(shí)切屑不易排除，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞刀具，破壞已加工表面，影響加工的順利進(jìn)行。 應(yīng)用：最適宜加工高度方向尺寸相對(duì)較小的工件。立式加工中心4.1.4 加工中心的分類 (2) 臥式加工中心 其主軸中心線為水平狀

16、態(tài)設(shè)置，多采用移動(dòng)式立柱結(jié)構(gòu)，通常都帶有可進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的正方形分度工作臺(tái)，一般具有35個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，常見的是三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)加一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)(回轉(zhuǎn)工作臺(tái)) 。 優(yōu)點(diǎn)：加工時(shí)排屑容易。 缺點(diǎn)：與立式加工中心相比較，臥式加工中心在調(diào)試程序及試切時(shí)不宜觀察，加工時(shí)不便監(jiān)視，零件裝夾和測量不方便；臥式加工中心的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積大，價(jià)格也較高。應(yīng)用：最適合加工箱體類零件。臥式加工中心龍門加工中心4.1.4 加工中心的分類 (3) 龍門加工中心 其形狀與龍門銑床相似，主軸多為垂直設(shè)置，除自動(dòng)換刀裝置以外，還帶有可更換的主軸頭附件，數(shù)控裝置的軟件功能也較齊全，能夠一機(jī)多用。適用于大型或形狀復(fù)雜的工件，如汽

17、車模具、飛機(jī)的梁、框、壁板等整體結(jié)構(gòu)件。4.1.4 加工中心的分類五面加工中心 優(yōu)點(diǎn)：這種加工方式可以最大限度地減少工件的裝夾次數(shù)，減小工件的形位誤差，從而提高生產(chǎn)效率，降低加工成本。 缺點(diǎn)：但是由于五面加工中心存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高、占地面積大等，所以它的使用遠(yuǎn)不如其他類型的加工中心。 五面加工中心其具有立式加工中心和臥式加工中心的功能，工件一次安裝后能完成除安裝面外的所有側(cè)面和頂面等五個(gè)面的加工，也稱為萬能加工中心或復(fù)合加工中心。 它有兩種形式，一種是其主軸可以旋轉(zhuǎn)90，可以進(jìn)行立式和臥式加工；另一種是其主軸不改變方向，而由工作臺(tái)帶著工件旋轉(zhuǎn)90，完成對(duì)工件五個(gè)表面的加工。4.1.4 加工

18、中心的分類 2按運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)數(shù)和同時(shí)控制的坐標(biāo)數(shù)分類 加工中心可分為三軸二聯(lián)動(dòng)，三軸三聯(lián)動(dòng)，四軸三聯(lián)動(dòng)，五軸四聯(lián)動(dòng)，六軸五聯(lián)動(dòng)等。3按工作臺(tái)數(shù)量和功能分類 加工中心可分為單工作臺(tái)加工中心、雙工作臺(tái)加工中心和多工作臺(tái)加工中心。 三軸加工中心的主要加工對(duì)象1箱體類零件 箱體在機(jī)床、汽車、飛機(jī)等行業(yè)。箱體類零件一般都需要進(jìn)行孔系、輪廓、平面的多工位加工，公差要求特別是形位公差要求較為嚴(yán)格。2普通曲面 適合于加工復(fù)雜曲面，如飛機(jī)、汽車零件型面、葉輪、螺旋槳、各種曲面成型模具等。 三軸加工中心的主要加工對(duì)象 3異形件 異形件是外形不規(guī)則的零件，大多數(shù)需要進(jìn)行點(diǎn)、線、面多工位混合加工，如支架、基座、樣板、靠模

19、、支架等。 三軸加工中心的主要加工對(duì)象4盤、套、板類零件 端面有分布孔系、曲面的盤、套、板類零件宜選用立式加工中心，有徑向孔的可選用臥式加工中心。 三軸加工中心的主要加工對(duì)象 三軸加工中心不適合加工對(duì)象 復(fù)雜曲面異形類零件 復(fù)雜曲面用加工中心加工時(shí)，編程工作量較大，大多數(shù)要有自動(dòng)編程技術(shù)。異形件是外形不規(guī)則的零件，大都需要點(diǎn)、線、面多工位混合加工。異形件的剛性一般較差，夾壓變形難以控制，加工精度也難以保證，甚至某些零件的有的加工部位用普通機(jī)床難以完成。數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)及應(yīng)用4.2 加工中心的傳動(dòng)系統(tǒng)Processing center of the drive system第4章 加工中心Machi

