【正文】 滾動(dòng)導(dǎo)軌也有專門廠家生產(chǎn)，可按規(guī)格購(gòu)買。 進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分方案確定 第 4 章 立式加工中心 垂直工作臺(tái)進(jìn)給傳動(dòng)鏈方案選擇 28 （ 1） 采用滾珠絲杠螺母副 使用滾珠 絲杠螺母副，可有效減小摩擦，使傳動(dòng)效率提高；進(jìn)行預(yù)緊后，可以消除間隙，提高傳動(dòng)效率；摩擦阻力幾乎與運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，動(dòng)、靜摩擦力的變化也很小，不易產(chǎn)生低速爬行現(xiàn)象；長(zhǎng)期工作磨損小，使用壽命長(zhǎng)，精度保持性好。其要求如下： 提高機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的快速響應(yīng)性能和運(yùn)動(dòng)精度，減少爬行現(xiàn)象。其安裝、一拖學(xué)院 24 調(diào)整性能好，但這種支撐方式限制了主軸轉(zhuǎn)速 和精度，因此可用于中等精度、低速、重載的數(shù)控機(jī)床的主軸。前支撐的精度一般比后支撐的精度高一級(jí)，也可以用相同的精度等級(jí)。 圖 3－ 0 (a)車床主軸端部； (b)銑、鏜類機(jī)床主軸端部； (c)外圓磨床砂輪主軸端部； (d)內(nèi)圓磨床砂輪主軸端部； (e)普通鏜桿裝在鉆床主軸上的端部； (f)組合機(jī)床主軸端部 主軸軸承的選擇 鑒于加工中心和高速數(shù)控加工中心的大負(fù)荷、高轉(zhuǎn)速和 高精密度的要求，普通的主軸雙聯(lián)軸承已滿足不了要求。主要用于經(jīng)濟(jì)型或中低檔數(shù)控機(jī)床上。然后，位置控制放大器把 Ue 放大為 Uc，送至速度誤差檢測(cè)器與速度檢測(cè)器來(lái)的速度 (轉(zhuǎn)速 )模擬電壓 Ug 比較，其差值 Ua經(jīng)速度放大器放大為 Um 去控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速。為了保證十字聯(lián)軸器的傳動(dòng)精度，在裝配時(shí)， 凸 鍵與凹鍵的徑向配合面要經(jīng)過(guò)配 研 ，以便消除反向間隙，使傳遞動(dòng)力平穩(wěn)。 在垂直向 (Z 向 )伺服進(jìn)給系統(tǒng)中，由于滾珠絲杠沒(méi)有 自鎖能力，為了保證工作臺(tái)能夠停止在所需要的位置上，在電機(jī)上加有制動(dòng)裝置。電機(jī)軸與絲杠可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)任意角。主軸定向的 指令由數(shù)控發(fā)出后，主軸便處于定向狀態(tài)，當(dāng)發(fā)磁體上的判別孔轉(zhuǎn)到對(duì)準(zhǔn)磁傳感器上的基準(zhǔn)槽時(shí)，主軸立即停止。前支撐按預(yù)加載荷計(jì)算的預(yù)緊量由預(yù)緊螺母 5 來(lái)調(diào)整。 M，電動(dòng)機(jī) 30min 超載時(shí)的最大輸出扭矩為 178。 圖 2— 1 l底座 2立柱 3X 軸伺服驅(qū)動(dòng) 4Y 軸伺服驅(qū)動(dòng) 5Z 軸伺服驅(qū)動(dòng) 6十字滑臺(tái)與工作臺(tái) 7操作箱 8斗簽式刀庫(kù) 9主軸 10主軸箱 11Z 向防護(hù)罩 12水箱 13排屑裝置 14整體防護(hù) 15電器柜 16X 向?qū)к壏雷o(hù) 17Y 向?qū)к壏雷o(hù) 18氣動(dòng)與潤(rùn)滑 一拖學(xué)院 11 JCS— 018A 型加工中心的傳動(dòng)系統(tǒng) JCS— 018A 型加工中心的傳動(dòng)系統(tǒng)如圖 22 所示，它存在五條傳動(dòng)鏈：主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈，縱向、橫向、垂直方向傳動(dòng)鏈，刀庫(kù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈。 加工中心的構(gòu)成 加工中心有各種類型，雖然外形結(jié)構(gòu)各異，但總體上是由以下幾大部分組成。 (2)立式加工中心 是指主軸軸線與工作臺(tái)垂直設(shè)置的加工中心，主要適用于加工板類、盤類、模具及小 型殼體類復(fù)雜零件。