《数控木工铣床的运动分配和加工中心简介》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控木工铣床的运动分配和加工中心简介（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、?年木工机床第?期数控木工铣床的运动分配和加工中心简介南京林业大学石如庚摘要本 文主要介绍数控木工铣 床,包 括 数控 复合木工铣 床 的坐标 数、运动分配、机床布 局和一些典 型实例。同时对木材切削加工中心机床 也作了简要介绍。可供 生产和使用单位参考。关健词数控木工铣床加工中心数控木工铣床主要是指数控镂铣机,是应 用数控技术最为广泛的木工机床。分类数控木工铣床从不同的角度可以有不同的分类。从伺服 系统的 原理不同可分 为开环、闭环和半闭环控制系统?按同时控制的坐标数,可分为两、三、四、五坐标等?按刀架结构可分为并列式和转塔式?按刀轴工作位置可分 立式?垂直布置?和 卧式?水平布置?按主轴数
2、分单、双、多轴等?按机架结构分单臂?单立柱?式 和 门式等等。五坐标数控等,而且这里所指的都是同 时控制的,即联动的坐标轴数目。为后面叙述方便,对种种坐标轴代号,我们采 用国际标准? ? ?的 规定?三维空间三个直线坐标运动以?、?、?表示。其中?轴 由传递切 削动力 的主轴所规定。?轴一般为水平 的,与工件装卡面 平行?轴可根据?、?轴的运动,按照右手笛卡儿坐标系 统来确定。使右手三指相互垂直,以大 拇指代表?轴,中指代表?轴则食指 所指 即 为?轴。用?、?、?表示轴线分别与?、?、?轴平行的旋转运动。?坐标数 目大多数数控木工铣床是连续控制?又称轮廓控制或轨迹控制?系统,能够得到二维平面
3、轮廓或三维立体轮廓。如对单纯几何形体来说,最多 不过三维空 间,只要三个坐标就完全可以确定任意点的位置。然而,对于一个实际的轮廓切削加工系统,尤其是立体曲面加工系统,往往不能再把刀具简化成一个点来看待了。为避免干涉,改善切削条件,提高木材的切除率和表面质量等,通常除三个直线坐标运动外,尚需增加一个至几个回转?或摆动?坐 标运动。因此,连续控制系统不仅有两坐标、三 坐标数控,还 有四坐标、?运动分配与机床布局这里的运动分配是指坐标 运动的分配,即如 何把数控木主铣床所需要 的坐标运动分配到刀具系统和 工件系统,运动分配不 同也就 影响到机床总体布局的不 同。? ? 两坐 标数控 木工铣 床它所具
4、有的两个直线坐标运动一般由工作台完成。工作台在水平面 内沿?、?两个方向作平面运动。?,?三坐标数控木工铣床这是最常见、应用最广的一类数控木工铣床。三个直线坐标运动可以由刀具系统单独完成,也可由刀具系统与工件系统共同完成。最常见的 运动分配方案有以下几种?第?期木工机 床?年?节一?片片礁喇喇? ?山? ? ?、 洲洲洲洲洲生生? ? ?日日? ? ?、图?三个直线坐标运动分配的主要形式? ?、? ?工作台固 定,铣刀完成三个直线坐标运动?工作台完成?向运动,刀架完成?、?向运动? ?工作台完成?、?向运动,刀架完成?向运动?横梁?转塔刀架?向移动溜板?、? ? ?向移 动溜板?铣削头? 工件
5、?之柱?固定工作台?床身?。、? ?向移动溜板?铣削头升降气缸? ?单立住? ?工作台固定,三 个直线运动均 由刀?以及铣削头?所组成,能完成?、?向坐标具系统完成,如图 ? ?、?所示。这种运动分运 动?转塔一般可装?一?个铣削头,根据各配方式欧 美应用较多。如美国? ? ? ?,加工工序所需刀具形成的不 同可自动回转 调?公司?系列?德 国? ?整。横梁 与左右立件?组成 门 式?或 称 桥公司? ?一?系列和?系列等。图? ?中式?结 构,可沿床 身导轨完成?方向的坐 标固定工作台?上 装有工件?,横梁?上装 有运动。图 ? ?所示为单立柱式。刀架,它 由?向、?向移动溜板?和?、转塔?