20、ning center4.2.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)加工中心主軸系統(tǒng)是加工中心成形運(yùn)動(dòng)的重要執(zhí)行部件之一，它由主軸動(dòng)力、主軸傳動(dòng)、主軸組件等部分組成。加工中心具有更高的加工效率、更寬的使用范圍和更高的加工精度。具有更大的調(diào)速范圍并實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速具有較高的精度與剛度，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低良好的抗振性和熱穩(wěn)定性具有刀具的自動(dòng)夾緊功能1. 對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的要求4.2.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)2.主軸電動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)主軸電動(dòng)機(jī)交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)：成本低；不能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)軸任意角度的準(zhǔn)確定位。交流伺服主軸電動(dòng)機(jī)：成本高；定位精確。主傳動(dòng)系統(tǒng)低速主軸：齒輪變速機(jī)構(gòu)或同步帶構(gòu)成主軸的傳動(dòng)系統(tǒng)。104000r/min。高速主軸：電動(dòng)機(jī)與主軸合二

21、為一。瑞士IBAG的主軸單元：1200080000r/min；美國Precise的SC40/120主軸，最高主軸轉(zhuǎn)速120000r/min。圖4-4 VP1050加工中心的主軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1-主軸驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)；2、5-主軸齒輪；3-滑移齒輪；4、6-從動(dòng)齒輪4.2.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)3.加工中心主軸組件包括主軸、主軸軸承及安裝在主軸上的傳動(dòng)件、密封件等。為了實(shí)現(xiàn)刀具在主軸上的自動(dòng)裝卸與夾持，還必須具有刀具的自動(dòng)夾緊裝置、主軸定向裝置和主軸錐孔清理裝置等結(jié)構(gòu)。主軸部件刀具的自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)切屑清除裝置1主軸；2拉釘；3鋼球；4、6向心推力角接觸球軸承；5預(yù)緊螺母；7拉桿；8碟形彈簧；9圓柱螺旋彈簧；10活塞；

22、11液壓缸圖4-5 JCS-018A主軸結(jié)構(gòu)簡圖4.2.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)主軸準(zhǔn)停裝置機(jī)械方式和電氣方式圖4-6 機(jī)械準(zhǔn)停原理示意圖4.2.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)主軸結(jié)構(gòu)與支承主軸的主要尺寸參數(shù)包括：主軸的直徑、內(nèi)孔直徑、懸伸長度和支承跨距。評(píng)價(jià)和考慮主軸的主要尺寸參數(shù)的依據(jù)是主軸的剛度、結(jié)構(gòu)工藝性和主軸組件的工藝適用范圍。主軸支承形式很多：如VPl050主軸（見圖4-4）和JCS-018A型加工中心（見圖4-5）。自動(dòng)夾緊刀具結(jié)構(gòu)如圖4-5和圖4-7所示。圖4-7 改進(jìn)后的刀柄拉緊機(jī)構(gòu)2拉桿；3卡爪；4套4.2.2 直線進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)1. 對(duì)直線進(jìn)給系統(tǒng)的要求進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是機(jī)床成形運(yùn)動(dòng)的一個(gè)重要部分，其傳動(dòng)質(zhì)

23、量直接關(guān)系到機(jī)床的加工性能。高的傳動(dòng)精度與定位精度最重要的性能指標(biāo)普通級(jí)：0.0050.008mm/300mm；精密級(jí)：0.00150.003mm/全行程，重復(fù)定位精度：0.001mm。提高傳動(dòng)剛度、傳動(dòng)件精度；消除傳動(dòng)間隙。寬的進(jìn)給調(diào)速范圍一般310000mm/min；低速定位0.1mm/min；快速移動(dòng)40m/min。快的響應(yīng)速度進(jìn)給系統(tǒng)對(duì)指令信號(hào)的變化跟蹤要快，并能迅速趨于穩(wěn)定。應(yīng)減小傳動(dòng)中的間隙和摩擦，減小系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，增大傳動(dòng)剛度，以提高伺服進(jìn)給系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力。4.2.2 直線進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)2.進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)及典型元件圖4-8 電動(dòng)機(jī)軸與滾珠絲杠的聯(lián)接結(jié)構(gòu)4.2.3 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)1

24、.分度工作臺(tái)分度工作臺(tái)通常有插銷式和鼠齒盤式兩種。分度工作臺(tái)的功用只是將工件轉(zhuǎn)位換面，和自動(dòng)換刀裝置配合使用，工件一次安裝能實(shí)現(xiàn)多面加工。1-分度工作臺(tái)；2-錐套；3-螺釘；4-支座；5-消隙油缸；6-定位孔襯套；7-定位銷； 8-鎖緊油缸；9-大齒輪；10-長方形工作臺(tái)；11-活塞桿；12-彈簧；13-油槽； 14、19、20-軸承；15-螺柱；16-活塞；17-中央液壓缸；18-油管；21-底座；22-擋塊圖4-9 定位銷式分度工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)4.2.3 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)1、2、15、16-推桿；3-下鼠牙盤；4-上鼠牙盤；5、13-推力軸承；6-活塞；7-工作臺(tái)；8-齒條活塞；9-夾緊液壓缸上腔；

