《第3章数控车床.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第3章数控车床.ppt(63页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、 第第3 3章章 数控车床数控车床 3.0 3.0 项目的引出项目的引出 3.1 3.1 数控车床概述数控车床概述3.2 3.2 数控车床的结构数控车床的结构3.3 3.3 数控车床换刀装置数控车床换刀装置3.4 3.4 车削中心车削中心 3.5 3.5 其他车削类数控机床介绍其他车削类数控机床介绍 3.0 项目项目的引出的引出 项目一项目一 图示的零件为典型的轴类零件,主要加工圆柱面图示的零件为典型的轴类零件,主要加工圆柱面、圆弧、圆弧面、端面、倒角及外螺纹面等面、端面、倒角及外螺纹面等,适合采用卧式数控车床加,适合采用卧式数控车床加工。工。项目二项目二 图示的不锈钢套筒零件为典型的套类零件
2、,主要图示的不锈钢套筒零件为典型的套类零件,主要加工内外圆柱面加工内外圆柱面、圆弧面、端面、切槽等、圆弧面、端面、切槽等,适合采用卧,适合采用卧式数控车床加工。式数控车床加工。项目三项目三 图示的蜗轮透图示的蜗轮透盖零件为典型的盘盖零件为典型的盘类零件,主要加工类零件,主要加工内外圆柱面内外圆柱面、内圆、内圆弧面、端面、切槽弧面、端面、切槽等等,适合采用卧式,适合采用卧式数控车床加工数控车床加工。项目四项目四 图示的齿轮毛坯零件为径向尺寸较大的盘类零件,主要加工内外圆图示的齿轮毛坯零件为径向尺寸较大的盘类零件,主要加工内外圆柱面柱面、圆锥面、端面、倒角及切端面槽等、圆锥面、端面、倒角及切端面槽
3、等,适合采用立式数控车床加,适合采用立式数控车床加工。工。项目五项目五 图示的连接件除了加工圆柱面图示的连接件除了加工圆柱面、圆弧面、端面、倒角、切槽之外、圆弧面、端面、倒角、切槽之外,还要加工径向孔、与工件中心不同心的轴向孔及端面圆弧槽等,适合还要加工径向孔、与工件中心不同心的轴向孔及端面圆弧槽等,适合采用车削中心加工。采用车削中心加工。3.1 3.1 数控车床概述数控车床概述数控车床又称为数控车床又称为CNC(ComputerNumerical Control)车床,即用计算机数字控制的车床)车床,即用计算机数字控制的车床.普通车床是靠手工操作机床来完成各种切削加工。普通车床是靠手工操作机
4、床来完成各种切削加工。数控车床是将编制好的加工程序输入到数控系统中,数控车床是将编制好的加工程序输入到数控系统中,由数控系统通过由数控系统通过 X、Z 坐标轴的伺服电动机去控制车床坐标轴的伺服电动机去控制车床进给运动部件的动作顺序、移动量和进给速度,同时以进给运动部件的动作顺序、移动量和进给速度,同时以主轴的转速和转向。主轴的转速和转向。数控车床适合加工在普通车床上无法完成全部加工或数控车床适合加工在普通车床上无法完成全部加工或是很难完成加工,或是在普通车床上加工效率较低的零是很难完成加工,或是在普通车床上加工效率较低的零件。件。一、一、数控车床的组成及布局数控车床的组成及布局1.数控车床的组
5、成及特点数控车床的组成及特点 对比卧式车床和数控车床的外观图对比卧式车床和数控车床的外观图,数控车床的进给系,数控车床的进给系统与卧式车床的进给系统在结构上存在着本质上的差别。统与卧式车床的进给系统在结构上存在着本质上的差别。图图3-1 卧式车床外观图卧式车床外观图图图3-2 数控车床外观图数控车床外观图 如图所示,主轴箱内安装有如图所示,主轴箱内安装有脉冲脉冲编码器编码器2,主轴电动机经同步齿,主轴电动机经同步齿形带形带1驱动主轴驱动主轴4旋转,主轴的旋转,主轴的运动通过同步齿形带运动通过同步齿形带3,以,以1 1的速比传到脉冲编码器的速比传到脉冲编码器2。脉冲。脉冲编码器发出检测脉冲信号给
