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第4章 數(shù)控銑床,,4.1 概述,數(shù)控銑床（NC Milling Machine）適合于各種箱體類和板類零件的加工。,4.1.1 數(shù)控銑床的加工工藝范圍,銑削加工主要包括平面銑削和輪廓銑削，可以對零件進行鉆、擴、鉸、锪及螺紋加工等。如圖4.1所示：,圖4.1 數(shù)控銑削的各類形狀,數(shù)控銑床主要加工對象有以下幾種：,1．平面類零件,a) 帶平面輪廓零件 b) 帶斜平面零件 c) 帶正圓臺和斜筋零件,2．變斜角類零件,圖4.3 飛機上變斜角櫞條,3．曲面類零件,圖4.4 曲面類零件,4.1.2數(shù)控銑床的分類,1．按主軸布置形式分類 按機床主軸的布置形式及機床的布局特點分類，可分為數(shù)控立式銑床、數(shù)控臥式銑床和數(shù)控龍門銑床等。,,圖4.5 立式數(shù)控銑床,,圖4.6臥式數(shù)控銑床,,圖4.7 數(shù)控龍門銑床,2．按數(shù)控系統(tǒng)的功能分類,a) 經(jīng)濟型數(shù)控銑床,,b) 全功能數(shù)控銑床,,圖4.9 高速數(shù)控銑床,4.1.3 數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)特點,1．高剛度和高抗振性 銑床剛度是反映了銑床結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力。銑床在靜態(tài)力作用下所表現(xiàn)出的剛度稱為銑床的靜剛度；銑床在動態(tài)力作用下所表現(xiàn)的剛度稱為銑床的動剛度。,提高數(shù)控銑床結(jié)構(gòu)剛度的措施主要有以下幾種：,（1）提高銑床構(gòu)件的靜剛度和固有頻率。 （2）改善數(shù)控銑床結(jié)構(gòu)的阻尼特性。 （3）采用新材料和鋼板焊接結(jié)構(gòu),2．減少銑床熱變形的影響,（1）改進銑床布局和結(jié)構(gòu) ① 采用熱對稱結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)相對熱源是對稱的。 ② 采用傾斜床身和斜滑板結(jié)構(gòu) ③ 采用熱平衡措施 （2）控制溫度。 （3）對切削部位采取強冷措施。 （4）熱位移補償。,,3．傳動系統(tǒng)機械機構(gòu)簡化 4．高傳動效率和無間隙傳動裝置 5．低摩擦系數(shù)導(dǎo)軌 6．好的宜人性,4.2 數(shù)控銑床的使用要求與布局,4.2.1 數(shù)控銑床的使用要求 1．便于同時操作和觀察數(shù)控銑床的操作按鈕和開關(guān)都放在數(shù)控裝置上。 2．?dāng)?shù)控銑床的刀具和工件的裝卸及夾緊松開，均由操作者來完成，要求易于接近裝卸區(qū)域，而且裝夾機構(gòu)要省力簡便。 3．?dāng)?shù)控銑床的效率高，切屑多，排屑是個很重要的問題，銑床的結(jié)構(gòu)布局要便于排屑。,4.2.2 運動分配與部件的布局,a) 立式主軸 b) 臥式主軸加分度工作臺 c) 臥式主軸加數(shù)控轉(zhuǎn)臺,,,4.3 數(shù)控銑床的傳動與結(jié)構(gòu)特點,4.3.1主傳動系統(tǒng) 數(shù)控銑床主傳動系統(tǒng)，是指將主軸電動機通過該傳動系統(tǒng)變成可供切削加工用的切削力矩和切削速度。,1．主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點,數(shù)控銑床的主傳動系統(tǒng)一般采用變頻或交流伺服主軸電動機，通過同步齒形帶帶動主軸旋轉(zhuǎn)，對于功率較大的數(shù)控銑床，為了實現(xiàn)低速大轉(zhuǎn)矩，有時加一級或二級或多級齒輪減速。近年來發(fā)展的電動機與主軸一體化的電主軸可直接帶動刀具旋轉(zhuǎn)，如圖4.11所示。,,圖4.11 電主軸,2．?dāng)?shù)控銑床主傳動系統(tǒng)的變速方式,（1）無級變速 無級變速是指主軸的轉(zhuǎn)速直接由主軸電動機的變速來實現(xiàn)，其配置方式通常有兩種，如圖4.12a所示,a) 同步齒形帶傳動,,圖4.12b是主軸電動機直接驅(qū)動主軸轉(zhuǎn)動，即電主軸。,b) 主軸電動機直接驅(qū)動,（2）分段無級變速。如圖4.13所示。,圖4.13 二級齒輪變速主軸結(jié)構(gòu),4.3.2數(shù)控銑床的換刀機構(gòu),4.14 數(shù)控銑床主軸端部的結(jié)構(gòu),4.3.3 主軸軸承常用的配置形式,a) 雙列圓柱滾子軸承和60°角接觸軸承組合,b) 前軸承采用高精度角接觸球軸承,4.3.4進給系統(tǒng),1．