【文章內(nèi)容簡介】 5032AC 數(shù)控立式升降臺銑床及其主要參數(shù) XKA5032A 型數(shù)控立式升降臺銑床是一種使用范圍廣泛的機(jī)床根據(jù)用戶要求配置國內(nèi)外 OSPU10MSIEMENS802D 華中Ⅰ號先進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)可手動或自動操作它可以實現(xiàn) XYZ三軸同時定位直線插補(bǔ)同時二軸圓弧插補(bǔ) OPS全域絕對位置檢測每次開機(jī)無須回零簡化機(jī)床操作尤其在發(fā)生停機(jī)斷電更換程序等情況后再啟動時不用整機(jī)回零可以直接開機(jī)方便操作尤其方便不熟練操作工繁忙操作工電力不良等情況下的使用可采用主程序子程序進(jìn)行編程最小單位可選 0001mm 具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床坐標(biāo)系工件坐標(biāo)系絕對值增量可并用 各有 50 組刀具長度半徑長度補(bǔ)償彩色LCD 中文顯示具良好人機(jī)對話窗口系統(tǒng)具有 160m 存儲容量可進(jìn)行程序編輯管理可用 RS232C 接口 144 軟盤進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入輸出 便于加工程序的管理可以對程序進(jìn)行模擬加工刀具軌跡跟蹤及動畫仿真圖形動畫顯示記錄運(yùn)行時間及作業(yè)信息 XKA5032AC 數(shù)控立式升降臺銑床是北京第一機(jī)床廠生產(chǎn)的帶有立銑頭的立式銑床為機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)三坐標(biāo)聯(lián)動是一種使用很廣的機(jī)床它可以使用各種圓柱銑刀角度銑刀及端面銑刀完成直線銑削組成各種往復(fù)循環(huán)和框式循環(huán)或按坐標(biāo)位置加工孔也可以銑削具有輪廓的零件如凸輪樣板模 具葉片弧形槽等該機(jī)床適用于機(jī)械制造的各種類部門也適用于軍工部門 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 主傳動系統(tǒng)為 75Kw 的交流電動機(jī)通過彈性連軸器驅(qū)動主傳動箱主傳動箱內(nèi)有三組滑移齒輪液壓預(yù)選變速機(jī)構(gòu)推動各滑移齒輪組成 18 種轉(zhuǎn)速再傳到銑頭上的主軸主傳動箱內(nèi)有電磁制動器主軸制動迅速平穩(wěn) 進(jìn)給系統(tǒng) XYZ 三個座標(biāo)的進(jìn)給都是由交流伺服電機(jī)驅(qū)動的電機(jī)通過同步齒形帶驅(qū)動滾珠絲杠從而使部件沿導(dǎo)軌移動伺服電機(jī)及其相應(yīng)的速度控制單元和用于位置檢測的脈沖編碼器等均受控于數(shù)控系統(tǒng)以完成各種進(jìn)給運(yùn)動同步齒形帶可張緊以減少傳動間隙噪聲亦可降低垂向電機(jī)是 帶制動器的當(dāng)斷電時垂向剎緊以防止升降臺因自重而下滑 銑頭上的立式主軸有符合國際標(biāo)準(zhǔn)的 ISO No50 錐孔可安裝標(biāo)準(zhǔn)的銑刀或銑夾頭主軸的軸向位置可調(diào)整連同套筒一起作軸向伸出主軸也可以連同銑頭主體一起在左右各 45176。范圍內(nèi)調(diào)整成傾斜位置 刀柄采用標(biāo)準(zhǔn) XT50 形式可與萬能銑床刀柄通用 潤滑系統(tǒng)自動潤滑站配以遞進(jìn)式分油器對機(jī)床導(dǎo)軌副滾珠絲杠副及齒輪副等進(jìn)行自動的定時定量潤滑每次加油量和兩次間的時間間隔都是可調(diào)的力求保證每個潤滑點(diǎn)的合理油量 機(jī)床采用側(cè)掛式電柜和吊掛式操縱站機(jī)電一體整體裝運(yùn)安裝方便集中操縱但能又多位置 操作 半自動的裝卸刀機(jī)構(gòu)安裝在銑頭的上方通過兩個按鈕分別控制裝刀和卸刀方便而安全即使主軸向外伸出也不會影響刀具的裝卸 規(guī)格及技術(shù)參數(shù) 表一 機(jī)床主要規(guī)格及技術(shù)參數(shù) 參數(shù)名稱 單位 數(shù)量 工作臺面尺寸長179。