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机床设计之家

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加工中心的主要结构  

2013-12-14 10:21:07|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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加工中心最先是在钻铣类机床上发展起来的,可称为钻铣类加工中心,习惯上简称为加工中心。

加工中心是一种具有刀库功能,能自动更换刀具,对工件进行多工序加工的数控机床。加工中心最大的特点是集铣、镗、钻、扩、饺、攻丝等功能于一身,有的加工中心还能加工复杂型面,挖沟槽等。在加工中心上,工件经一次装夹后,可完成工件一个或几个面上多道工序的加工,因而能减少工件装夹、测量和机床的调整时间,减少工件周转、搬运和存放时间,使机床的切削利用率(切削时间和开动时间之比)高达80%以上,高于普通机床3—4倍。尤其是在加工形状比较复杂,精度要求较高、品种更换频繁的零件时,加工中心更体现出良好的加工效果。

1.加工中心的分类

根据加工中心形态不同,加工中心分为立式、卧式和立卧结合式。根据功能有分为,单功能式和复合式。

立式加工中心,如图6-13  立式加工中心的主轴轴心线为垂直状态配置,适合加工小型板类、盘类、壳体类零件。

加工中心的主要结构 - LSWEDM - 机床设计之家 加工中心的主要结构 - LSWEDM - 机床设计之家

图6-13 立式加工中心

图6-14 卧式加工中心

2)卧式加工中心,如图6-14 卧式加工中心的主轴轴心线为水平状态配置,通常都带有可进行分度回转运动的工作台,适合加工箱体类零件。

3)五坐标加工中心,如图6-15,兼具立式及卧式加工中心的功能,工件一次装夹便能完成除安装面外的所有侧面和顶面等五个面的加工,因此也叫五面加工中心。

加工中心的主要结构 - LSWEDM - 机床设计之家

图6-15 五坐标加工中心


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2.加工中心的主要结构

国外的立式加工中心一般采用双箱体模块总体布局的结构,但由于热变形的缘故,此类型的机床应用受到一定的限制,不过采用了丝杆中空油冷补偿技术,根据三向丝杠的发热情况来调节进油量大小,以控制丝杆发热范围;或根据进给传动中关键的电机座、轴承座和丝杠座的发热情况,采集数据,找到最佳测温点,建立数学模型,经过模糊聚类分析,计算出热变形规律,进行补偿,可以大幅提高其精度。而目前主要采用新型结构,在提高机床刚度的前提下,使移动部件轻量化,减少惯性的影响。如VISION型高速加工中心,其结构特点是采用Λ形并联机构、直线电机以及框形“箱中箱”结构,移动部件的质量小,从而保证了机床的高动态性能。VISION型高速加工中心内部结构新的三维实体模型如图6-17。从图中可见,两个由直线电机驱动的、长度可伸缩的臂支撑运动平台,伸缩臂的外框可绕机床框架上的支点转动,从而实现刀具的X和Y坐标的运动。主轴部件的滑板在伺服电机和滚珠丝杠的驱动下可在运动平台沿Z坐标移动。如果工作台上配置2坐标数控的回转夹具,就可以进行5坐标数控加工。

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图6-17 新型立式加工中心结构

国产立式加工中心结构原来很单一,结构形式多为固定立柱式、工作台为长方形, 大多是主轴箱升降加工作台十字滑台传动,而今许多立加已采用双柱小龙门横梁移动式了,渐近于德国的高速立加那种型式,为高速高精度加工奠定了基础。有的厂家的小龙门立加,还设计成斜横梁结构,刚性及抗震均比较好。还有厂家在此基础上又有了新的改进与创新,他们将机床总体布局为两个箱体模块, 即底座体与立柱体,而立柱既和顶部横梁联在一起, 且双柱之间又有筋板相联接, 故机床的抗振、抗热变形比较好,如图6-18。

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图6-18 双箱体模块式立加

图6-19 卧加的箱中箱结构

卧式加工中心是结构最易变化的机种, 目前我国的卧式加工中心,已经采用T型及反T型结构,均按加工需求不同而配置。上海第三机床厂的XH765A卧加,采用的方式是立柱安放在十字滑台上作纵横双向运动,这种方式能使工作台任意柔性变换,如 MCH63精密卧式加工中心,如图6-19上下导轨作纵向运动, 而主轴箱则沿运动箱的左右导轨作垂向运动, 而且采用双驱动, 这种结构是精密型卧加通常采用的。

龙门式结构是五面体加工中心的主要形式。我国龙门加工中心的动梁移动技术已很成熟,国产有些龙门加工中心已能实现自动换头技术,如图6-20

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图6-20 龙门加工中心


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