6、数控编码器发出检测脉冲信号给数控系统,使主轴电动机的旋转与刀系统,使主轴电动机的旋转与刀架的切削进给保持同步关系,即架的切削进给保持同步关系,即实现加工螺纹时主轴转一转,刀实现加工螺纹时主轴转一转,刀 架架Z向移动一个导程的运动关系向移动一个导程的运动关系.245678312.数控车床的布局数控车床的布局 刀架和导轨的布局形式会直接影响数控车床的使刀架和导轨的布局形式会直接影响数控车床的使用性能、机床的结构和外观。用性能、机床的结构和外观。工件参数对布局的影响工件参数对布局的影响主轴和刀架结构变化主轴和刀架结构变化主轴箱热变形对加工尺寸影响主轴箱热变形对加工尺寸影响 温升使主轴抬高和倾斜 双刀
7、架单主轴数控车床双刀架单主轴数控车床(1)床身导轨的布局:)床身导轨的布局:根据数控车床床身导轨与水平面的相对位置不同,可根据数控车床床身导轨与水平面的相对位置不同,可以有如下图所示的多种布局形式。以有如下图所示的多种布局形式。图图a所示为所示为平床身平滑板布局平床身平滑板布局 特点:水平床身的工艺性好,便于导轨特点:水平床身的工艺性好,便于导轨面的加工,刀架的运动精度高。但是由于面的加工,刀架的运动精度高。但是由于床身下部空间小,排屑困难。刀架水平放床身下部空间小,排屑困难。刀架水平放置使得滑板横向尺寸较长,加大了机床宽置使得滑板横向尺寸较长,加大了机床宽度方向的结构尺寸。度方向的结构尺寸。
8、应用:可用于大型数控车床或小型精密应用:可用于大型数控车床或小型精密数控车床的布局。数控车床的布局。图图b所示为所示为斜床身斜滑板布局斜床身斜滑板布局 特点:排屑容易,操作方便,机床占地特点:排屑容易,操作方便,机床占地面积小,容易实现封闭式防护。面积小,容易实现封闭式防护。斜床身倾斜的角度小,排屑不便;倾斜斜床身倾斜的角度小,排屑不便;倾斜角度大,斜导轨的导向性差,受力情况也角度大,斜导轨的导向性差,受力情况也差。差。应用:小型数控车床,床身倾斜应用:小型数控车床,床身倾斜30或或45;中规格的数控车床,床身多倾斜;中规格的数控车床,床身多倾斜60;大型数控车床,床身多倾斜;大型数控车床,床
9、身多倾斜75。图图c所示为所示为平床身斜滑板布局平床身斜滑板布局 特点:水平床身配倾斜放置的滑板,特点:水平床身配倾斜放置的滑板,一方面有水平床身工艺性好的特点,另一方面有水平床身工艺性好的特点,另一方面机床宽度方向的尺寸较水平配置一方面机床宽度方向的尺寸较水平配置滑板的要小,且排屑方便。滑板的要小,且排屑方便。斜滑板倾斜的角度分别为斜滑板倾斜的角度分别为30、45、60、75.应用:可用于中、小型数控车床应用:可用于中、小型数控车床的布局。的布局。(2)刀架的布局)刀架的布局 刀架作为数控车床的重要部件,其布局形式对机床整体布局及工刀架作为数控车床的重要部件,其布局形式对机床整体布局及工作性
10、能影响很大作性能影响很大。目前两坐标联动数控车床多采用。目前两坐标联动数控车床多采用12工位的回转刀工位的回转刀架,也有采用架,也有采用6工位、工位、8工位、工位、10工位回转刀架的。工位回转刀架的。布局形式有两种:回转轴垂直于主轴,加工盘类零件;回转轴平布局形式有两种:回转轴垂直于主轴,加工盘类零件;回转轴平行于主轴加工轴类和盘类零件。行于主轴加工轴类和盘类零件。床身上安装有两个独立的滑板和回转刀架的数控车床称为床身上安装有两个独立的滑板和回转刀架的数控车床称为双刀双刀架四坐标数控车床架四坐标数控车床。每个刀架的切削进给是分别控制的,因此两刀。每个刀架的切削进给是分别控制的,因此两刀架可以同
