单片机应用技术项目七

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1、学习项目七典型数控机床 主讲教师： 知识目标 了解几种典型数控机床的典型结构、典型性能； 综合应用学过的知识原理考察数控机床； 对比各类数控机床的整体布局、功能要求和结构 特点； 了解数控机床系统配置。 技能目标 学会数控机床的选用。学习项目七 典型数控机床 71 典型数控车床711 典型数控车床的结构1主轴卡盘松、夹踏板；2对刀仪；3卡盘；4主轴箱；5防护罩 ；6压力表；7对刀仪防护罩；8导轨防护罩；9对刀仪转臂；10 操作面板；11回转刀架；12尾座；13床鞍；14床身1、MJ-50数控车床的布局 床身14为平床身，床身导轨面上支承着30倾斜布置的床 鞍13，属平床身斜导轨的布局结构，排屑

2、方便。 导轨的横截面为矩形，支承刚性好，且导轨上配置有防 护罩8。 床身的左上方安装有主轴箱4。 主轴由AC交流伺服电动机驱动，无机械变速传动装置。 主轴卡盘3的夹紧与松开是由主轴尾端的液压缸来控制 的。 床身右上方安装有尾座12。 滑板的倾斜导轨上安装有回转刀架11，其刀盘上有10个 工位，最多安装10把刀具。 滑板上分别安装有X轴和Z轴的进给传动装置。 主要性能指标单位指标值主要性能指标单位指标值 床身上最大工件回转 直径mm500主电机功率(变频 )kW11/15滑板上最大回转直径mm350主轴转 速r/min35-3500 滑板上最大切削直径mm310恒扭矩范围r/min35-437

3、最大加工长度mm650恒功率范围r/min437-3500 X轴最大行程mm182进给 伺服电机X轴AC0.9KW Z轴最大行程mm675Z轴AC1.8KW 快移速度(X/Z轴)m/min10/15主轴通孔直径mm80 定位精度X向 Z向mm0015/100 0025/100主轴头 型式A2-6X/Z轴重复定位精度mm0.003/0.005拉管通孔直径65 选刀方式刀盘就近转位尾台套筒行程mm130 分度时间秒单步：0.8；180 2.2台套筒直径mm90刀架刀位数把10尾台套筒锥孔莫式4号 刀具规格车刀25mm25mm 镗刀12mm 45mm机床外形尺寸(长 宽高)mm29951667 17

4、96 2、MJ-50主传动系统 3、进给传动系统及传动装置1-滑板 2、7、11-螺母 3、9-角接触球轴承 4-轴承座 5、8-缓冲块 6-滚珠丝杠 10、14-同步带轮 12-同步齿形带 13-键 15-交流伺服电机 16-脉冲编码器 17、 18、19、23、24、25-镶条 20-螺钉 21-刀架 22-导轨护板 26-限位开关 27-挡块1-脉冲编码器 2、12-同 步带轮 3、6-缓冲挡块 4 -螺母 5-滚珠丝杠 7-圆 柱滚子轴承 8-间隙调整 螺母 9-轴承座 10-螺钉 11-同步齿形带 13-床身 14-交流伺服电机 15-角 接触球轴承 16-锁紧螺 母 17-拧紧螺母

5、 18-法兰 19-内锥环 20-外锥环 4、自动回转刀架图7-8 平板共轭分度机构工作原理图 712 典型数控车床系统72 典型数控铣床 数控铣床种类 （1）按机床主轴的布置形式及机床的布局 特点分为：立式、卧式和立卧两用式三种 。 （2）按照数控系统控制的坐标轴数量分为 ：2.5坐标联动数控铣床、3坐标联动数控铣 床、4坐标联动数控铣床、5坐标联动数控 铣床。目前，国内广泛使用3坐标联动的立 式数控铣床。 1-集液箱 2-集屑箱 3-工作台 4-防护门 5-刀 库 6-主轴箱 7-控制面板 8-主轴 9-立柱 10-进 给伺服电机 11-十字滑台 12-滚珠丝杠1-集液箱 2-集屑箱 3-

