【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床根據(jù)用戶要求配置國內(nèi)外 OSPU10MSIEMENS802D 華中Ⅰ號先進數(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同時二軸圓弧插補 OPS全域絕對位置檢測每次開機無須回零簡化機床操作尤其在發(fā)生停機斷電更換程序等情況后再啟動時不用整機回零可以直接開機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行編程最小單位可選 0001mm 具有標準機床坐標系工件坐標系絕對值增量可并用 各有 50 組刀具長度半徑長度補償彩色LCD 中文顯示具良好人機對話窗口系統(tǒng)具有 160m 存儲容量可進行程序編輯管理可用 RS232C 接口 144 軟盤進行數(shù)據(jù)輸入輸出 便于加工程序的管理可以對程序進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床廠生產(chǎn)的帶有立銑頭的立式銑床為機電一體化結構三坐標聯(lián)動是一種使用很廣的機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循環(huán)和框式循環(huán)或按坐標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床適用于機械制造的各種類部門也適用于軍工部門 結構特點 主傳動系統(tǒng)為 75Kw 的交流電動機通過彈性連軸器驅(qū)動主傳動箱主傳動箱內(nèi)有三組滑移齒輪液壓預選變速機構推動各滑移齒輪組成 18 種轉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) 進給系統(tǒng) XYZ 三個座標的進給都是由交流伺服電機驅(qū)動的電機通過同步齒形帶驅(qū)動滾珠絲杠從而使部件沿導軌移動伺服電機及其相應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)以完成各種進給運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是 帶制動器的當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準的 ISO No50 錐孔可安裝標準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 刀柄采用標準 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式分油器對機床導軌副滾珠絲杠副及齒輪副等進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的合理油量 機床采用側掛式電柜和吊掛式操縱站機電一體整體裝運安裝方便集中操縱但能又多位置 操作 半自動的裝卸刀機構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)格及技術參數(shù) 表一 機床主要規(guī)格及技術參數(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軌面距離 mm 350 定位精度及重復定位精度 mm 177。 0015177。 0005 主軸端部錐度 ISO No50 立銑頭最大回轉角度 45176。 主軸轉速級數(shù) 18 主軸轉速范圍 rmin 30～ 1500 工作臺進給級數(shù) 無級 縱 橫 向 進 給 范 圍 mmmin 6～ 3200 垂向進給范圍 mmmin 3～ 1600 縱橫向快進速度 mmmin 6000 垂向快進速度 mmmin 3000 主傳動電動機功率 kw 75 主傳動電動機轉速 rmin 1440 工作臺最大承載重量 kg 320 主軸最大扭矩 N178。 m 1000 機床外形尺寸長179。寬179。高 mm 1929179。 2055179。 2216 機床重量 kg 2800 3000 該機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 主軸轉速 750 rmin 進給量 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 主軸轉速 475 rmin 進給量 300mmmin 22 初定其自動換刀裝置的設計參數(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銑切鋼時銑刀直徑為 100 mm 當銑灰鑄鐵時銑刀直徑達 250mm 因此為了滿足該機床的實際加工能力與生產(chǎn)情況在設計其自動換刀裝置時應該根據(jù)最大的刀具直徑來設計即設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)控機床的自動換刀裝置的結構形式多種多樣選擇何種形式主要取決于機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械手組成它是多工序數(shù)控機床上應用最廣泛的換刀裝置其整過換刀過程比較復雜首先把加工過程中需要使用的全部刀具安裝在標準的刀柄上在機床外進行尺寸預調(diào)后按一定的方式裝入刀庫換刀時先在刀庫中進行選刀由機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面或上方也可以作為獨立部件安裝在機 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床外又要增加刀具運輸時間降低效率所以安裝在機床側面最合適有些部件交錯的地方作適當?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床的自動換刀裝置的設計將仿效 THK6363 型自動換刀數(shù)控鏜銑床換刀裝置設計成由由盤式刀庫和回轉式雙臂機械手組成設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構對數(shù)控機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)控機床主要是在多品種單件小批生產(chǎn)時使用因而應根據(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多個工件的切削任務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床能加工工件的比率也越高但它們并不是成正 比例關系圖 31 為刀庫容量與機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 刀庫儲存量過大導致刀庫的結構龐大而復雜影響機床總體布局儲存量過小則不能滿足復雜零件的加工要求因此刀庫容量應在經(jīng)濟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)控機床的刀庫容量有關資料曾對 15000 個零件進行分組統(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構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構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械手的換刀動作空間 構設計 如刀庫裝配圖所示當數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后直流伺服電動機接通其運動經(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)動轉矩及選定電機 刀庫回轉運動多數(shù)采用液壓馬達直流電動機驅(qū)動并沒有降速傳動裝置 動機與降速傳動裝置 刀庫的驅(qū)動系統(tǒng)中由于本刀庫的驅(qū)動轉矩小且所需轉速小所以決定采用直流伺服電動機驅(qū)動直流伺服電動機具有體積小重量輕伺服性好力能指標高等優(yōu)點且該電機可用信號電壓進行無級調(diào)速采用型號為 90SZ03的 SZ系列電磁式直流伺服電動機其基本參數(shù)為功率 0092KW 轉速 3000RMIN《袖珍機械師設計手冊》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 輸出轉矩 18N178。 m《袖珍機械師設計手冊》 P10781079 庫驅(qū)動轉矩 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計參考查參考資料 14 采用經(jīng)驗法初估回轉所需轉矩 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 10kgf 刀庫回轉由最大扭矩為 25N178。 m 的液壓馬達經(jīng)諧波減速器驅(qū)動現(xiàn)在由于設計的刀庫容量為 6 把刀具可初估刀庫驅(qū)動轉矩 主要是指直接驅(qū)動刀盤轉動的轉矩 為 T0 8N178。 m 26 刀庫轉位機構的普通圓柱蝸桿傳動的設計 刀庫的主運動是圓周回轉運動如圖 25所示直流伺服電動機 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設計刀庫轉位機構的普通圓柱蝸桿傳動 由刀庫轉位機構實現(xiàn) 己知直流伺服電動機 1 的功率為 0092KW 轉速為 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 單向旋轉單 班工作制預計壽命為 5 年 圖 25 刀庫轉位機構傳動圖 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 單向旋轉單工作制預計壽命為 5 年則 Z2 Z1179。 i 6179。 6 36 4 按齒面接觸疲勞強度設計 m2d1KT2 mm3 a 計算蝸輪軸轉矩 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 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