11、时切削同一工件的不同部位,架可以同时切削同一工件的不同部位,既扩大了加工范围,又提高既扩大了加工范围,又提高了加工效率。了加工效率。双刀架四坐标数控车床的结构复杂,且需要配置专门的数控系双刀架四坐标数控车床的结构复杂,且需要配置专门的数控系统实现对两个独立刀架的控制。该机床适合加工曲轴、飞机零件等统实现对两个独立刀架的控制。该机床适合加工曲轴、飞机零件等形状复杂、批量较大的零件。形状复杂、批量较大的零件。二、二、数控车床的用途数控车床的用途 由于数控车床是自动完成内外圆柱面、圆锥由于数控车床是自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、螺纹等的切削加工,所以数面、圆弧面、端面、螺纹等的切削加工,
12、所以数控车床特别适合加工控车床特别适合加工形状复杂的轴类或盘类零件形状复杂的轴类或盘类零件。数控车床加工零件的尺寸精度可以达到数控车床加工零件的尺寸精度可以达到IT5 IT6,加工表面的粗糙度可以达到,加工表面的粗糙度可以达到 Ra1.6 m以下以下.数控车床具有加工灵活、通用性强、能适应产数控车床具有加工灵活、通用性强、能适应产品的品种和规格频繁变化的特点,被广泛应用于机品的品种和规格频繁变化的特点,被广泛应用于机械制造业。械制造业。三、三、数控车床的分类数控车床的分类1.按机床主轴布局形式分类按机床主轴布局形式分类 (1)卧式数控车床:主轴)卧式数控车床:主轴轴线处于水平位置的数控车轴线处
13、于水平位置的数控车床。床。图示为前置刀架的数控车图示为前置刀架的数控车床,其刀架结构简单。床,其刀架结构简单。项目三中的蜗轮透盖零件项目三中的蜗轮透盖零件形状简单,适合采用刀架前形状简单,适合采用刀架前置的数控车床进行加工。置的数控车床进行加工。刀架前置的数控车床刀架前置的数控车床图示为后置刀架的数控车床,图示为后置刀架的数控车床,中高档的数控车床一般都中高档的数控车床一般都采用后置刀架的布局结构,采用后置刀架的布局结构,床身导轨为倾斜导轨(或床身导轨为倾斜导轨(或水平床身配上倾斜放置的水平床身配上倾斜放置的滑板)。滑板)。项目一中的轴零件、项目项目一中的轴零件、项目二中的不锈钢套筒零件适二中
14、的不锈钢套筒零件适合采用刀架后置的数控车合采用刀架后置的数控车床进行加工。床进行加工。刀架后置的数控车床刀架后置的数控车床(2)立式数控车床:主轴)立式数控车床:主轴轴线处于垂直位置的数控车轴线处于垂直位置的数控车床。床。图示刀架沿垂直导轨的移动图示刀架沿垂直导轨的移动为为 Z 轴进给,刀架沿水平轴进给,刀架沿水平导轨的移动为导轨的移动为 X 轴进给。轴进给。项目四中的齿轮毛坯零件项目四中的齿轮毛坯零件属于直径尺寸较大的盘类零属于直径尺寸较大的盘类零件,上端面及内孔都带有锥件,上端面及内孔都带有锥度,适合选用立式数控车床度,适合选用立式数控车床进行加工。进行加工。立式数控车床立式数控车床2.按
15、数控系统控制的轴数分类按数控系统控制的轴数分类 (1)两轴控制的数控车床:)两轴控制的数控车床:主轴轴线处于水平位置的数控主轴轴线处于水平位置的数控车床。机床上只有一个回转刀架,可实现车床。机床上只有一个回转刀架,可实现 X、Z 两坐标轴控制两坐标轴控制(2)双刀架四轴控制的数控车床:)双刀架四轴控制的数控车床:机床上有两个独立的回转机床上有两个独立的回转 刀架,可实现四轴控制。刀架,可实现四轴控制。(3)三轴控制的车削中心:)三轴控制的车削中心:车削中心是在数控车床的基础上发展起来的,主要特车削中心是在数控车床的基础上发展起来的,主要特征是在数控车床的转塔刀架上增设了多种自驱动刀具,并征是在