6、工作台 4-防护门 5-刀库 6-主轴箱 7-控制面板 8-主轴 9 -立柱 10-进给伺服电机 11-十字滑台 12-滚珠丝杠 1、机床的传动结构 2、主轴部件 3、床身部分 4、润滑系统 机床采用Bijur自动集中润滑系统，由自动间隙润 滑泵、分油器、计量件、管接头及油管组成，通 过分油器和计量件将润滑油按比例地分配到各滑 动部件和滚珠丝杠的润滑点，实现周期润滑，滑 油泵装于立柱左侧。主轴部件采用长效精密主轴润滑脂润滑，润滑时间长达710年。润滑油可选 用40#精密机床导轨油。 5、冷却系统 机床主轴端附近装有冷却软管，根据需要可对工 件和刀具从任意方向进行强制冷却。冷却液储存 于冷却箱内

7、，冷却箱后端装有冷却泵，冷却时冷 却泵将冷却液吸入冷却管，打开装于铣头上的球 阀，冷却液即从冷却软管流出。7.3典型加工中心 731 加工中心的类型 1、立式加工中心 立式加工中心的主轴与工作台是垂直的，一般情况下主轴 处于竖直状态的。普通的立式加工中心的机床本体结构形 式多为固定立柱，工作台为长方形，无分度回转功能，适合加工盘、套、板类零件。对于4轴加工中心，一般在工 作台上安装一个沿水平轴旋转的旋转轴，用以加工螺旋线 类零件。 5轴立式加工中心是一种高性能的加工中心。在5轴方式加 工中心上，工件一次安装后能完成除安装面以外的其余5 个面的加工。 摆头式加工中心是依靠立式主轴头的回转（图7-

8、16，a） ，主轴前端是一个回转头，能自行环绕Z轴360，成为C轴 ，回转头上还带可环绕X轴旋转的A轴，一般可达90以上 。 双转台加工中心的工作台回转轴（图7-16，b）安置在床 身上，工作台可以环绕X轴回转，定义为A轴，A轴工作范 围为90。 2、卧式加工中心 卧式加工中心的主轴与工作台平行，一般情况下 主轴水平放置，如图1-2所示。一般的卧式加工中 心的工作台通常都带有自动分度的功能，它一般 具有45个运动坐标，常见的是三个直线运动坐 标加一个回转运动坐标，即X、Y、Z、A 4轴。 5轴卧式加工中心与5轴立式加工中心一样，属于 高档数控机床。此类加工中心的回转轴也有两种 方式，一种是卧式

9、主轴摆动作为一个回转轴，再 加上工作台的一个回转轴，实现5轴联动加工。 3、龙门式加工中心 龙门式加工中心是一种大型机床。龙门式 加工中心主轴多为垂直设置，除自动换刀 装置以外，还带有可更换的主轴头附件， 数控装置的功能也较齐全，能够一机多用 ，尤其适用于大型工件和形状复杂的零件 加工。732 JCS-018A立式加工中心1、机床的用途及特点 JCS-0l8A型加工中心是一台具有自动换刀装置的小型数 控立式镗铣床。该加工中心采用了软件固定型计算机控制 的FANUC-BESK 6ME数控系统(简称FANUC-6M系统)。工件一 次装夹后，可以自动连续地完成铣、钻、铰、扩、锪、攻 螺纹等多种工序的

10、加工，故适合于小型板类、盘类、壳体 类、模具等零件的多品种小批量加工。 (1)强力切削 (2)高速定位 (3)随机换刀 (4）传动系统简单 (5)机电一体化 2、主要技术参数 主轴锥孔：锥度7:24，BT45； 主轴转速，标准型：22.5rmin2250rmin，高速型： 45rmin4500rmin； 主轴驱动电机(额定30min)：5.5kW7.5kW,FANUC交流 主轴电机12型； 快速移动速度，X、Y轴：14mmin，Z轴：lOmmin； 进给速度(X、Y、Z轴)：1mmmin4000mmmim； 进给驱动电机：1.4KW,FANUCBESK直流伺服电机15型； 定位精度：0.012

