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1、数控机床精品课件,学习项目五 数控铣床与加工中心结构分析,任务一 数控铣床,任务二 加工中心概述,任务三 立式加工中心,任务四 卧式加工中心,任务一 数控机床的选用,任务目标,任务内容,通过学习，掌握数控铣床的加工范围，了解XKA5750型数控铣床的布局，理解其传动系统图，掌握数控铣床的基本结构和组成，主传动和进给传动的结构特征，升降台自动平衡装置的工作原理及调整等。,主要介绍数控铣床的加工范围，布局及主要技术参数，机床传动结构及调整，机床传动系统图，升降台自动平衡装置的工作原理调整。,（1）平面类零件 平面类零件是指加工平面与水平面的夹角为定角的零件。这类零件的特点是，各个加工表面是平面，或
2、可以展开为平面，如图5-1中的曲线轮廓面M和斜平面P以及圆台侧平面N。,一、数控铣床的工艺范围和分类,1、数控铣床的工艺范围,图5-1 平面类零件,（2）变斜角类零件 变斜角类零件是指加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件，如图5-2所示。其加工面不能展开为平面，但在加工中，铣刀圆周与加工面接触的瞬间为一直线。,一、数控铣床的工艺范围和分类,1、数控铣床的工艺范围,图5-2 变斜角类零件,（3）曲面类零件 曲面类零件是指加工面为空间曲面的零件，如图5-3所示。其特点是加工平面不能展开为平面，且加工面与铣刀始终为点接触。,一、数控铣床的工艺范围和分类,1、数控铣床的工艺范围,图5-3 曲面类零件,
3、（1）立式数控铣床 立式数控铣床的主轴轴线垂直于水平面，是数控铣床中最常见的一种布局形式，应用范围最广泛。立式数控铣床主要用于水平面内的型面加工，增加数控分度头后，可在圆柱表面上加工曲线沟槽。 （2）卧式数控铣床 卧式数控铣床的主轴轴线平行于水平面，主要用于垂直平面内的各种型面加工，配置万能数控转盘后，还可以对工件侧面上的连续回转轮廓进行加工，并能在一次安装后加工箱体零件的四个表面。通常采用增加数控转盘来实现四轴或五轴加工。 （3）立卧两用式数控铣床 立卧两用式数控铣床的主轴轴线方向可以变换，既可以进行立式加工，又可以进行卧式加工，使用范围更大，功能更强。若采用数控万能主轴（主轴头可以任意转换
4、方向），就可以加工出与水平面成各种角度的工件表面；若采用数控回转工作台，还能对工件实现除定位面外的五面加工。,一、数控铣床的工艺范围和分类,2数控铣床的分类,二、数控铣床的基本组成与技术参数,1机床的组成,图5-4 XKA5750数控立式铣床 1底座 2伺服电动机 3、14行程限位挡铁 4强电柜 5床身 6横向限位开关 7后壳体 8滑枕 9万能铣头 10数控柜 11按钮站 12纵向限位开关 13工作台 15伺服电动机 16升降滑座,图5-5 主轴立式和卧式位置,工作台面积（宽长） 500mm1600mm 工作台纵向行程 1200mm 滑枕横向行程 700mm 工作台垂直行程 500mm 主轴锥
5、孔 ISO50 主轴端面到工作台面距离 50550mm 主轴中心线到床身立导轨面距离 28728mm 主轴转速 502500r/min 进给速度：纵向（X向） 63000mm/min 横向（Y向） 63000mm/min 垂直（Z向） 31500mm/min 快速移动速度：纵向、横向 6000mm/min 垂直 3000mm/min 主轴电动机功率 11kW 进给电动机扭矩：纵向、横向 9.3Nm 垂直 13Nm 润滑电动机功率 60W 冷却电动机功率 125W 机床外形尺寸（长宽高） 2393mm2264mm2180mm 控制轴数 3(可选四轴) 最大同时控制轴数 3 最小设定单位 0.00