對進給系統(tǒng)的性能要求 數(shù)控銑床進給驅(qū)動系統(tǒng)要求傳動精度和剛度高，穩(wěn)定性好、響應(yīng)速度靈敏、運動慣量小、工作平穩(wěn)、無間隙且傳動效率高。,在數(shù)控銑床上，將回轉(zhuǎn)運動與直線運動相互轉(zhuǎn)換的傳動裝置一般采用雙螺母滾珠絲桿螺母副，如圖4.16所示。,圖4.16雙螺母滾珠絲桿螺母副,2. 數(shù)控銑床進給系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu),圖4.17 數(shù)控銑床的典型結(jié)構(gòu)圖 1—伺服電動機 2—聯(lián)軸器 3—軸承支座 4—支承軸承 5—螺母 6—滾珠絲杠,4.4 XK714B數(shù)控立式銑床,圖4.18 XK714B 數(shù)控立式銑床,4.4 XK714B數(shù)控立式銑床,4.4.1 XK714B數(shù)控立式銑床的組成及技術(shù)參數(shù) 1．?dāng)?shù)控銑床的組成 （1）床身和立柱 床身和立柱導(dǎo)軌采用矩形，承載能力強、精度好。立柱緊固在床身背后端，立柱內(nèi)裝有一套主軸箱重量平衡裝置，主軸箱與平衡錘的重約為1:1，立柱上的交流電機帶有制動器，使機床的使用更加安全、可靠。,（2）工作臺、滑座,工作臺由兩部分組成，即工作臺、滑座。工作臺、滑座導(dǎo)軌副采用矩形導(dǎo)軌，承載能力強，工作臺導(dǎo)軌、滑座下導(dǎo)軌貼塑。,2．機床的技術(shù)參數(shù),2．機床的技術(shù)參數(shù) 工作臺面積（長×寬） 800㎜×420㎜ 三向行程（X、Y、Z） 640㎜×420㎜×500㎜ 主軸錐孔 7:24ISO40 主軸轉(zhuǎn)速 48～3200rpm 主電機功率（變頻調(diào)速） 7.5Kw 主軸最大輸出扭矩 62.5Nm 定位精度 0.025/500mm 重復(fù)定位精度 ±0.008mm 數(shù)控系統(tǒng) 西門子802C,4.4.2 XK714B數(shù)控銑床傳動系統(tǒng),1．主運動系統(tǒng) XK714B數(shù)控銑床傳動系統(tǒng)，如圖4.19所示。由于主軸系統(tǒng)進行了強力冷卻，因此，機床運轉(zhuǎn)時噪聲低、震動小、熱變形小。,圖4.19 XK714B數(shù)控銑床傳動系統(tǒng)圖,圖4.20為XK714B數(shù)控銑床主軸輸出特性圖。主軸電機（額定功率5.5/7.5KW）。,圖4.20 主軸轉(zhuǎn)速輸出特性圖,2．進給傳動系統(tǒng),主軸箱升降，工作臺縱向移動，滑座橫向移動，分別通過各坐標(biāo)軸的交流伺服電機和聯(lián)軸節(jié)帶動滾珠絲杠，獲得各自的運動。,4.4.3 XK714B數(shù)控銑床的主要結(jié)構(gòu),1．主軸的結(jié)構(gòu),圖4.21 XK714B 型數(shù)控立式床身銑床主軸結(jié)構(gòu)圖,2．XK714B數(shù)控銑床X軸傳動結(jié)構(gòu),圖4.22 XK714B數(shù)控銑床X軸傳動結(jié)構(gòu)圖,3．XK714B數(shù)控銑床氣路原理,4．工作臺與導(dǎo)軌鑲條的調(diào)節(jié),工作臺是數(shù)控銑床伺服進給系統(tǒng)中的執(zhí)行部件。如圖4.24所示。,圖4.24 XK714B數(shù)控銑床工作臺的尺寸,導(dǎo)軌是用來支撐和引導(dǎo)運動部件沿著直線或圓周方向準(zhǔn)確運動。當(dāng)數(shù)控銑床工作一段時間后，導(dǎo)軌會產(chǎn)生磨損，從而出現(xiàn)過大間隙，影響工作精度和性能，此時鑲條需要調(diào)整。如圖4.25所示。,X軸鑲條,,Y、Z軸鑲條,4.5 數(shù)控銑床的輔助裝置,4.5.1潤滑系統(tǒng) 數(shù)控銑床的潤滑系統(tǒng)主要包括機床導(dǎo)軌、傳動齒輪、滾珠絲杠及主軸箱等的潤滑，其形式有電動間歇潤滑泵和定量式集中潤滑泵等。其中，電動間歇潤滑泵用得較多。,4.5.2 排屑裝置,為了數(shù)控機床的自動加工順利進行和減少數(shù)控機床的發(fā)熱，數(shù)控機床應(yīng)具有合適的排屑裝置。 常見的排屑裝置有以下幾種：,1．平板鏈?zhǔn)脚判佳b置 2．刮板式排屑裝置 3．螺旋式排屑裝置,a) 平板鏈?zhǔn)? b) 刮板式 c) 螺旋式,a) c),,作業(yè) 3.3 3.5 3.6,