16、数控车床的转塔刀架上增设了多种自驱动刀具,并对主轴(对主轴(C 轴)进行伺服控制,自驱动刀具有钻削头、铣轴)进行伺服控制,自驱动刀具有钻削头、铣削头等。削头等。车削中心回转刀架上安装车削中心回转刀架上安装有平行于主轴轴线(有平行于主轴轴线(Z 轴)的轴)的自驱动刀具自驱动刀具1和垂直于主轴轴线和垂直于主轴轴线(X 轴)的自驱动刀具轴)的自驱动刀具2。项目五中的连接件,其外项目五中的连接件,其外圆表面上有圆表面上有6个均布的个均布的 径向孔;径向孔;右端面上有均布的右端面上有均布的4段圆弧槽和段圆弧槽和4个与工件中心不同心的轴向孔,个与工件中心不同心的轴向孔,该连接件适合采用车削中心进该连接件适
17、合采用车削中心进行加工。行加工。12(4)五轴联动车铣复合中心五轴联动车铣复合中心:机床配置双车主轴、一个机床配置双车主轴、一个铣轴、一个回转刀架和一个盘式刀库。车铣复合中心主要铣轴、一个回转刀架和一个盘式刀库。车铣复合中心主要用于航空、军工、汽车、船舶等行业中复杂零件的加工。用于航空、军工、汽车、船舶等行业中复杂零件的加工。主主 轴轴 銑銑 轴轴前置回转刀架前置回转刀架 3.2 3.2 数控车床的结构数控车床的结构一、数控车床的的用途、布局及技术参数一、数控车床的的用途、布局及技术参数 1.MJ-50数控车床数控车床 是济南机床厂和日本马扎克公司合资产品,第一个字是济南机床厂和日本马扎克公司
18、合资产品,第一个字母的缩写母的缩写,最大回转直径为最大回转直径为500mm。MJ-50数控车床主要用来加工轴类零件的内外圆柱面、数控车床主要用来加工轴类零件的内外圆柱面、圆锥面、螺纹表面、成形回转体表面等。对于盘类零件可圆锥面、螺纹表面、成形回转体表面等。对于盘类零件可进行钻孔、扩孔、铰孔、镗孔等加工。进行钻孔、扩孔、铰孔、镗孔等加工。该机该机床还可以完成车端面、切槽、倒角等加工。床还可以完成车端面、切槽、倒角等加工。2.MJ-50数控车床的布局数控车床的布局 图示的图示的MJ-50数控车床为两轴联动的卧式车床数控车床为两轴联动的卧式车床 3.MJ-50数控车床的主要技术参数数控车床的主要技术
19、参数(1)机床的主要参数)机床的主要参数 允许最大工件回转直径允许最大工件回转直径 500 mm 最大切削直径最大切削直径 310 mm 最大切削长度最大切削长度 650 mm 主轴转速范围主轴转速范围 353500 r/min(连续无级)(连续无级)刀架有效行程刀架有效行程 X 轴轴 182 mm;Z 轴轴 675 mm 快速移动速度快速移动速度 X 轴轴10 m/min;Z 轴轴15 m/mim 安装刀具数安装刀具数 10把把 主轴调速电机功率主轴调速电机功率 11/15 kW(连续(连续/30 min超载)超载)进给交流伺服电机功率进给交流伺服电机功率 X 轴轴0.9 kW;Z 轴轴1.
20、8 kW(2)数控系统的主要技术规格参数)数控系统的主要技术规格参数 MJ-50数控车床的数控系统为数控车床的数控系统为FANUC-0TE系统系统 控制轴数控制轴数 X轴、轴、Z 轴,手动方式同时仅一轴轴,手动方式同时仅一轴 最小设定单位最小设定单位 X、Z 轴轴0.001 mm 最小移动单位最小移动单位 X轴轴0.0005 mm Z 轴轴0.001 mm 最大编程尺寸最大编程尺寸 99999.999 mm 快速倍率快速倍率 LOW,25%,50%,100%进给倍率进给倍率 从从0150%范围内以范围内以10%递增递增 停顿停顿 G04(09999.999 s)二、主传动系统及主轴箱结构二、主
21、传动系统及主轴箱结构 1.主运动传动系统主运动传动系统 如图所示如图所示MJ-50数控车床主运动传动系统由功率为数控车床主运动传动系统由功率为11 kW的主轴的主轴调速电动机驱动,经一级调速电动机驱动,经一级1 1的带传动带动主轴旋转,使主轴在的带传动带动主轴旋转,使主轴在353500 r/mim的转速范围内实现无级调速的转速范围内实现无级调速。脉冲编码器脉冲编码器2.主轴箱结构主轴箱结构(1)主轴箱结构)主轴箱结构 MJ-50数控车床主轴箱结构如图所示。数控车床主轴箱结构如图所示。轴承油脂润滑,非接触式迷宫套封闭。轴承油脂润滑,非接触式迷宫套封闭。1、6、8-螺母螺母 2-齿形带齿形带 3、