25、10-夾緊液壓缸下腔；11-齒輪；12-內(nèi)齒圈；14，17-擋塊；18-分度液壓缸右腔；19-分度液壓缸左腔；20、2l-分度液壓缸進(jìn)回油管道；22、23-升降液壓缸進(jìn)回油管道圖4-10 鼠牙盤式工作臺(tái)4.2.3 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)2.數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)除了分度和轉(zhuǎn)位的功能之外，還能實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。1-電液脈沖馬達(dá)；2、4-齒輪；3-偏心環(huán)；5-楔形拉緊銷；6-壓塊；7-螺母；8-鎖緊螺釘；9-蝸桿；10-蝸輪；11-調(diào)整套；12、13-夾緊瓦；14-夾緊液壓缸；15-活塞；16-彈簧；17-鋼球；18-光柵；19-撞塊；20-感應(yīng)塊圖4-11 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)4.2.4 工件交換系統(tǒng)常用的

26、工件交換方式為工作臺(tái)直接交換和采用自動(dòng)隨行夾具等方式。圖4-12 H400教學(xué)型加工中心工作臺(tái)交換系統(tǒng)4.2.4 工件交換系統(tǒng)圖4-13 更換隨行夾具的交換系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)及應(yīng)用4.3 加工中心自動(dòng)換刀裝置Processing center automatic tool change device第4章 加工中心Machining center4.3.1 加工中心刀庫形式刀庫 刀庫是自動(dòng)換刀裝置中最主要的部件之一，其容量、布局及具體結(jié)構(gòu)對(duì)數(shù)控機(jī)床的總體設(shè)計(jì)有很大影響。 刀庫類型 一般有鏈?zhǔn)降稁?、鼓輪式刀庫等幾種： (1) 鼓輪式刀庫:占地小，結(jié)構(gòu)緊湊，容量大，但選刀、取刀動(dòng)作復(fù)雜，多用于 FM

27、S 的集中供刀系統(tǒng)。 (2) 鏈?zhǔn)降稁欤航Y(jié)構(gòu)緊湊，容量大，鏈環(huán)的形狀也可隨機(jī)床布局制成各種形式而靈活多變，還可將換刀位突出以便于換刀，應(yīng)用較為廣泛。 刀庫容量 指刀庫存放刀具的數(shù)量，一般根據(jù)加工工藝要求而定。刀庫容量小，不能滿足加工需要；容量過大，又會(huì)使刀庫尺寸大，占地面積大，選刀過程時(shí)間長，且刀庫利用率低，結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，造成很大浪費(fèi)。4.3.1 加工中心刀庫形式鏈?zhǔn)?刀庫結(jié)構(gòu)鏈輪鏈條兼刀套張緊輪導(dǎo)輪4.3.1 加工中心刀庫形式(3)格子盒式1刀座；2刀具固定板架；3取刀機(jī)械手橫向?qū)к墸?取刀機(jī)械手縱向?qū)к墸?換刀位置刀座；6換刀機(jī)械手固定型格子盒式刀庫4.3.2 加工中心刀庫結(jié)構(gòu)1-直流伺服

28、電動(dòng)機(jī)；2-十字滑塊聯(lián)軸器；3-蝸輪；4-蝸桿；5-氣缸；6-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-刀盤圖4-18a JCS-018A刀庫結(jié)構(gòu)4.3.2 加工中心刀庫結(jié)構(gòu)圖4-18b JCS-018A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；6-銷軸4.3.3 JCS018A型加工中心機(jī)械手結(jié)構(gòu)1、3、7、9、13、14-位置開關(guān)；2、6、12-擋環(huán)；4、11-齒輪；5-連接盤；8-銷子；10-傳動(dòng)盤；15、18、20-液壓缸；16-軸；17、19-齒條；21機(jī)械手圖4-19 JCS-018A機(jī)械手傳動(dòng)結(jié)

