在分析研究精密復合鏜銑加工中心總體結構布局時,不但要綜合的考慮到結 構的先進性,還要考慮到圍繞產品設計市場定位的結構經濟性、生產工藝性等問 題,如何設計出的布局結構使得加工中心具備高的剛度、高的穩定性將是本章所 論述的重點。因此,本章在分析臥式立式加工中心結構、布局形式以及復雜箱體 零件對機床結構特殊要求的基礎上,提出了復雜箱體精密復合鏜銑加工中心的總 體布局方案。
根據主軸在空間的相對位置分類,可以將加工中心分為臥式、立式和萬能加 工中心;其中的臥式、立式加工中心的主軸軸線分別平行和垂直于工作臺,而萬 能加工中心的主軸軸線可與工作臺形成任意的角度。
2.1精密復合式鏜銑加工中心結構特點和技術要求 2.1.1精密復合式鏜銑加工中心結構特點
針對機床結構和布局方面的技術問題,為了實現復雜箱體類零件在一次裝夾 狀態下進行工序集中加工,提_機床的加工精度和效率,在設計中米用了單龍門 雙立柱的立臥綜合布局結構,同時配備了雙主軸,這樣可以實現箱體零件的一次 裝夾、五面加工。
精密復合式鏜銑加工中心的組成結構有以下幾個部分[23,24]:
1、 基礎部件:由床身、立柱和工作臺等組成,這些基礎部件主要承受加工中 心的靜載荷以及加工過程中機床切削所帶來的負載,因此在部件的結構設計過程 中必須保證具備高的剛度。
2、 主軸部分:由電主軸、機械主軸、主軸電機和主軸箱等部件所組成,是加 工中心執行旋轉切削的執行部件。
3、 進給驅動系統:由高精度滾珠絲杠、伺服驅動電機等組成,完成加工中心 的各個坐標軸的直線與旋轉運動。
4、 數控系統:由伺服驅動裝置、可編程控制器以及操作面板等組成。
5、 自動換刀系統:由刀庫和刀具交換裝置組成,可以實現不同工序一次加工,明顯提高機床的加工效率。
6、輔助裝置:由冷卻裝置、排屑裝置、防護裝置、液壓裝置、氣動裝置和自 動檢測系統等組成。
對于精密復合式鏜銑加工中心的結構設計而言,在考慮加工中心的一般結構 特點外,更多的要考慮到在加工過程中高精度的實現,所以精密復合式鏜銑加工 中心具有特殊的結構特點:為了有效地抑制由于坐標軸運動所產生附加振動,多 處進給傳動均采用重心驅動的技術;為了消除傳統傳動鏈傳動環節的多種誤差, 采用直接驅動技術實現機床的“零傳動”;對于高速電主軸的龍門橫梁采用預應 力變形結構設計;對臥式鏜削機械主軸的立柱采用力平衡機構設計。
2.1.2精密復合式鏜銑加工中心技術要求
在選出能與加工對象相適應,保證高精度和高效率機床布局結構的基礎上, 根據我們對相關企業實地調研的情況,以及通過對精密復合式鏜銑加工中心的產 品設計分析,查閱相關資料分析對比目前世界先進的、高性能加工中心的技術參 數特點,提出了機床合理的結構參數和運動參數范圍。精密復合式鏜統加工中心 具體參數見表2.1。
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表2.1精密復合式鏜銑加工中心主要技術參數 |
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參數名稱 |
參數值 |
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工作臺最大回轉半徑/mm |
1600 |
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工作臺最大承載量/kg |
2000 |
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工作臺數量 |
液壓轉臺1個 |
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X軸行程/mm |
1750 |
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Y軸行程/mm |
Y1 軸:1250; Y2 軸:1500 |
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Z軸行程/mm |
Z1軸: 1000; Z2 軸:100 |
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主軸最高轉速/rpm |
銑削電主軸:最高轉速24000;鏜銑軸:最高轉速6000 |
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主軸功率/kW |
銑削電主軸:功率22;鏜銑軸:功率22 |
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刀庫數量及刀具工位數 |
2個盤式刀庫,每個刀庫刀具工位數為16 |
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X軸快移速度/m/min |
30 |
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Y軸快移速度/m/min |
30 |
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Z軸快移速度/m/min |
30 |
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各軸定位精度/mm |
≦0.005 |
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各軸重復定位精度/mm |
≦0.003 |
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工作臺定位精度 |
±3 |
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主軸精度/mm |
主軸跳動精度0.005mm(300長處) |
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