6、 ?工 作台完 成?向运动?刀架完成?、? ?年木工机床第?期?向运动,这种分配方式机架大多采 用门式结构。如 图?所示,刀架在横梁?上 能完成?、?方向的坐标运 动。在升降溜板?上设有?个并列布置 的铣削头?,它们可以由各自的气缸 ?控制单 独作升降运动、以便适应各工序对变换刀具的需要。铣削头并列的优点是可实现多工件同 时加工。如工件仅需作镂铣加工,工作过程 中不必换刀,则可以实现?个工件同时装 夹,同时加工,以充分发挥 机床的 生产效率。与转塔相比其结构稍大,且轴数受到一 定的限制。图中工件装 在工作台上,可完成?方向的坐标运动。? ?工作台完成?、?方向的坐标运动,刀架仅完成?方向升降运
7、动,如 图 ? ?所示。机床大多采 用单立柱结构。后两种运动分 配方式各国都有采 用,日本庄田、平 安等厂家所生产 的数控木 工铣床几乎都采 用这两种方式。?四坐标、五坐 标数控 木工铣 床它们的运动分配随加 工零件和具体机床而异。常见的如日本庄田?一? ? 、?一? ?、?一? ?等型号的四坐标数控木工铣床,由工作台完成?运动,刀具完成?、?和?摆动士? ?运动? ?一? ?型五 坐标数控木工铣床则 由工作台和夹具完成?、?、?运 动,刀架完成?、?摆动士?运动? ?一? ?型五 坐标数 控铣床由工作台完成?、?运 动,刀架完成?、?、?运动,其中?、?均为摆动士?少?奥地利?公 司?型五
8、坐标数控木工铣床,由工作台和 转 台完成?、?、?运动,刀架完成?、?运动等等。?实例介绍?型五坐标 数控 木工铣床图?所示为奥地 利?公司?型五坐标数控木 工铣床。机床采用 闭环控制系统,应用德 国?一?微 机 数控装 置,能 同时对刀架、工作 台和转台的?个坐标运动实 行控制,并能应用六角转塔自动换刀,完成各种零件的 自动 加工。每批加工量在? ?左右,可年产高级椅 子?万张。机床床身 为单立柱式,刀架 为转塔型,刀轴加 工时处水平位置。机床除 数控部分外主要 由床身、工作台、切削机构、进给 机构及其伺 服系 统组成。五坐标运动的分配?由刀架 完成?、?方向的 直线坐标运 动,由工作 台及
9、转台完成?以及?、?坐 标运动。转塔式刀架 由三层组成。水平移动溜板? ?与床身? ?上的圆导轨? ?相 配,由直流 伺服电机 ? ?通过滚珠丝 杠副 ? ?驱 动?可完成?方向 的直线 坐标 运动,行程范 围 为?垂直 移 动 溜板 ? ?与水平移动溜 板? ?上 的圆导 轨? ?相 配,由直流 伺服 电机? ?通过滚珠丝杠副 ? ?驱 动,可 完 成?方 向 的坐标运动,行程范 围为? ? ?在溜板?上装有六 角转塔? ?,转塔的?个工 位上 各装 有一台? ? ? 的高频电机,各 电机 轴通过锥形套及螺母夹持刀具。各工位 通常 可配备镂铣刀、成型铣刀、钻 头和磨削 头等切削刀具,刀具转速
10、 可 在?、? ?或? ? ? ?中任选。转塔通过电一液 伺服系统进行位置控 制,能作? ?“的回转调 整,并通过气动分度 定位 销,可使所需之刀具准确地处于加工工位?上,其变换 所需时 间仅?秒钟。为使刀架上 下移动 轻便,防止刀架因自重而下 滑,机床设有平衡气缸 ? ?,以平衡垂直溜板与转塔刀架部分的重量。机床工作台?具 有? ? ?和? ? ?两种规格,并置于溜板架?上,由直流伺 服 电机经伺 服传动链可使 工作 台绕?轴线方向作?向回转运动,运 动 范围 为? ? 一? ?。?榴 板 架?本身通过 直流伺 服电机?驱动滚珠丝杠副?可沿底座?上的 圆导轨 ? ? ?年木工机床第?期?向运
