臥式加工中心刀庫部件的設(shè)計(jì)-文庫吧
2025-07-17 09:09 本頁面
【正文】 車床、數(shù)控鏜床、數(shù)控銑床又有了新的巨大變化變化。同時(shí)對(duì)于加工中心的定義，在世界范圍內(nèi)并沒有統(tǒng)一的定義，但是人們都承認(rèn)，在工件的一次裝卡過程中能過又自動(dòng)換刀裝置完成車削、銑削、鏜孔、鉸孔、鉆孔、攻絲等各種工序的數(shù)控機(jī)床就可以被認(rèn)為是加工中心；當(dāng)然還有一個(gè)簡潔的說法就是加工中心即自動(dòng)換刀的數(shù)控機(jī)床。[7]從加工中心的形式上來分：分為立式、臥式以及五坐標(biāo)加工中心。一、 立式加工中心的主軸是按垂直狀態(tài)進(jìn)行配置的，形態(tài)結(jié)構(gòu)主要是固定的立柱形式，擁有長方形的工作臺(tái)，一般適用于加工盤類、板類零件。二、臥式加工中心是指主軸水平放置的加工中心，一般有能進(jìn)行分度回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的正方形的分度工作臺(tái)，一般具有3到5個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，一般有X、Y、Z軸三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)和一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)組成，它的優(yōu)勢在于可以在一次裝夾過程中完成除安裝平面和底面外的余下所有平面的加工，故其最適合的加工工具為箱體。 三、五坐標(biāo)加工中心，它兼具臥式加工中心和立式加工中心的優(yōu)點(diǎn)和功能，在工件一次裝卡中能夠完成除安裝面以外的所有平面的加工，所以它也被稱為五平面加工中心；五坐標(biāo)加工中心擁有兩種結(jié)構(gòu)形式，其一是工作臺(tái)可以進(jìn)行90度旋轉(zhuǎn)，其二是主軸可以進(jìn)行90度旋轉(zhuǎn)。[4]按加工中心的類別、功能等的差異，加工中心的組成也有所區(qū)別，機(jī)床也分為基本部分和選擇部分，同時(shí)機(jī)床的參數(shù)也有主參數(shù)和其他參數(shù)，這也就導(dǎo)致數(shù)控有基本功能和其他功能；機(jī)床的生產(chǎn)廠家可以根據(jù)用戶提出的具體要求進(jìn)行個(gè)性化生產(chǎn)，然而對(duì)于同一類型的機(jī)床它的基本功能和基本布局是差別不大的，由此可知加工中心基本由以下五部分組成：1. 主軸系統(tǒng)它由主軸、主軸軸承、主軸電機(jī)和主軸箱等部件組成，主軸的啟動(dòng)、制動(dòng)、變速和換向等各種動(dòng)作均靠數(shù)控系統(tǒng)控制，并通過裝在主軸的銑刀、鏜刀、鉆頭等刀具進(jìn)行切削工作，它主要承擔(dān)加工的動(dòng)力輸出工作，是加工中心的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)的合理與否直接影響加工中心的性能。[5]2. 基本部件它是加工中心的主干部分，由立柱、床身、工作臺(tái)組成，它要在加工中承受加工中心的靜態(tài)載荷和加工過程中的切削載荷，所以它是加工中心的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)它必須具有相當(dāng)高的剛度和強(qiáng)度；它的制造材料一般是鑄鐵，因此它也是整個(gè)加工中心中體積最大，重量最高的部分。3. 數(shù)控系統(tǒng)主要靠伺服驅(qū)動(dòng)裝置和電動(dòng)機(jī)在CNC和可編編程控制器的控制下按照預(yù)先編制的程序使加工中心完成數(shù)控切削任務(wù)。[17]4. 自動(dòng)換刀系統(tǒng)它主要包含換刀機(jī)械手和刀庫兩部分，刀庫即是本設(shè)計(jì)需要完成的部分換刀機(jī)械手的具體機(jī)構(gòu)要根據(jù)主軸和刀庫的相對(duì)位置來確定，所以也有很多不同形式，也有雙臂式，單臂式多種機(jī)械手不在本為的主要討論內(nèi)容[16]；刀庫有鏈?zhǔn)?、盤式、格子式等多種樣式，刀庫的主要作用是用來存放整個(gè)加工過程所需要的全部刀具，在需要換刀時(shí)根據(jù)數(shù)控指令，有換刀機(jī)械手把刀具有刀庫中取出，插入主軸孔。對(duì)于個(gè)別加工中心也有采用刀庫直接移位或者主軸箱移位的方式進(jìn)行換刀。[6]5. 機(jī)床輔助系統(tǒng)輔助系統(tǒng)不直接對(duì)零件進(jìn)行加工，但對(duì)零件的成型質(zhì)量、加工的整體效率、零件的精度以及零件的可靠性起著至關(guān)重要的作用，也是數(shù)控加工中心不可或缺的一個(gè)組成部分。