換刀時(shí)，主軸運(yùn)動(dòng)到刀位上的換刀位置，由主軸直接取走或放回刀具。有的加工中心具有多個(gè)工作臺(tái)，工作臺(tái)可一拖學(xué)院 7 自動(dòng)交換，不但能對(duì)一個(gè)工件進(jìn)行自動(dòng)加工，而且可對(duì)一批工件進(jìn)行自動(dòng)加工。一般速度可達(dá)15m／ min，最高可達(dá) 100m／ min； （ 3）主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)齒輪箱變速系統(tǒng) (特殊的也只保留 1～ 2 級(jí)齒輪傳動(dòng) ) 主軸 功率大，調(diào)速范圍寬，并可無(wú)級(jí)調(diào)速。功能：糅合了激光加工的復(fù)合功能，結(jié)構(gòu)上適合于組成模塊式制造單元 (FMC)和柔性生產(chǎn)線 (FMS)，并具有機(jī)電、通訊一體化功能。如濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)公司展出的龍門式五軸聯(lián)動(dòng)加工中心，工作臺(tái)長(zhǎng) 6m,寬2m，采用立式主軸回轉(zhuǎn)， A 軸轉(zhuǎn)角177。品種：有新型的立、臥五軸一拖學(xué)院 4 聯(lián)動(dòng)加工中心，可用于航空、航天零件加工；有專門用于模具加 工的高性能加工中心，集成三維 CAD/CAM 對(duì)模具復(fù)雜的曲面超精加工；有適用于汽車、摩托車大批量零件加工的高速加工中心，生產(chǎn)效率高且具備柔性化。機(jī)械制造技術(shù)是研究產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、加工制造、銷售使用、維修服務(wù)乃至回收再生的整個(gè)過(guò)程的工程學(xué)科，是以提高質(zhì)量、效益、競(jìng)爭(zhēng)力為目標(biāo)，包含物質(zhì)流、信息流和能量流的完整的系統(tǒng)工程。為了盡可能地減少加工中的故障，現(xiàn)代加工中心大多配備完善的自診斷功能。加工中心是高度 機(jī)電一體化 的產(chǎn)品，工件裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制 機(jī)床 按不同工序自動(dòng)選擇、更換 刀具 、自動(dòng)對(duì)刀、自動(dòng)改變主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量等，可連續(xù)完成鉆、鏜、銑、鉸、攻絲等多種工序，因而大大減少了工件裝夾時(shí)間、測(cè)量和機(jī)床調(diào)整等輔助工序時(shí)間，對(duì)加工形狀比較復(fù)雜，精度要求較高，品種更換頻繁的零件具有良好的經(jīng)濟(jì)效果。 加工中心的發(fā)展 （ 1）高速化 加工中心的高速化，主要是指主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、進(jìn)給單元 目前，日本新瀉鐵工機(jī)床廠生產(chǎn)的 USH10 型數(shù)控銑床主軸的最高轉(zhuǎn)速可達(dá)100000r/min。例如，位置檢測(cè)傳感器、刀具破損檢測(cè)裝置、切削異常檢測(cè)功能、適應(yīng)控制功能、備用刀具選擇功能、溫度傳感器、聲傳感器和電流傳感器等。 2021 年 3 月在上海舉行的“中國(guó)數(shù)控機(jī)床展覽會(huì)”上，展出了多臺(tái)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的五軸加工中心。性能：普遍采用了萬(wàn)轉(zhuǎn)以上的電主軸，最高可達(dá) 6～ 10 萬(wàn)轉(zhuǎn)；直線電機(jī)的應(yīng)用使機(jī)床加速度達(dá)到了 35g；執(zhí)行 ISO/VDI 檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，促使制造商提高加工中心的雙向定位精度。 100 度， C 軸轉(zhuǎn)角177。 領(lǐng)先一步的機(jī)床制造商 正在構(gòu)想 2021 年的“加工中心”，它將是萬(wàn)能型的設(shè)備，可用于車、銑、磨、激光加工等，成為真正意義上的加工中心。目前加工中心 95％以上的主軸傳動(dòng)都采用交流主軸伺服系統(tǒng)，速度可從 10～ 20210r／ min 無(wú)級(jí)變速。這種多工作臺(tái)加工中心有的稱為柔性加工單元。