⑴ 各種立式、卧式、五軸加工中心各部分結構的形式種類及特點
CNC車床分為卧式和立式車床,還有就是簡易數控車床。
卧式數控車床,定義方式為主軸是水平放置,主要進給軸有兩個軸(X、Z),主軸前端以錐度端面定位聯結卡盤或車削夾具,卡盤及夾具需做嚴格的動平衡,否則機床主軸會產生振顫。卡盤有液壓、手動之分,有三爪、四爪、多爪和花盤等各個分類。
主軸與主軸電機的聯結方式基本上分為兩種,一、同步帶傳動;二、齒輪箱傳動。同步帶傳動一般用於較小型的車床,為滿足機床切削的功率要求,電機功率會選擇大一些的;轉速一般會超過4000RPM,多用於要求轉速較高的有色金屬及較小的軸類零件加工。齒輪箱傳動多用於大型機台,用戶的加工需要用到較大的切削扭力,或者客戶的加工要求是以車代磨的方式。轉速一般不會超過4000RPM,多用於重型切削或大型軸類零件的加工。
床身設計一般有:鞍型、方箱底座、30°斜背、45°斜背設計。
刀塔部分,常見的形式有液壓、電動刀塔兩種,刀位一般分10刀位和12刀位(特大型機床除外),刀具介面有標準的刀方、圓柱介面也有Coromant的Capto介面。含有標準的切削液介面。
應用,此類機床用途廣泛,涵蓋的行業很多。例如:汽車、摩托車工業的曲軸、凸輪軸、傳動軸等零件;汽輪機轉子;航空、航天用軸類零件;機床行業的軸類零件等等。
立式數控車床,定義位主軸為垂直放置。主要進給軸有兩個軸,主軸安裝介面以花盤為主。
主軸箱同樣分兩種方式,因加工對象不同,主軸功率一般較大。
床身設計為立式結構,大型數控立車會做門型設計,方便加工。
立車刀庫類似加工中心刀庫,車削頭介面有BT或其它形式,可自動換刀。
應用,此類機床主要用於車削盤類零件,例如:火車機車的車輪、方向架等;發電機組端蓋等;汽車、摩托車輪轂、剎車盤等…
加工中心的種類較多,有立式、卧式、龍門、落地鏜銑、多軸加工中心。
卧式加工中心,目前國內多見國外品牌,主軸水平放置,主軸轉速不同使用不同刀具介面,ISO40主軸轉速10000RPM以下一般選擇BT、ISO、DIN69871等,8000~15000RPM可以選擇BBT、HSK;15000RPM以上應選擇HSK,CAPTO。ISO50主軸劃分方式為轉速6000RPM以下;6000~10000RPM;10000RPM以上。ISO4015000轉、ISO5010000RPM以上一般使用電主軸,即主軸就是電機轉子,功率較大,潤滑採用油氣潤滑。對於低轉速機床,電機採用同步帶聯結或齒輪箱聯結,也有直聯式結構。
機床結構一般情況下分為兩種:正T型和倒T型,正T型結構是X軸動柱,倒T型結構是Z軸動柱。需要注意的是Y軸在工作檯面上有一段范圍是加工的盲區。
工作台形式一般標准為點陣螺孔檯面,也有使用T型槽的工作台。雙工作台,檯面小於800x800mm的採用旋轉式交換方式,檯面大於800X800mm採用直進式交換方式。更大的檯面就只有一個工作台。
刀庫形式有刀盤式和鏈式交換臂方式,刀庫容量有60、80、120、160、180…可根據客戶需求選擇。
應用,此類機床多用於加工汽車、摩托車發動機缸體、缸蓋、變速器殼體;制動鉗、制動泵;箱體類零部件;壓縮機的殼體;大型模具的模架、型腔較深的中大型模具…
立式加工中心,主軸垂直放置,目前國內有大量的台灣產品及進口歐美設備,也有相當多的國產品牌在同一個市場競爭,近兩年來有民營企業也參與進來,使此類機床銷售市場成為國內最競爭的市場。每年國內需求量約為4500~5000台。機床主軸介面的劃分方式與卧式加工中心基本相同。
機床結構從側面看為C型結構,此種結構只適合Y軸小於1200mm,如大於此數值,因主軸頭部懸伸過長,會造成主軸頭部剛性不足,在加工時會產生振顫現象,所以一般情況下可以看到X軸行程較大的立式加工中心,Y向行程較大的很少看到。從軸向運動方式來區分的話,大至分為定柱式、動柱式和全動柱式。定柱式為傳統機床結構,立柱固定於底座之上,X軸Y軸相互垂直重疊安裝與立柱前面。此種方式對機床的三軸驅動電機功率要求不高,軸向運動對機床的控制系統有較迅速的相應,比較容易解決機床爬行問題。動柱式為工作台只做X或Y向運動,相應的立柱會做Y或X向運動。這種設計方式對立柱的驅動電機有較大的功率要求。全動柱式設計為工作台固定,立柱固定於X、Y軸上,此種結構對X、Y軸的驅動電機功率要求較大,所以機床相對較小,一般多會安裝雙工作台,可以附加旋轉交換工作台。