[8]首先，使用數(shù)控加工中心可以減少加工的準(zhǔn)備時(shí)間，因?yàn)榧庸ぶ行陌S多通用機(jī)床的功能，所以加工單個(gè)零件所需的準(zhǔn)備時(shí)間就顯然要比之前所有通用機(jī)床的準(zhǔn)備時(shí)間之和要少；其次，就是可以提高加工質(zhì)量，工件的多次裝卡必然導(dǎo)致誤差的增加，由于數(shù)控加工中心采用一次裝夾多面加工，所以能大大減少裝卡所造成的誤差，另外數(shù)控加工中心對(duì)工人的技術(shù)要求相當(dāng)較少，也是產(chǎn)品的質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定；再次，采用使用數(shù)控加工中心還將減少在制造產(chǎn)品的數(shù)量，使工序集中在一臺(tái)機(jī)床來完成，這樣就在很多程度上減少了產(chǎn)品的加工工序，是工藝流程簡潔。[11]另外，采用數(shù)控加工中心還可以減少刀具的使用數(shù)量，采用大量的通用機(jī)床刀具分散到各個(gè)機(jī)床，刀具的利用度下降，一旦使用加工中心刀具集中管理，刀具的利用度提高了，所需刀具的總數(shù)量自然下降。 刀庫刀庫是本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，刀庫在加工中心的自動(dòng)換刀系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，它也是加工中心設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分。它的布局，刀具容量和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)加工中心的整體設(shè)計(jì)有著非常大的影響。刀庫之所以被稱作刀庫，就是因?yàn)樗鼘?duì)刀具的儲(chǔ)存功能，但是刀庫不光有儲(chǔ)存功能，它還兼具刀具在主軸的安裝、刀具的更換等等。刀庫要有定位機(jī)構(gòu)和刀具運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，來確保換刀運(yùn)動(dòng)的可靠。保證每一個(gè)刀具都能停在它應(yīng)該到達(dá)的準(zhǔn)確位置就需要刀庫的定位機(jī)構(gòu)來完成。對(duì)于刀庫的動(dòng)力一般采取液壓或者電動(dòng)機(jī)，尤其在使用電動(dòng)機(jī)是應(yīng)該配備減速器。[9] 刀庫的分類刀庫由于容量和換刀方式的不同，刀庫可以有多種設(shè)計(jì)方案。對(duì)于ad圖雖然都是盤式刀庫，但是刀具的擺放方式顯然有很大的不同，這都是為了適應(yīng)主軸的安排所設(shè)計(jì)的，刀庫中刀具的放置方向很大程度上取決于主軸的布局，所以其軸心的設(shè)計(jì)要參考主軸的設(shè)計(jì)。d圖的刀具可以作90度的翻轉(zhuǎn)，這一結(jié)構(gòu)極大的簡化了取刀的動(dòng)作，但對(duì)設(shè)計(jì)也提出了很大的挑戰(zhàn)。對(duì)于常用的單盤刀庫，它結(jié)構(gòu)簡單，取刀方便，所以在工程實(shí)踐中應(yīng)用最廣泛，然而單盤刀庫由于受到圓盤大小的限制（圓盤太大會(huì)增加取刀的渦輪蝸桿的負(fù)擔(dān)，使蝸桿的直徑太大，增加加工難度），刀庫的有效容量相對(duì)鏈?zhǔn)降稁燧^少。a為軸向盤式刀庫，b為徑向盤式刀庫，c為斜向盤式刀庫，d為刀具翻轉(zhuǎn)式盤式刀庫，f為鏈?zhǔn)降稁欤琯為多盤式盤式刀庫，h為格子刀庫當(dāng)加工中心要求儲(chǔ)存的刀庫數(shù)量較多時(shí)，應(yīng)采取eh的刀庫類型，他們更加充分的應(yīng)用了加工中心的空間，使刀庫體積不至于過大。e是彈夾式刀庫，它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊密，內(nèi)部結(jié)構(gòu)空閑的空間比較少。f為鏈?zhǔn)降稁?，它的刀具容量很大，刀庫的結(jié)構(gòu)也很靈活，而且它的放刀、換刀過程過程也較為簡單；當(dāng)?shù)毒咻^多時(shí)，可以增加鏈條長度，這樣就要讓鏈條多折疊幾次，從而提高對(duì)空間的有效利用。對(duì)于g和h他們是多盤式盤式刀庫和格子刀庫，他們的刀具容量也很大，但是換刀相對(duì)復(fù)雜，在生產(chǎn)中應(yīng)用較少。[12]目前在生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用最多的主要是鏈?zhǔn)降稁旌捅P式刀庫。鏈?zhǔn)降稁斓慕Y(jié)果較盤式刀庫結(jié)夠更加緊湊，刀庫的容量也更大，它的結(jié)構(gòu)較盤式刀庫也更靈活，能按照加工中心的布局配置成相應(yīng)的形式，靈活的形式也更好突出換刀的位置，方便換刀。對(duì)于鏈?zhǔn)降稁?，如果加工的零件要求使用更多的刀具，則可以根據(jù)需要增加鏈條長度，這樣為生產(chǎn)實(shí)際提供了極大的方便，所以在刀具較多的情況下，鏈?zhǔn)降稁焓浅Ｓ玫倪x擇。[13]盤式刀庫的結(jié)構(gòu)較其他刀庫要簡單很多，所以應(yīng)用也更加廣泛，但是由于盤式刀庫采用環(huán)形的刀具排列，對(duì)空間的有效利用較差。[10]所以后來出現(xiàn)了雙排和多排排列，來增加空間的
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