寬 mm 320179。 1320 工作臺縱向 X 行程 mm 780 工作臺縱向 Y 行程 mm 300 工作臺縱向 Z 行程 mm 380 主軸孔徑 mm 29 主軸端面至工作臺面的距離 mm 70～ 450 主軸中心線至床身導(dǎo)軌面距離 mm 350 定位精度及重復(fù)定位精度 mm 177。 0015177。 0005 主軸端部錐度 ISO No50 立銑頭最大回轉(zhuǎn)角度 45176。 主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) 18 主軸轉(zhuǎn)速范圍 rmin 30～ 1500 工作臺進(jìn)給級數(shù) 無級 縱 橫 向 進(jìn) 給 范 圍 mmmin 6～ 3200 垂向進(jìn)給范圍 mmmin 3～ 1600 縱橫向快進(jìn)速度 mmmin 6000 垂向快進(jìn)速度 mmmin 3000 主傳動電動機(jī)功率 kw 75 主傳動電動機(jī)轉(zhuǎn)速 rmin 1440 工作臺最大承載重量 kg 320 主軸最大扭矩 N178。 m 1000 機(jī)床外形尺寸長179。寬179。高 mm 1929179。 2055179。 2216 機(jī)床重量 kg 2800 3000 該機(jī)床推薦使用的最大切削范圍如下 銑切鋼鋼的含碳量 045 抗拉強(qiáng)度 600Nmm2 銑刀直徑 100mm 齒數(shù) 4 銑切寬度 50mm 銑切深度 3 mm 主軸轉(zhuǎn)速 750 rmin 進(jìn)給量 750mmmin 銑切灰鑄鐵材料 HT200 硬度 HB150～ 250mm 齒數(shù) 14 銑切寬度 150mm 銑切深度 37 mm 主軸轉(zhuǎn)速 475 rmin 進(jìn)給量 300mmmin 22 初定其自動換刀裝置的設(shè)計參數(shù) 在銑削輪廓時為了保證一次連續(xù)地加工出全部表面應(yīng)選用半徑小于工件最小輪廓半徑的刀具而在實際的生產(chǎn)加 工中常盡量選用直徑較大的銑刀因為大直徑銑刀剛性好耐用度高由 XKA5032AC 數(shù)控立式升降臺銑床推薦使用的最大切削范圍可知當(dāng)銑切鋼時銑刀直徑為 100 mm 當(dāng)銑灰鑄鐵時銑刀直徑達(dá) 250mm 因此為了滿足該機(jī)床的實際加工能力與生產(chǎn)情況在設(shè)計其自動換刀裝置時應(yīng)該根據(jù)最大的刀具直徑來設(shè)計即設(shè)計的換刀裝置能交換 250mm 的刀具初估最大直徑刀具的重量為 8kgf 23 確定其自動換刀裝置的形式 數(shù)控機(jī)床的自動換刀裝置的結(jié)構(gòu)形式多種多樣選擇何種形式主要取決于機(jī)床的種類工藝范圍以及刀具的種類和數(shù)量等 由于 XKA5032AC 數(shù)控立式 升降臺銑床是一種使用范圍較廣的機(jī)床且其可加工零件的精度要求也較高比較上章介紹的幾種換刀形式?jīng)Q定選用帶刀庫的自動換刀形式 帶刀庫的自動換刀裝置是由刀庫和刀具交換裝置換刀機(jī)械手組成它是多工序數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用最廣泛的換刀裝置其整過換刀過程比較復(fù)雜首先把加工過程中需要使用的全部刀具安裝在標(biāo)準(zhǔn)的刀柄上在機(jī)床外進(jìn)行尺寸預(yù)調(diào)后按一定的方式裝入刀庫換刀時先在刀庫中進(jìn)行選刀由機(jī)械手從刀庫和主軸上取出刀具然后交換位置把新刀插入主軸舊刀放回刀庫存放刀具的刀庫可具有較大的容量它既可以安裝在主軸箱的側(cè)面或上方也可以作為獨(dú)立部件安裝在機(jī) 床以外 XKA5032AC 