采用 40 號(hào)以下刀柄的小型加工中心多為這種無(wú)機(jī)械手式的， XH754 型臥式加工中心就是這一類型。 立式加工中心一般不帶轉(zhuǎn)臺(tái)，僅作頂面加工。 （ 1） 基礎(chǔ)部件 由床身、立柱和工作臺(tái)等大件組成，它們是加工中心結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)部件。它們分別用來(lái)實(shí)現(xiàn)刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)的縱向、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng) ，主軸箱的升降運(yùn)動(dòng)以及選擇刀具時(shí)刀庫(kù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 M。后支撐 6 為一對(duì)小口相對(duì)配置的角接觸球軸承，它們只承受徑向載荷，因此軸承外圈不需要定位。 圖 25 主軸的準(zhǔn)停裝置 JCS— 018型加工中心進(jìn)給伺服系統(tǒng) 機(jī)床有三套 (X、 Y、 Z 軸 )相同的伺服進(jìn)給系統(tǒng)。 一拖學(xué)院 15 圖 26 工作臺(tái)的縱向伺服進(jìn)給系統(tǒng) 圖 26 工作臺(tái)的縱向伺服進(jìn)給系統(tǒng) 橫向 (Y 軸 )伺服進(jìn)給系統(tǒng)與縱向伺服進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同。當(dāng)電機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)，切斷電磁線圈的電流，由彈簧壓緊摩擦片使其制動(dòng)。 進(jìn)給伺服系統(tǒng)為半閉環(huán) 。 一拖學(xué)院 17 圖 28 進(jìn)給控制系統(tǒng)框圖 該機(jī)床是在工作臺(tái)不升降式銑床的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，工作臺(tái)見(jiàn)圖 29，滑座見(jiàn)圖 620。 （ 3） 交、直主軸電機(jī) — 主軸部件 第 3 章 立式加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng) 方案的確定 19 這種配置形式同上面一樣，但電機(jī)是性能更好交直流主軸電機(jī)，其變速范圍寬，最高轉(zhuǎn)速可達(dá) 8000 r/min，且控制功能豐富，可滿足中高檔數(shù)控機(jī) 床的控制要求 （ 4） 電主軸 目前，隨著電氣傳動(dòng)技術(shù)（變頻調(diào)速技術(shù)、電動(dòng)機(jī)矢量控制技術(shù)等）的迅速發(fā)展和日趨完善，高速數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)已得到極大的簡(jiǎn)化，基本上取消了帶輪傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)?，F(xiàn)在對(duì)于高速加工中心，大多采用角接觸球軸承的組合設(shè)計(jì)。普通精度的機(jī)床通常前支撐取 C， D 級(jí)，后支撐用 D， E 級(jí)。 主軸的準(zhǔn)停 主軸準(zhǔn)停功能又稱為主軸定位功能，即當(dāng)主軸停止時(shí)，控制其停于固定位置，這是自動(dòng)換刀所必需的功能。 第 4 章 立式加工中心 垂直工作臺(tái)進(jìn)給傳動(dòng)鏈方案選擇 26 2. 消除傳動(dòng)系統(tǒng)中的間隙 進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)間隙一般指反向間隙，即反向死區(qū)誤差，它存在于整個(gè)傳動(dòng)鏈的各傳動(dòng)副中，直接影響數(shù)控機(jī)床的加工精度；因此，應(yīng)盡量消除傳動(dòng)間隙，減小反向死區(qū)誤差。并且有專門廠家生產(chǎn)，可以有效降低成本，縮短設(shè)計(jì)周期。 （ 3） 采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng) 交流伺服電機(jī)采用全封閉無(wú)刷結(jié)構(gòu)，不需要定期檢查和維修，它的定子省去了鑄件殼體，結(jié)構(gòu)