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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(duì)零件進(jìn)行鉆、擴(kuò)、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(duì)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(tái)和斜筋零件,2．變斜角類零件,圖4.3 飛機(jī)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(jī)床主軸的布置形式及機(jī)床的布局特點(diǎn)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(jì)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(diǎn),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(dòng)態(tài)力作用下所表現(xiàn)的剛度稱為銑床的動(dòng)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(jìn)銑床布局和結(jié)構(gòu) ① 采用熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)相對(duì)熱源是對(duì)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(duì)切削部位采取強(qiáng)冷措施。 （4）熱位移補(bǔ)償。,,3．傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)簡化 4．高傳動(dòng)效率和無間隙傳動(dòng)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(shí)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(jī)構(gòu)要省力簡便。 3．?dāng)?shù)控銑床的效率高，切屑多，排屑是個(gè)很重要的問題，銑床的結(jié)構(gòu)布局要便于排屑。,4.2.2 運(yùn)動(dòng)分配與部件的布局,a) 立式主軸 b) 臥式主軸加分度工作臺(tái) c) 臥式主軸加數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái),,,4.3 數(shù)控銑床的傳動(dòng)與結(jié)構(gòu)特點(diǎn),4.3.1主傳動(dòng)系統(tǒng) 數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)，是指將主軸電動(dòng)機(jī)通過該傳動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),數(shù)控銑床的主傳動(dòng)系統(tǒng)一般采用變頻或交流伺服主軸電動(dòng)機(jī)，通過同步齒形帶帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，對(duì)于功率較大的數(shù)控銑床，為了實(shí)現(xiàn)低速大轉(zhuǎn)矩，有時(shí)加一級(jí)或二級(jí)或多級(jí)齒輪減速。近年來發(fā)展的電動(dòng)機(jī)與主軸一體化的電主軸可直接帶動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)的變速方式,（1）無級(jí)變速 無級(jí)變速是指主軸的轉(zhuǎn)速直接由主軸電動(dòng)機(jī)的變速來實(shí)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(dòng),,圖4.12b是主軸電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，即電主軸。,b) 主軸電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng),（2）分段無級(jí)變速。如圖4.13所示。,圖4.13 二級(jí)齒輪變速主軸結(jié)構(gòu),4.3.2數(shù)控銑床的換刀機(jī)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(jìn)給系統(tǒng),1．對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的性能要求 數(shù)控銑床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要求傳動(dòng)精度和剛度高，穩(wěn)定性好、響應(yīng)速度靈敏、運(yùn)動(dòng)慣量小、工作平穩(wěn)、無間隙且傳動(dòng)效率高。,在數(shù)控銑床上，將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)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(jìn)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(dòng)機(jī) 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(qiáng)、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(jī)帶有制動(dòng)器，使機(jī)床的使用更加安全、可靠。,（2）工作臺(tái)、滑座,工作臺(tái)由兩部分組成，即工作臺(tái)、滑座。工作臺(tái)、滑座導(dǎo)軌副采用矩形導(dǎo)軌，承載能力強(qiáng)，工作臺(tái)導(dǎo)軌、滑座下導(dǎo)軌貼塑。,2．機(jī)床的技術(shù)參數(shù),2．機(jī)床的技術(shù)參數(shù) 工作臺(tái)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(jī)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(dòng)系統(tǒng),1．主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng) XK714B數(shù)控銑床傳動(dòng)系統(tǒng)，如圖4.19所示。由于主軸系統(tǒng)進(jìn)行了強(qiáng)力冷卻，因此，機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪聲低、震動(dòng)小、熱變形小。,圖4.19 XK714B數(shù)控銑床傳動(dòng)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(jī)（額定功率5.5/7.5KW）。,圖4.20 主軸轉(zhuǎn)速輸出特性圖,2．進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),主軸箱升降，工作臺(tái)縱向移動(dòng)，滑座橫向移動(dòng)，分別通過各坐標(biāo)軸的交流伺服電機(jī)和聯(lián)軸節(jié)帶動(dòng)滾珠絲杠，獲得各自的運(yùn)動(dòng)。,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(dòng)結(jié)構(gòu),圖4.22 XK714B數(shù)控銑床X軸傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖,3．XK714B數(shù)控銑床氣路原理,4．工作臺(tái)與導(dǎo)軌鑲條的調(diào)節(jié),工作臺(tái)是數(shù)控銑床伺服進(jìn)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(tái)的尺寸,導(dǎo)軌是用來支撐和引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件沿著直線或圓周方向準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)。當(dāng)數(shù)控銑床工作一段時(shí)間后，導(dǎo)軌會(huì)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(shí)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(jī)床導(dǎo)軌、傳動(dòng)齒輪、滾珠絲杠及主軸箱等的潤滑，其形式有電動(dòng)間歇潤滑泵和定量式集中潤滑泵等。其中，電動(dòng)間歇潤滑泵用得較多。,4.5.2 排屑裝置,為了數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)加工順利進(jìn)行和減少數(shù)控機(jī)床的發(fā)熱，數(shù)控機(jī)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,