11、动,这种分配方式机架大多采 用门式结构。如 图?所示,刀架在横梁?上 能完成?、?方向的坐标运 动。在升降溜板?上设有?个并列布置 的铣削头?,它们可以由各自的气缸 ?控制单 独作升降运动、以便适应各工序对变换刀具的需要。铣削头并列的优点是可实现多工件同 时加工。如工件仅需作镂铣加工,工作过程 中不必换刀,则可以实现?个工件同时装 夹,同时加工,以充分发挥 机床的 生产效率。与转塔相比其结构稍大,且轴数受到一 定的限制。图中工件装 在工作台上,可完成?方向的坐标运动。? ?工作台完成?、?方向的坐标运动,刀架仅完成?方向升降运动,如 图 ? ?所示。机床大多采 用单立柱结构。后两种运动分 配方
12、式各国都有采 用,日本庄田、平 安等厂家所生产 的数控木 工铣床几乎都采 用这两种方式。?四坐标、五坐 标数控 木工铣 床它们的运动分配随加 工零件和具体机床而异。常见的如日本庄田?一? ? 、?一? ?、?一? ?等型号的四坐标数控木工铣床,由工作台完成?运动,刀具完成?、?和?摆动士? ?运动? ?一? ?型五 坐标数控木工铣床则 由工作台和夹具完成?、?、?运 动,刀架完成?、?摆动士?运动? ?一? ?型五 坐标数 控铣床由工作台完成?、?运 动,刀架完成?、?、?运动,其中?、?均为摆动士?少?奥地利?公 司?型五 坐标数控木工铣床,由工作台和 转 台完成?、?、?运动,刀架完成?、
13、?运动等等。?实例介绍?型五坐标 数控 木工铣床图?所示为奥地 利?公司ZUMA型五坐标数控木 工铣床。机床采用 闭环控制系统,应用德 国IBH一MICRODUS6微 机 数控装 置,能 同时对刀架、工作 台和转台的5个坐标运动实 行控制,并能应用六角转塔自动换刀,完成各种零件的 自动 加工。每批加工量在10 0左右,可年产高级椅 子2.53万张。机床床身 为单立柱式,刀架 为转塔型,刀轴加 工时处水平位置。机床除 数控部分外主要 由床身、工作台、切削机构、进给 机构及其伺 服系 统组成。五坐标运动的分配:由刀架 完成Y、Z方向的 直线坐标运 动,由工作 台及转台完成X以及A、B坐 标运动。转
14、塔式刀架 由三层组成。水平移动溜板1 6与床身19上的圆导轨1 7相 配,由直流 伺服电机 1 8通过滚珠丝 杠副 2 7驱 动.可完成Z方向 的直线 坐标 运动,行程范 围 为69om m;垂直 移 动 溜板 2 4与水平移动溜 板1 6上 的圆导 轨2 8相 配,由直流 伺服 电机 1 4通过滚珠丝杠副 2 9驱 动,可 完 成Y方 向 的坐标运动,行程范 围为91 0m m;在溜板24上装有六 角转塔13,转塔的6个工 位上 各装 有一台3.7/ 6.s k w的高频电机,各 电机 轴通过锥形套及螺母夹持刀具。各工位 通常 可配备镂铣刀、成型铣刀、钻 头和磨削 头等切削刀具,刀具转速 可
15、 在3000、12000或18000r/m i n中任选。转塔通过电一液 伺服系统进行位置控 制,能作30 0“的回转调 整,并通过气动分度 定位 销,可使所需之刀具准确地处于加工工位P上,其变换 所需时 间仅l秒钟。为使刀架上 下移动 轻便,防止刀架因自重而下 滑,机床设有平衡气缸 2 5,以平衡垂直溜板与转塔刀架部分的重量。机床工作台6具 有60 0x 20 0和10O X2 00(m m )两种规格,并置于溜板架5上,由直流伺 服 电机经伺 服传动链可使 工作 台绕X轴线方向作A向回转运动,运 动 范围 为0 o一13 5。;榴 板 架5本身通过 直流伺 服电机1驱动滚珠丝杠副4可沿底座3上的 圆导轨 2 3年木工机床、第1期完成X方向的直线坐标运动;工作台上设有转台7,利用直流伺服电机9可绕Y轴线作36 0。的旋转(B )运动。转台上设置夹紧器,根据需要 可以采用气动夹紧或真空吸 附装夹工件。通常对各种框、橱、桌椅 的腿脚等零件可用气动 夹紧;对于扁平板件则宜用真空 吸附法。机床所用 直流伺服电机最高转速:X、Y、Z轴为1800r/min;A、B轴为85or/min。最大扭 矩:X轴10.SN m;Y、Z轴7.IN m;A、B轴ZoN m。最大进给速度X、Y、Z轴zsm/ min ;A、B轴6m/r nin。机床利用 磁尺作为位置检测元件,分辨率(能检测 的最小位移量)为
