卧式加工中心常见几种布局结构形式
在研究机床的布局形式时,首先要清楚机床几个运动的分配形式。卧式加工中心主要有四个运动,其中包括X、Y、Z三个坐标轴和B轴一个回转轴。关于这 四个运动轴的分配方式,可全部由工件来完成,或全部由刀具来成,或是由工件 和刀具共同来完成[25]。分析国内外卧式加工中心结构可知,一般都是用工作台来 完成B轴的回转运动,剩下的三个坐标轴运动既可以分配给工件,又可以分配给 刀具,按三个运动的分配方式,卧式加工中心可以分为以下几种结构形式。
2.2.1立柱移动、工作台固定的卧式加工中心
机床的工作台不作轴向运动,只做B轴的回转运动,主轴箱在立柱上作Y轴 运动,立柱沿十字滑鞍作X、Z轴的运动,此种运动分配如图2.1 (a)所示。另一 种分配形式,主轴箱在立柱上作Y、Z轴运动,立柱沿床身底座作X轴运动,此 种运动分配如图2.1 (b)所示。
针对图2.1这两种卧式结构分析可知,由于这两种分配形式均使得三个坐标轴 上有较大的行程范围,因此,此种结构可用于加工大型、重型的复杂箱体类零件, 例如大型汽车发动机箱体等;由于运动部件的质量大,运动中产生的惯性力就大, 很难实现机床的高进给速度和高加速度加工。不过运动部件的质量虽大,但较为 恒定,因为刀具重量相对较小,改变刀具时,对运动部件重量变化影响不大,故 机床的运动特性还是比较稳定的。
图2.1立柱移动工作台固定结构
Fig. 2.1 Movable column and fixed table structure
2.2.2立柱移动、工作台移动的卧式加工中心
机床的工作台作轴向和B轴的回转运动。工作台作X轴运动,主轴箱在立柱 上作Y轴运动,立柱在底座上作Z轴运动,运动分配如图2.2 (a)所示;另一种 分配方式,工作台作Z轴运动,主轴箱在立柱上作Y轴运动,立柱在底座上作X 轴运动,运动分配如图2.2 (b)所示。这两种结构的应用相对比较普遍,在国内 外卧式加工中心中很常见,被称为T型床身布局。
图2.2立柱移动工作台移动结构
Fig. 2.2 Movable column and movable table structure
针对图2.2这两种卧式结构分析可知,工件和工作台的质量比立柱和主轴箱的质量轻,保证了移动部件质量最轻的原则,该种结构在精密卧式加工中心和高速加工中心普遍采用,图2.2(b)的刀具切削处的位置在Z轴方向上变化较小,工作台Z轴移动保证了 Z坐标的最大行程;两种结构的缺点为:镗头不能伸缩,不易于深孔的加工,由于运动部件的质量大,运动中产生的惯性力就大,很难实现机床的高进给速度和高加速度加工。不过运动部件的质量虽大,但较为恒定,因为刀具重量相对较小,改变刀具时,对运动部件重量变化影响不大,故机床的运
动特性还是比较稳定的。
2.2.3立柱固定、工作台移动的卧式加工中心
机床的工作台作轴向和B轴的回转运动。工作台作X、Z轴运动,主轴箱在 立柱上沿Y轴运动,机床立柱不做任何的轴向运动,固定不动,工作台沿十字滑 鞍作X、Z轴的运动,此种运动分配如图2.3所示。
图2.3立柱固定工作台移动结构
Fig. 2.3 Fixed column and movable table structure
针对图2.3这种卧式结构分析可知,工作台分配到了两个运动轴和B轴的回转运动。由于此种结构的镗头不作轴向运动,所以不会出现滑枕的“低头”现象所引起的误差,因此适用于大型箱体类零件的加工;该结构缺点是镗头不能向外伸缩,机床将无法对深孔进行加工。
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