29、構(gòu)示意圖1-齒輪；2-軸；3-連接盤；4、6-銷子；5-傳動(dòng)盤；7-齒條；8-活塞桿圖4-20 機(jī)械手傳動(dòng)結(jié)構(gòu)局部視圖4.3.3 JCS018A型加工中心機(jī)械手結(jié)構(gòu)1-手臂；2、4-彈簧；3-鎖緊銷；5-活動(dòng)銷；6-錐銷；7-手爪；8-長銷圖4-21 機(jī)械手臂和手爪4.3.4 其他類型機(jī)械手(1)兩手呈180的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手1-刀庫；2-換刀位置的刀座；3-機(jī)械手；4-機(jī)床主軸圖4-22 兩手不伸縮的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手1-機(jī)床主軸；2-主軸中刀具；3-刀庫中刀具；4-刀庫；5-機(jī)械手圖4-23 兩手伸縮的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手4.3.4 其他類型機(jī)械手1-刀庫；2-剪式手爪；3-機(jī)床主軸

30、；4-伸縮臂；5-伸縮與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；6-手臂擺動(dòng)機(jī)構(gòu)圖4-24 剪式機(jī)械手(1)兩手呈180的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手4.3.4 其他類型機(jī)械手(2)兩手互相垂直的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手1-刀庫；2-齒條；3-齒輪；4-抓刀活塞；5-手臂托架；6-機(jī)床主軸；7-抓刀動(dòng)塊；8-銷子；9-抓刀定塊；10、12-小齒輪；11-彈簧；13、14-小齒條圖4-25 兩手互相垂直的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手4.3.4 其他類型機(jī)械手(3)兩手平行的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手1-主軸2-刀具3-機(jī)械手4-刀庫鏈圖4-26 兩手平行的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手1-液壓缸；2-導(dǎo)向槽；3-銷子；4-銷軸圖4-27 機(jī)械手手爪結(jié)構(gòu)4.3.

31、4 其他類型機(jī)械手(4)雙手交叉式機(jī)械手I- 向刀庫歸還用過的刀具并選取下一工序要使用的刀具；- 等待與主軸交換刀具； - 完成主軸的刀具交換1-主軸；2-裝上的刀具；3-卸下的刀具；4-臂座；5-刀庫；6-裝刀手；7-卸刀手圖4-28 雙手交叉式機(jī)械手換刀示意圖4.3.5 幾種典型換刀過程（1）更換主軸換刀裝置1、12齒輪；2、3、47行程開關(guān)；4、5油缸；6蝸輪；8蝸桿；9盤；10鼠牙盤；11槽輪圖4-29 八軸轉(zhuǎn)塔頭結(jié)構(gòu)4.3.5 幾種典型換刀過程（2）更換主軸箱換刀裝置1主軸箱；27備用主軸箱；8主軸箱庫；9刀庫；10機(jī)械手；I、小車圖4-30 更換主軸箱換刀裝置4.3.5 幾種典型換

32、刀過程（3）帶刀庫的無機(jī)械手換刀圖4-31 換刀過程1鎖銷；2頂銷；3彈簧；4支點(diǎn)軸；5手爪；6擋銷圖4-32刀庫夾爪4.3.5 幾種典型換刀過程（4）帶刀庫的有機(jī)械手自動(dòng)換刀系統(tǒng)1機(jī)械手；2刀庫；2主軸箱；4主軸圖4-33 刀庫裝在機(jī)床立柱一側(cè)1刀庫；2刀具； 3主軸；4主軸箱；5工件圖4-34刀庫裝在機(jī)床工作臺(tái)上4.3.5 幾種典型換刀過程1機(jī)械手；2刀庫；3主軸箱；4主軸圖4-35 刀庫裝在機(jī)床之外1刀庫；2機(jī)械手；3主軸箱；4主軸圖4-36 刀庫遠(yuǎn)離機(jī)床主軸（4）帶刀庫的有機(jī)械手自動(dòng)換刀系統(tǒng)4.3.5 幾種典型換刀過程1刀庫；2機(jī)械手；3轉(zhuǎn)塔頭；4工件圖4-37 帶刀庫的雙主軸換刀系統(tǒng)（4）帶刀庫的有機(jī)械手自動(dòng)換刀系統(tǒng)4.3.5 幾種典型換刀過程（4）帶刀庫的有機(jī)械手自動(dòng)換刀系統(tǒng)4.3.5 幾種典型換刀過程（5）帶刀套機(jī)械手換刀1-套筒；2-滑座；3-換刀臂；4-彈簧刀夾；5-刀號(hào)；6-主軸；7-主軸抓刀爪；8-換刀臂外側(cè)爪；9-換刀臂內(nèi)側(cè)爪圖4-38 VP1050換刀機(jī)械手原理數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)及應(yīng)用4.4 加工中心支承系統(tǒng)M