22、16-齿形带轮齿形带轮 4-脉冲编码器脉冲编码器 5、12、13、17-螺钉螺钉 7-主轴主轴 9-箱体箱体 10、11、14-轴承轴承 15-带轮带轮图示为TND360型车床主轴部件。因为主轴在切削时要承受较大的切削力,所以轴径较大,刚性好。在主轴端部,卡盘靠前端的短圆锥面和凸缘端面定位,用拨销传递扭矩。主轴为空心轴,通过棒料的直径可达60mm。前轴承为三个推力角接触球轴承,前面两个轴承大口朝向主轴前端,接触角为25,以承受轴向切削力;后面轴承大口朝向主轴后端,接触角为14,(接触角越大,轴向承载能力越高)三个轴承的内外圈轴向由轴肩和箱体孔的台阶固定,以承受轴向负荷。后支承由一对背靠背的推力
23、角接触球轴承组成,只承受径向载荷,并由后压套进行预紧。1、2-后轴承后轴承 3-轴承轴承 4、5-前轴承前轴承(2)卡盘结构)卡盘结构图示为液压动力卡盘液图示为液压动力卡盘液压缸的结构图。压缸的结构图。液压缸体2通过法兰盘4及连接件固定在主轴尾部,随主轴一起旋转。引油导套1固定在动力卡盘的壳体上,通过前后滚珠轴承支承液压缸转动。当程序段指令发出夹紧或松开控制信息后,通过液压系统控制活塞产生轴向位移,再通过拉杆使主轴前端动力卡盘的卡爪夹紧或松开。采用动力卡盘装夹工件,目前使用较多的是自动定心液压动力卡盘。采用动力卡盘装夹工件,目前使用较多的是自动定心液压动力卡盘。该卡盘主要由引油导套、液压缸和卡
24、盘三部分组成。该卡盘主要由引油导套、液压缸和卡盘三部分组成。1-引油导套2-液压缸体3-活塞4-法兰盘 三爪卡盘结构图三爪卡盘结构图1.扳手插入孔2.小锥齿轮3.大锥齿轮4.面螺旋槽5.卡爪 卡盘通过过渡法兰安装在机床主轴卡盘通过过渡法兰安装在机床主轴上,滑体上,滑体3通过拉杆通过拉杆2与液压缸活塞杆与液压缸活塞杆相连,卡爪滑座相连,卡爪滑座4和滑体和滑体3是以斜楔接是以斜楔接触,当滑体触,当滑体3轴向移动时,卡爪滑座轴向移动时,卡爪滑座4可在盘体可在盘体1上的三个上的三个T形槽内作径向移形槽内作径向移动。卡爪动。卡爪6用螺钉与用螺钉与T形滑块形滑块5紧固在卡紧固在卡爪滑座爪滑座4的齿面上,与
25、卡爪滑座构成一的齿面上,与卡爪滑座构成一个整体。当卡爪滑座作径向移动时,个整体。当卡爪滑座作径向移动时,卡爪卡爪6将工件夹紧或松开。根据需要夹将工件夹紧或松开。根据需要夹紧工件的直径大小,改变卡爪紧工件的直径大小,改变卡爪6在齿面在齿面上的位置,即可完成夹紧调整。上的位置,即可完成夹紧调整。这种液压动力卡盘夹紧力较大,性能这种液压动力卡盘夹紧力较大,性能稳定,适用于强力切削和高速切削,稳定,适用于强力切削和高速切削,其夹紧力可以通过液压系统进行调整,其夹紧力可以通过液压系统进行调整,适合于薄壁零件在内的各类零件的夹适合于薄壁零件在内的各类零件的夹紧。紧。1-盘体2-拉杆3-滑体4-卡爪滑座5-
26、T型滑块6-卡爪MJ-50数控车床卡盘如下图,数控车床卡盘如下图,a图所示液压卡盘固定安装在图所示液压卡盘固定安装在主轴前端主轴前端,b图所示为卡盘内楔形机构示意图。图所示为卡盘内楔形机构示意图。1、8-回转液压缸回转液压缸 2-空心拉杆空心拉杆 3-连接套连接套 4-滑套滑套 5-接套接套 6-活塞活塞 7、10-螺钉螺钉 9-夹盘夹盘 11-夹盘座夹盘座 12-夹爪夹爪三、三、进给传动系统及传动装置进给传动系统及传动装置1.进给传动系统的特点进给传动系统的特点数控车床的进给传动系统是控制数控车床的进给传动系统是控制 X、Z坐标轴坐标轴的伺服系统的主要组成部分,采用伺服电动机的伺服系统的主要