數(shù)控立式升降臺銑床主軸箱上方?jīng)]有好的安裝位置安裝在機(jī)床外又要增加刀具運(yùn)輸時間降低效率所以安裝在機(jī)床側(cè)面最合適有些部件交錯的地方作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整因為 XKA5032AC 數(shù)控立式升降臺銑床外形及其他性能參數(shù)等均與 THK6363 型自動換刀數(shù)控鏜銑床相似所以本機(jī)床的自動換刀裝置的設(shè)計將仿效 THK6363 型自動換刀數(shù)控鏜銑床換刀裝置設(shè)計成由由盤式刀庫和回轉(zhuǎn)式雙臂機(jī)械手組成設(shè)計增加自動換刀裝置后的 XKA5032AC 數(shù)控立式升降臺銑床的外觀圖如圖 11 所示 圖 21 XKA5032AC 數(shù)控立式升降臺銑 床的外觀圖 24 刀庫的設(shè)計 刀庫是帶刀庫自動換刀裝置的主要部件之一其容量形式布局及具體結(jié)構(gòu)對數(shù)控機(jī)床的性能有很大影響 庫容量 決定刀庫容量時首先要考慮加工工藝的需要同時還要調(diào)查分析同類型相近規(guī)格的自動換刀機(jī)床的刀庫容量及其發(fā)展趨勢由于帶自動換刀裝置的數(shù)控機(jī)床主要是在多品種單件小批生產(chǎn)時使用因而應(yīng)根據(jù)廣泛的工藝統(tǒng)計依大多數(shù)工件加工時需要的刀具數(shù)來確定刀庫容量例如對功能較為齊全的加工中心而言它可承擔(dān)多個工件的切削任務(wù)因而要配備刀具的種類和規(guī)格較多通常配備的刀具越多機(jī)床能加工工件的比率也越高但它們并不是成正 比例關(guān)系圖 31 為刀庫容量與機(jī)床能加工工件的比率統(tǒng)計曲線 圖 22 刀具數(shù)量統(tǒng)計圖 刀庫儲存量過大導(dǎo)致刀庫的結(jié)構(gòu)龐大而復(fù)雜影響機(jī)床總體布局儲存量過小則不能滿足復(fù)雜零件的加工要求因此刀庫容量應(yīng)在經(jīng)濟(jì)合理的條件下力圖將一組類似的零件所需的全部刀具裝入刀庫以縮短每次裝刀所需的裝調(diào)時間對自動換刀數(shù)控機(jī)床的刀庫容量有關(guān)資料曾對 15000 個零件進(jìn)行分組統(tǒng)計指出不同工序加工時必須的刀具數(shù)不同如圖 31 所示由圖可知 4 把銑刀可完成加工工件的95％左右的銑削工藝 10 把孔加工刀具可完成 70％的鉆削工藝 14 把刀的容量就可完成 70％以上工件的鉆銑工藝配有 1440 把刀具的刀庫就能夠滿足 70％ 95％工件的加工需要因此對 XKA5032AC 數(shù)控立式升降臺銑床從使用和經(jīng)濟(jì)效率角度來看容量為 6 的刀庫就可滿足要求了 庫形式 由以上考慮 XKA5032AC 數(shù)控立式升降臺銑床的結(jié)構(gòu)布局等原因決定采用軸向放置的鼓盤式刀庫形式這種刀庫結(jié)構(gòu)簡單刀具排列較為緊湊在刀庫容理定為6 的情況下體種不大且取刀也較為方便但需要考慮機(jī)械手的換刀動作空間 構(gòu)設(shè)計 如刀庫裝配圖所示當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后直流伺服電動機(jī)接通其運(yùn)動經(jīng)過十字聯(lián)軸器 波傳動減速器套筒式聯(lián)軸器蝸桿蝸輪后再經(jīng)花鍵聯(lián)接傳到刀盤上刀盤帶動刀座上的 6 個刀套轉(zhuǎn)動完成選刀動作 圖 23 刀庫裝備圖 a 圖 24 刀庫裝配圖 b 25 初估刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩及選定電機(jī) 刀庫回轉(zhuǎn)運(yùn)動多數(shù)采用液壓馬達(dá)直流電動機(jī)驅(qū)動并沒有降速傳動裝置 動機(jī)與降速傳動裝置 刀庫的驅(qū)動系統(tǒng)中由于本刀庫的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩小且所需轉(zhuǎn)速小所以決定采用直流伺服電動機(jī)驅(qū)動直流伺服電動機(jī)具有體積小重量輕伺服性好力能指標(biāo)高等優(yōu)點(diǎn)且該電機(jī)可用信號電壓進(jìn)行無級調(diào)速采用型號為 90SZ03的 SZ系列電磁式直流伺服電動機(jī)其基本參數(shù)為功率 0092KW 轉(zhuǎn)速 3000RMIN《袖珍機(jī)械師設(shè)計手冊》P1275降速傳動裝置型號為 XB350100A的扁平式諧波傳動減速器其基本參數(shù)為輸入功率 0092KW 輸出轉(zhuǎn)矩 18N178。 