6、1mm/0.0001英寸 插补功能 直线/圆弧 编程功能 多种固定循环、用户宏程序 程序容量 64K 显示方法 9英寸单色CRT,一、数控铣床的工艺范围和分类,2机床的技术参数,图5-6是XKA5750数控铣床的传动系统图。主运动是铣床主轴的旋转运动，由装在滑枕后部的主轴交流伺服电动机驱动，电动机的运动通过速比为1：2.4的一对弧齿同步齿形带轮传到滑枕的水平轴上，再经过万能铣头的两对弧齿锥齿轮副（33/34、26/25）将运动传到主轴IV。转速范围为502500r/min(电动机转速范围1206000r/min)。当主轴转速在625r/min（电动机转速在1500r/min）以下是为恒转矩输出
7、；主轴转速在6251875r/min内为恒功率输出；超过1875r/min后输出功率下降，转速到2500 r/min时，输出功率下降到额定功率的1/3。,三、XKA5750数控铣床机床传动系统,1主传动系统,图5-6 XKA5750数控铣床传动系统图,工作台的纵向（X向）进给和滑枕的横向（Y向）进给传动系统，是由交流伺服电动机通过速比为1：2的一对同步圆弧齿形带轮，将运动传动至导程为6mm的滚珠丝杠。升降台的垂直（Z向）进给运动为交流伺服电动机通过速比为1：2的一对同步齿形带轮将运动传到轴，再经过一对弧齿锥齿轮传到垂直滚珠丝杠上，带动升降台运动。垂直滚珠丝杠上的弧齿锥齿轮还带动轴上的锥齿轮，经
8、单向超越离合器与自锁器相连，防止升降台因自重而下滑。,一、数控铣床的工艺范围和分类,2进给传动系统,四、XKA5750数控铣床主要部件,1万能铣头部件结构,图5-7 万能铣头部件结构 1键 2连接盘 3法兰 4、6、23、24T形螺栓 5后壳体 7锁紧螺钉 8螺母 9角接触球轴承 10隔套 11角接触球轴承 12前壳体 13轴承 14半圆环垫片 15法兰 16、17螺钉 18端面键 19、25推力圆柱滚子轴承 20、26滚针轴承 21、22、27锥齿轮,一、数控铣床的工艺范围和分类,2工作台纵向传动机构,图5-8 工作台纵向传动机构 1、3、10螺母 2丝杠 4工作台 5限位挡铁 6、7、8轴
9、承 9、15螺钉 11、19同步齿形带轮 12法兰盘 13垫片 14同步齿形带 16外锥环 17端盖 20交流伺服电动机,一、数控铣床的工艺范围和分类,3升降台传动机构及自动平衡机构,图5-9 升降台升降传动部分 1交流伺服电动机 2、3齿形带轮 4、18、24螺母 5、6隔套 7、8、12锥齿轮 9深沟球轴承 10角接触球轴承 11滚子轴承 13滚子 14外环 15、22摩擦环 16、25螺钉 17端盖 19碟形弹簧 20防转销 21星轮 23支承套,一、数控铣床的工艺范围和分类,4数控回转工作台,图5-10 立卧式数控回转台 1夹紧液压缸 2活塞 3拉杆 4工作台 5弹簧 6主轴孔 7工作
10、台导轨面 8底座 9、10信号开关 11脉冲发生器 12触头 13油腔 14气液转换装置 15活塞杆 16法兰盘 17直流伺服电动机 18、24螺钉 19齿轮 20蜗轮 21蜗杆 22定位键 23螺纹套 25螺母,图5-10 工作时，首先气液转换装置14中的电磁换向阀换向，使其中的气缸左腔进气，右腔排气，气缸活塞杆15向右退回，油腔13及管路中的油压下降，夹紧液压缸1上腔减压，活塞2在弹簧的作用下向上运动，拉杆3松开工作台。同时触头12退回，松开夹紧信号开关9，压下松开信号开关10。此时伺服电动机17开始驱动工作台回转（或分度）。工作台回转完毕（或分度到位），气液转换装置14中的电磁阀换向，使