27、组成部分,采用伺服电动机驱动,通过滚珠丝杠螺母带动刀架移动,刀架驱动,通过滚珠丝杠螺母带动刀架移动,刀架的快速移动和进给运动均为同一传动路线。的快速移动和进给运动均为同一传动路线。采用滚珠丝杠螺母传动副,可以有效地提高进采用滚珠丝杠螺母传动副,可以有效地提高进给系统的灵敏度、定位精度和防止爬行。给系统的灵敏度、定位精度和防止爬行。消除丝杠螺母的配合间隙和丝杠两端的轴承间消除丝杠螺母的配合间隙和丝杠两端的轴承间隙,也有利于提高传动精度。隙,也有利于提高传动精度。2.进给传动系统进给传动系统 如图所示,如图所示,MJ-50数控车床的进给传动数控车床的进给传动系统分为系统分为 X轴进给传轴进给传动和
28、动和Z轴进给传动。轴进给传动。液压马达驱动回转液压马达驱动回转刀架转位换刀。刀架转位换刀。Z轴进給滚珠丝杠副轴进給滚珠丝杠副回转刀架回转刀架X轴进給滚珠丝杠副轴进給滚珠丝杠副3.进给系统传动装置进给系统传动装置(1)X 轴进给传动装置轴进给传动装置如图所示,是MJ-50数控车床X 轴进给传动装置的结构简图。滚珠丝杠采用两端固定的支撑形式,依靠AC电动机的电磁制动自锁。(2)Z 轴进给传动装置轴进给传动装置 如图所示,是MJ-50数控车床Z 轴进给传动装置的结构简图.锥环无键连接。四、四、机床尾座机床尾座 图示为尾座结构简图,尾座体的移动由滑板带动移动。图示为尾座结构简图,尾座体的移动由滑板带动
29、移动。在调整机床时,可以手动控制尾座套筒移动,而尾座套筒在调整机床时,可以手动控制尾座套筒移动,而尾座套筒可带动顶尖一起移动。可带动顶尖一起移动。尾座套筒移动的行程,尾座套筒移动的行程,靠调整套筒外部连接的靠调整套筒外部连接的行程杆行程杆10上面的移动上面的移动挡块挡块6来完成。来完成。1.顶尖2.尾座套筒4.活塞3.3 3.3 数控车床换刀装置数控车床换刀装置 1.用于数控车床的回转刀架用于数控车床的回转刀架 数控车床上使用的回转刀架是一种最简单的自动换刀装置,分别数控车床上使用的回转刀架是一种最简单的自动换刀装置,分别有安装四把、六把以及更多的刀具回转刀架。有安装四把、六把以及更多的刀具回
30、转刀架。回转刀架按数控装置发出的指令转位和换刀。回转刀架按数控装置发出的指令转位和换刀。由于数控车床的切削加工精度在很大程度上取决于刀尖位置,由于数控车床的切削加工精度在很大程度上取决于刀尖位置,而且在加工过程中刀尖位置不能进行人工调整,因此,回转刀架在而且在加工过程中刀尖位置不能进行人工调整,因此,回转刀架在结构上必须有良好的强度和刚性,以及合理的定位结构,以保证回结构上必须有良好的强度和刚性,以及合理的定位结构,以保证回转刀架在每一次转位后,具有尽可能高的重复定位精度。转刀架在每一次转位后,具有尽可能高的重复定位精度。(1)四方形回转刀架)四方形回转刀架 四方形回转刀架广泛四方形回转刀架广
31、泛应用于经济型数控车床应用于经济型数控车床其换刀过程其换刀过程:刀架抬起刀架抬起 刀架转位刀架转位 刀架定位刀架定位刀架夹刀架夹紧紧 (2)盘形回转刀架)盘形回转刀架 盘形回转刀架一般应用于刀盘形回转刀架一般应用于刀架后置的数控车床。如图所架后置的数控车床。如图所示为示为CK7815CK7815型数控车床采用型数控车床采用的的BA200LBA200L回转刀架回转刀架。工作循环:刀架接收数控装工作循环:刀架接收数控装置的指令,松开刀盘置的指令,松开刀盘刀盘刀盘转到指令要求的位置转到指令要求的位置夹紧夹紧刀盘,然后发出转位结束信刀盘,然后发出转位结束信号。号。MJ-50数控车床的自动回转刀架数控车