m《袖珍機(jī)械師設(shè)計手冊》 P10781079 庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩 由于刀庫容量 6下面就以 THK6363型自動換刀數(shù)控鏜銑床的刀庫為設(shè)計參考查參考資料 14 采用經(jīng)驗法初估回轉(zhuǎn)所需轉(zhuǎn)矩 THK6363 型自動換刀數(shù)控鏜銑床的刀庫也是采用軸向放置的鼓盤式刀庫形式其容量為 36 把刀具最大刀具重達(dá) 10kgf 刀庫回轉(zhuǎn)由最大扭矩為 25N178。 m 的液壓馬達(dá)經(jīng)諧波減速器驅(qū)動現(xiàn)在由于設(shè)計的刀庫容量為 6 把刀具可初估刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩 主要是指直接驅(qū)動刀盤轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)矩 為 T0 8N178。 m 26 刀庫轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的普通圓柱蝸桿傳動的設(shè)計 刀庫的主運(yùn)動是圓周回轉(zhuǎn)運(yùn)動如圖 25所示直流伺服電動機(jī) 1通過彈性柱銷聯(lián)軸器與諧波傳動減速器 2聯(lián)接減速后驅(qū)動蝸桿 3設(shè)計刀庫轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的普通圓柱蝸桿傳動 由刀庫轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)實現(xiàn) 己知直流伺服電動機(jī) 1 的功率為 0092KW 轉(zhuǎn)速為 3000RMIN 諧波傳動減速器 2的傳動比為 100傳動效率為 801經(jīng) 2減速后驅(qū)動蝸桿 3蝸桿為主動蝸輪為從動要求傳動此為 6 單向旋轉(zhuǎn)單 班工作制預(yù)計壽命為 5 年 圖 25 刀庫轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)傳動圖 1 選擇蝸桿傳動類型 根據(jù) GB1008588 的推薦采用漸開線蝸桿 ZI 2 選擇材料 蝸桿采用 45 鋼齒面淬火硬度為 45～ 220 MPa 220 MPa 3 確定主要參數(shù) 蝸桿蝸輪傳動以蝸桿為主動蝸輪為從動為了提高傳動效率取 Z1 6 傳動比取6 單向旋轉(zhuǎn)單工作制預(yù)計壽命為 5 年則 Z2 Z1179。 i 6179。 6 36 4 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計 m2d1KT2 mm3 a 計算蝸輪軸轉(zhuǎn)矩 T2 初估傳動效率η 095 則 T2 9549 9549η 9549179。095 13353 N178。m 其中 n1 3000100 30 rmin b 載荷系數(shù) K 105 c 許用接觸應(yīng)力 220179。09179。148 29304 MPa 式中 220 MPa 估計滑動速度 5ms用浸沒潤滑則由 參考文獻(xiàn) 11 P972圖 182 查得滑動速度影響系數(shù) 09 148 其中 60at 60ⅹ 1179。179。 5179。 300179。 8 36179。按圖 183 查得 d 計算 m2d1 值并選定模數(shù) m 和蝸桿分度圓直徑 d1 m2d11