11、气缸右腔进气，左腔排气，活塞杆15向左伸出，油腔13、油管及液压缸1上腔的油压增加，使活塞2压缩弹簧5，拉杆3下移，将工作台压紧在底座8上，同时触头12在油压作用下向外伸出，放开松开信号开关10，压下夹紧信号开关9。工作台完成一个工作循环时，零位信号开关（图中未画出）发信号，使工作台返回零位。手摇脉冲发生器11可用于工作台的手动微调,任务二 加工中心概述,任务目标,任务内容,通过学习，了解加工中心的特点及其组成结构，了解加工中心的分类。,主要介绍加工中心的特点和分类，加工中心的发展方向,（1）提高加工质量 工件一次装夹，即可实现多工序集中加工，大大减少多次装夹所带来的误差。另外，由于是数控加工
12、，较少依赖操作者的技术水平，可得到相当高的稳定精度。 （2）缩短加工准备时间 加工中心既然可以顶替多台通用机床，那么加工一个零件所需准备时间，是每台加工单元所损耗的准备时间之和。从这个意义上说，加工中心的准备时间显然短得多。另外，由于是数控加工，不必准备专用钻模等工艺装备，可以大大节省准备时间。 （3）减少刀具费 把分散设置在通用机床上的备用刀具，集中在加工中心刀库上，有可能用最少量的刀具，实现公共有效利用。这样既提高刀具利用率，又减少了刀具数量。,一、加工中心的特点、分类,1加工中心的特点,（4）最少的劳务成本 由NC装置实现多工序加工的信息集约化和一人多台管理，以及用工作台自动托盘交换装置
13、（Automatic Pallet Changer简称APC）等辅助装置，实现夜间无人运转。这些都可缩减直接劳务费。另外，由于工序集中，工件搬运和质量检查工作量都大为减少，这就使间接劳务费最少。 （5）设备利用率高 加工中心设备利用率为通用机床的几倍。另外，由于工序集中，容易适应多品种、中小批量生产。,一、加工中心的特点、分类,1加工中心的特点,（1）按机床形态分类 1）卧式加工中心指主轴轴线为水平状态的加工中心。通常都带有可进行分度回转运动的正方形分度工作台。 2）立式加工中心指主轴轴线为垂直状态的加工中心。工作台通常是长方形，且无分度回转功能。 3）龙门式加工中心形状与龙门铣床相似，但它的
14、功能远比龙门铣床多。它除了带有自动换刀装置，还带可更换的主轴头附件，数控装置的软件功能相当齐全，能够一机多用。,一、加工中心的特点、分类,2加工中心的分类,（2）按立柱是否移动分类 1）固定立柱式适用于小型加工中心。平面上的两个坐标移动是由工作台和溜板来实现。由于立柱固定在床身上，就便于把刀库、电柜等装在立柱上，实现机电一体化。 2）移动立柱式通常见于大、中型加工中心。为了避免大尺寸工作台在溜板两端极限位置上发生翘曲和大溜板加工难的问题，采用了立柱在床身上沿前后方向移动，而工作台则在床身上沿左右方向移动的形式，从而减少了溜板和结构的多层，有利于提高机床精度。 3）立柱作平面二坐标移动式，这种形式的加工中心，工作台不做移动动作，而平面上的二坐标移动，均由立柱来实现。因为工作台不移动，这种加工中心比较适用于柔性自动线等自动生产系统。,一、加工中心的特点、分类,2加工中心的分类,（3）按自动换刀形式分类 1）带刀库、机械手换刀的加工中心。这是加工中心最普遍采用的形式。加工中心的自动换刀装置（Automatic Tool Changer简称ATC）是由刀库和换刀机械手组成。 2）无机械手的加工中心。采用40号以下刀柄的小型加工中心，有的就没有换刀机械手，换刀是通过刀库和主轴箱的配合动作来完成。 3）转塔刀库式加工