32、床的自动回转刀架转位换刀过程为转位换刀过程为:当接收到数控系统的换刀指令后,当接收到数控系统的换刀指令后,刀盘松开旋转到指令要求的刀位刀盘松开旋转到指令要求的刀位(刀盘就近转位换刀)刀盘就近转位换刀)后刀盘夹紧,后刀盘夹紧,并发出转位结束信号。图示为结构并发出转位结束信号。图示为结构简图简图.2.更换主轴头换刀更换主轴头换刀 常见在带有旋转刀具的数控机床中,采用转塔的转位来更换主轴头以实现自动换刀。转塔主轴头换刀通常只适用于工步较少、精度要求不太高的数控机床,例如数控钻床等。特点:省去了自动松开、卸刀、装刀、夹紧以及刀具搬运等一系列复杂的操作,从而减少了换刀时间,提高了换刀的可靠性。由于空间位
33、置的限制,主轴部件的结构不可能设计得十分坚实,因而影响了主轴系统的刚度。为了保证主轴的刚度,主轴数目必须加以限制,否则将会使结构尺寸大为增加。下图为卧式八轴转塔头。转塔头上径向分布着八根结构完全相同的主轴7,主轴的回转运动由齿轮12输入。当数控装置发出换刀指令时,先通过液压拨叉将移动齿轮3与齿轮12脱离啮合,同时在中心液压缸14的上腔通压力油。由于活塞杆和活塞15固定在底座上,因此中心液压缸14带着由两个推力轴承17和16支承的转塔刀架体18抬起,离合器2和1脱离啮合。然后压力油进入转位液压缸,推动活塞齿条,再经过中间齿轮使大齿轮4与转塔刀架体18一起回转45,将下一工序的主轴转到工作位置。转
34、位结束后,压力油进入中心液压缸14的下腔,使转塔头下降,离合器2和1重新啮合,实现了精确的定位。在压力油的作用下,转塔头被压紧,转位液压缸退回原位。最后,通过液压拨叉移动齿轮3,使它与新换上的主轴齿轮12相啮合。为了改善主轴结构的装配工艺性,整个主轴部件装在套筒5内,只要卸去螺钉10,就可以将整个部件抽出。主轴前轴承9采用锥孔双列圆柱滚子轴承,调整时,先卸下端盖6,然后拧紧螺母8,使内环做轴向移动,以便消除轴承的径向间隙。为了便于卸出主轴锥孔内的刀具,每根主轴都有操纵杆13,只要按压操纵杆,就能通过斜面推动杆11,顶出刀具。1、2一离合器3、4、12一齿轮5一套筒6一端盖7一主轴8一螺母9、1
35、6、17一轴承10一螺钉1l一推动杆13一操纵杆14一液压缸15一活塞18一转塔刀架体 3.4 3.4 车削中心车削中心 一、车削中心的工艺范围一、车削中心的工艺范围 在车削中心上,工件一次安装,能自动完成车削、铣平面、铣键槽、铣螺旋槽及钻轴向 孔、径向孔、攻螺纹等艺内容,有效地提高了生产效率,进而提高了数控车削的柔性化和 自动化水平。车削中心除了对工件进行车削工序的加工外,还可以进行铣削、轴向或径向钻削和攻螺纹等加工。二、二、C 轴功能与伺服控制轴功能与伺服控制 车削中心主轴的旋转除实现车削的主运动外,还可做分度运动或圆周进给运动,且在数控装置伺服系统的控制下,可以实现C轴和X轴的联动,或C
36、轴和Z 轴的联动。驱动刀轴的伺服电动机与驱动主轴旋转的主轴电动机是互锁的。如图所示为 C 轴功能与伺服控制。三、三、自驱动刀具的典型结构自驱动刀具的典型结构 自驱动刀具是指那些具备独立驱动源的刀具。自驱动刀具是指那些具备独立驱动源的刀具。车削中心的自驱动刀具一般是由动力车削中心的自驱动刀具一般是由动力 源、变速传源、变速传 动装置和刀具附件组成,刀具附件包括钻削附件动装置和刀具附件组成,刀具附件包括钻削附件 和铣削附件。和铣削附件。自驱动刀具的主轴伺服电机,通过变速传动机构自驱动刀具的主轴伺服电机,通过变速传动机构 驱动刀具主轴旋转,并自动控制主轴无级变速。驱动刀具主轴旋转,并自动控制主轴无级
