在分析研究精密复合镗铣加工中心总体结构布局时,不但要综合的考虑到结 构的先进性,还要考虑到围绕产品设计市场定位的结构经济性、生产工艺性等问 题,如何设计出的布局结构使得加工中心具备高的刚度、高的稳定性将是本章所 论述的重点。因此,本章在分析卧式立式加工中心结构、布局形式以及复杂箱体 零件对机床结构特殊要求的基础上,提出了复杂箱体精密复合镗铣加工中心的总 体布局方案。
根据主轴在空间的相对位置分类,可以将加工中心分为卧式、立式和万能加 工中心;其中的卧式、立式加工中心的主轴轴线分别平行和垂直于工作台,而万 能加工中心的主轴轴线可与工作台形成任意的角度。
2.1精密复合式镗铣加工中心结构特点和技术要求 2.1.1精密复合式镗铣加工中心结构特点
针对机床结构和布局方面的技术问题,为了实现复杂箱体类零件在一次装夹 状态下进行工序集中加工,提_机床的加工精度和效率,在设计中米用了单龙门 双立柱的立卧综合布局结构,同时配备了双主轴,这样可以实现箱体零件的一次 装夹、五面加工。
精密复合式镗铣加工中心的组成结构有以下几个部分[23,24]:
1、 基础部件:由床身、立柱和工作台等组成,这些基础部件主要承受加工中 心的静载荷以及加工过程中机床切削所带来的负载,因此在部件的结构设计过程 中必须保证具备高的刚度。
2、 主轴部分:由电主轴、机械主轴、主轴电机和主轴箱等部件所组成,是加 工中心执行旋转切削的执行部件。
3、 进给驱动系统:由高精度滚珠丝杠、伺服驱动电机等组成,完成加工中心 的各个坐标轴的直线与旋转运动。
4、 数控系统:由伺服驱动装置、可编程控制器以及操作面板等组成。
5、 自动换刀系统:由刀库和刀具交换装置组成,可以实现不同工序一次加工,明显提高机床的加工效率。
6、辅助装置:由冷却装置、排屑装置、防护装置、液压装置、气动装置和自 动检测系统等组成。
对于精密复合式镗铣加工中心的结构设计而言,在考虑加工中心的一般结构 特点外,更多的要考虑到在加工过程中高精度的实现,所以精密复合式镗铣加工 中心具有特殊的结构特点:为了有效地抑制由于坐标轴运动所产生附加振动,多 处进给传动均采用重心驱动的技术;为了消除传统传动链传动环节的多种误差, 采用直接驱动技术实现机床的“零传动”;对于高速电主轴的龙门横梁采用预应 力变形结构设计;对卧式镗削机械主轴的立柱采用力平衡机构设计。
2.1.2精密复合式镗铣加工中心技术要求
在选出能与加工对象相适应,保证高精度和高效率机床布局结构的基础上, 根据我们对相关企业实地调研的情况,以及通过对精密复合式镗铣加工中心的产 品设计分析,查阅相关资料分析对比目前世界先进的、高性能加工中心的技术参 数特点,提出了机床合理的结构参数和运动参数范围。精密复合式镗统加工中心 具体参数见表2.1。
表2.1精密复合式镗铣加工中心主要技术参数 |
参数名称 |
参数值 |
工作台最大回转半径/mm |
1600 |
工作台最大承载量/kg |
2000 |
工作台数量 |
液压转台1个 |
X轴行程/mm |
1750 |
Y轴行程/mm |
Y1 轴:1250; Y2 轴:1500 |
Z轴行程/mm |
Z1轴: 1000; Z2 轴:100 |
主轴最高转速/rpm |
铣削电主轴:最高转速24000;镗铣轴:最高转速6000 |
主轴功率/kW |
铣削电主轴:功率22;镗铣轴:功率22 |
刀库数量及刀具工位数 |
2个盘式刀库,每个刀库刀具工位数为16 |
X轴快移速度/m/min |
30 |
Y轴快移速度/m/min |
30 |
Z轴快移速度/m/min |
30 |
各轴定位精度/mm |
≦0.005 |
各轴重复定位精度/mm |
≦0.003 |
工作台定位精度 |
±3 |
主轴精度/mm |
主轴跳动精度0.005mm(300长处) |
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