11、mm300mm； 重复定位精度：0.006mm； 刀库容量：16把；选刀方式：任选； 最大刀具尺寸（直径长度）：lOOmm300mm；最大刀 具质量：10kg； 3、JCS-018A的传动系统 （2）进给传动系统 JCS一018A机床沿X、Y、Z 3个坐标轴的进给运动分 别是由3台功率为1.4kW的FANUC BESK DCl5型宽调 速直流伺服电机通过联轴器直接带动滚珠丝杠旋 转实现的。由于主轴箱垂直运动，为防止滚珠丝 杠因不能自锁而使主轴箱下滑，Z轴电机带有制动 器。 由于机床基础件刚度高，且采用贴塑导轨，因此 ，机床在高速移动时振动小，低速移动时无爬行 ，并有高的精度和稳定性。 （3）刀

12、库驱动系统 圆盘形刀库用直流伺服电动机经蜗杆蜗轮 驱动，装在标准刀柄中的刀具，置于圆盘 的周边。当需要换刀时，刀库旋转到指定 位置准停，机械手换刀。 4、JCS-018A的主轴箱部件 主要由四个功能部件组成，分别是主轴部件、刀具自动夹 紧机构、切屑清除装置和主轴准停装置。 主轴部件的前支承配置了3个高精度的角接触球轴承，用 以承受径向载荷和轴向载荷，前两个轴承大口朝下，后面 一个轴承大口朝上。 在主轴箱后端安装的是刀具自动夹紧机构。它主要由拉杆 、拉杆端部的3个钢球、碟形弹簧、活塞、液压缸等组成 。 刀杆夹紧机构用弹簧夹紧，液压放松，以保证在工作中突 然停电时，刀杆不会自行松脱。 自动清除主轴

13、孔内的灰尘和切屑是换刀过程的一个重要动 作。为了保持主轴锥孔的清洁，使用压缩空气吹屑。 5、进给伺服系统图7-21 X轴伺服进给系统 l一直流伺服电机 2一十字滑块联轴节 3一滚珠丝杠 4一左螺母 5一键 6一半 圆垫片 7一右螺母 8一螺母座图7-22 电机轴与滚珠丝杠的联接结构 1一直流伺服电机 2一电机轴 3一轴套 4一锥环 5一联轴节 6一轴套 7一滚珠丝杠6、自动换刀装置 自动换刀装置安装在立柱的左侧上部，由刀库和机 械手两部分组成。 当数控系统发出换刀指令后，直流伺服电动机1接通 ，其运动经过十字联轴器2、蜗杆4、蜗轮3传到刀 盘14，刀盘带动其上面的16个刀套13转动，完成 选刀

14、工作。每个刀套尾部有一个滚子1l，当待换 刀具转到换刀位置时，滚子ll进入拨叉7的槽内。 同时气缸5的下腔通压缩空气，活塞杆6带动拨叉7 上升，放开位置开关9，用以断开相关的电路，防 止刀库、主轴等有误动作。拨叉7在上升的过程中 ，带动刀套绕着销轴12逆时针向下翻转90，从而 使刀具轴线与主轴轴线平行。 1一直流伺服电机 2一十字滑块联轴节 3一蜗轮 4一蜗杆 5一气缸6一活塞杆 7一拨叉 8一螺杆 9一位置开关lO一定位开关 11 一滚子12一销轴 13一刀套14一刀盘(导盘)1-弹簧 2-螺纹套 3-球头销钉 4-刀套 5、7-滚子 6-销轴7.4 数控机床的操作规程 一、日常检查 二、定期保养 思考与练习题 7-1 MJ-50数控车床的X轴是如何布置的？有什么意义 ？ 7-2 简述MJ-50数控车床刀架的工件原理。 7-3 V600数控铣床的床身结构有何特点？ 7-4 简述V600数控铣床的工艺能力。 7-5 谈谈JCS-018A的主要性能指标。 7-6 加工中心机床的主要种类有哪些？ 7-7 简要说明JCS-018A进给轴电机与滚珠丝杠连接的结 构特点。 7-8 简述JCS-018A加工中心机械手的动作原理？