37、变速。1.变速传动装置变速传动装置 车削中心自驱动刀具的传动装置如图所示。车削中心自驱动刀具的传动装置如图所示。2.自驱动刀具附件自驱动刀具附件 自驱动刀具附件有分别用于铣削、钻削和攻螺纹等许多自驱动刀具附件有分别用于铣削、钻削和攻螺纹等许多种,图所示为高速钻孔附件种,图所示为高速钻孔附件.高速钻孔附件高速钻孔附件 a图所示为中间传动装置,其中心 A-A 处可以安装b图所示的铣轴或其他钻孔、攻螺纹刀具主轴。3.5 3.5 其他车削类数控机床介绍其他车削类数控机床介绍 一、一、数控立式轮毂车床数控立式轮毂车床 1.机床的布局及结构特点机床的布局及结构特点 如图所示的数控立式轮如图所示的数控立式轮
38、毂车床,采用单主轴、双毂车床,采用单主轴、双刀架结构,工件安装在工刀架结构,工件安装在工作台上随主轴一起旋转,作台上随主轴一起旋转,适合加工径向尺寸较大的适合加工径向尺寸较大的汽车汽车 轮毂类零件。轮毂类零件。机床两个转塔刀架机床两个转塔刀架1和和4各有各有6个刀位,工件安装在个刀位,工件安装在工作台工作台3上用卡爪上用卡爪2夹紧工作台为双工位旋转交换工作台,夹紧工作台为双工位旋转交换工作台,使装卸工件的时间与切削时间重合,具有较高的生产效率使装卸工件的时间与切削时间重合,具有较高的生产效率和加工精度。和加工精度。43122.机床的主要技术参数机床的主要技术参数最大回转直径最大回转直径 750
39、 mm 最大工件高度最大工件高度 295 mm 主轴转速范围主轴转速范围 502500 r/min 主轴最大扭矩主轴最大扭矩 570 Nm 主电机功率主电机功率 37/45 kW 轮毂卡盘规格轮毂卡盘规格 1622 in X/Z 轴快移速度轴快移速度 15/15 m/min X/Z 轴行程轴行程 575/525 mm 加工精度加工精度 IT6IT7 加工表面粗糙度加工表面粗糙度 Ra 1.6 m 二、二、倒置式数控车床倒置式数控车床 1.倒置式数控车床的布局倒置式数控车床的布局 如图所示为德国埃马克公司生产如图所示为德国埃马克公司生产的的VL3倒置式数控车床的外观图,倒置式数控车床的外观图,其
40、布局既不同于卧式车床也不同其布局既不同于卧式车床也不同于立式车床,主要特征是采用倒于立式车床,主要特征是采用倒立式车主轴,即主轴的安装位置立式车主轴,即主轴的安装位置垂直向下,由主轴移动完成工件垂直向下,由主轴移动完成工件的装卸。的装卸。CIMT 2009(第11届中国国际机床展览会)如图所示为如图所示为VL3倒置式数控车床的自动装卸料及输送倒置式数控车床的自动装卸料及输送系统。系统。1234562.倒置式数控车床的特点及应用倒置式数控车床的特点及应用 (1)占地面积小、方便操作)占地面积小、方便操作 在加工工件尺寸规格相近的情况下,倒置式数控车床和在加工工件尺寸规格相近的情况下,倒置式数控车
41、床和卧式数控车床相比,占地面积卧式数控车床相比,占地面积 明显减小;由于主轴完成工明显减小;由于主轴完成工件的装卸,使机床的操作方便省力。件的装卸,使机床的操作方便省力。(2)可用于多品种大、小批量生产)可用于多品种大、小批量生产 倒置式数控车床可用在小批量品种多的生产中,同时由倒置式数控车床可用在小批量品种多的生产中,同时由于它是靠主轴完成上、下料的机床,生产效率高,因此又适于它是靠主轴完成上、下料的机床,生产效率高,因此又适合用于大批量生产中,例如合用于大批量生产中,例如:用于汽车制造厂及为汽车制造用于汽车制造厂及为汽车制造厂配套的生产厂。厂配套的生产厂。(3)应用举例)应用举例 图所示选用两台图所示选用两台VL3倒倒置式数控车床配上一个机置式数控车床配上一个机械手和一个给工件打标记械手和一个给工件打标记的工位,组成小型生产系的工位,组成小型生产系统,自动加工齿轮的前后统,自动加工齿轮的前后两个面和打标记。两个面和打标记。系统工作时,第一台机系统工作时,第一台机床加工的齿轮的一个面,床加工的齿轮的一个面,第二台机床加工齿轮的另第二台机床加工齿轮的另一个面,最后给工件打标一个面,最后给工件打标记。记。
限制150内