機床刀庫多見斗笠式和雙向換刀臂方式,也有頭部圓盤式換刀方式。斗笠式換刀一般用於對換刀頻率、換刀時間要求不高的加工,雙向換刀臂的刀庫換刀速度快,刀具重量可以用到較大。頭部圓盤式換刀方式對機床要求較高,多用於進口高級立式加工中心,如設計合理,換刀效率極高。
工作台有點陣式螺孔和T型槽兩種類型,針對大批量的零部件生產,小型機床也可以選配交換工作台。交換方式有旋轉式和直進式,直進式中分齒輪齒條和油壓驅動擺臂兩種方式。
應用,此類機床為泛用型機床的代表,它廣泛應用於涉及到金屬切削領域的各行各業,隨著工業產品的生產方式向多品種小批量的生產方式轉變,此類機床需求量會不斷攀升,眾多機床廠商甚至為了適應市場需求對標准設備進行轉機化改造,接受非標定製。
龍門型加工中心,此類機床的定義為機床主軸立式放置。主軸劃分方式與卧式加工中心相同。
機床結構,機床立柱為雙立柱,Y軸為橫梁,與立柱成門型結構,Z軸與主軸箱一起沿門型橫梁移動,此類設備因是門型結構,所以機床的Y軸行程可以做到很大,解決了立式加工中心Y軸行程局限。此類機床從X軸行程600mm到幾十米,行程跨度極大,如在主軸頭部安裝角度頭,機床就稱為龍門五面體加工機,可以做到一次裝夾加工五面。對大型設備的基礎結構件的加工精度有很好的保障。
相對小型的機器,工作台可移動,使用T型槽。大型機床為定工作台,立柱移動,也是使用T型槽。
刀庫,機床刀庫在機床側面,一般是鏈式刀庫,換刀臂換刀。特殊的是角度頭也可以自動更換。
應用,龍門機床多用在需要大型零件加工的場所,如:造船工業結構件的加工,機床業基礎件的加工,汽車業覆蓋件模具的加工,大型水壓機模具的加工,紡織機械行業大型機架的加工等等,因門型結構的穩定性,在小型高精度模具加工中也會選擇此類結構,如加工電腦接插件模具,樹脂鏡片注塑模具等等。
落地鏜銑床,此類機床為卧式主軸,主軸功率一般很大,採用齒輪箱傳動,機床主軸轉速不會太高。主軸介面多用ISO的介面形式。
機床結構,機床同樣根據X軸行程大小不同製造成定柱式和動柱式,機床Y軸滑軌裝於立柱側面;Z軸側掛於立柱側面,因其形狀頗似枕頭,故稱之為滑枕,在滑枕內有一可伸出、縮進的主軸頭,稱之為W軸,軸徑較細,行程比Z軸行程略小。這種結構主要解決了在機械加工中,很多零件是較為深孔或干涉較多的難加工問題。
小型機床的工作台是T型槽結構,因工作台較小,所以有的機床工作台可以分度。大型機床工作台為定工作台,立柱移動。
落地鏜銑床一般不裝刀庫,也有用戶裝刀庫,但刀庫裝刀數量不多。
應用,此類機床多用於難加工的大型機架類零件,要求主軸懸伸較長。例如:一些機器的主軸箱的加工,大型船用發動機的加工等等。
多軸加工中心,此類機床驅動軸多為五軸或以上軸數,國內目前所見多為歐洲產品。機床一般較小,功率大小一般。主軸介面一般採用HSK、CAPTO形式。主軸轉速較高,一般在10000RPM以上。
機床結構,以五軸機床為例,此種機床主結構類似於立式加工中心的結構,一般機床較小,除正常的X、Y、Z三軸外還有旋轉軸,A、B、C軸,常見的有工作台可沿X、Y平面(B軸),Y、Z平面(A軸)同時旋轉做千分之一分度,立柱為全動柱形式;或者,工作台可沿X、Y平面,主軸沿X、Z平面(C軸)在一定角度內連續擺動。 這樣可以根據不同的加工需要,選擇不同聯動軸的機床。
工作台一般為圓形,成十字花盤結構,便於裝夾被加工零件。
刀庫,多見雙向換刀臂結構。
應用,此類機床多用於高精密機床零部件的加工,特別是針對有復雜曲面的零件加工,可以有很好的效果。例如:航空、航天工業中飛機、火箭的零部件,兵器工業的常規武器零部件;飛機發動機的葉輪,各類發電機組的動力葉輪的加工等等。
多功能機床,常見的有車銑復合加工機床、車削中心和特殊用途機床。
車銑復合加工中心,主軸部分有卧式的車床軸,結構與車床主軸類似,可做普通車削主軸應用,功率較大,車床軸上安裝有分度裝置,可進行千分之一度連續分度,類似於CNC轉台的共用。另外機床還安裝有一銑主軸,一般刀具介面為BT、HSK、CAPTO等,可做普通銑削主軸使用,功率等級一般略小於立式加工中心。刀具通過主柄轉接可安裝車削刀具、旋轉刀具,銑削軸可沿幾個方向移動(X、Y、Z)。
一般車銑復合機床,安裝車銑軸,也有機床同時加裝車削通用刀塔,即機床同時會安裝車刀塔和雙向換刀臂刀庫。可根據不同的加工需求選擇不同的刀塔或銑削軸加工。
應用,該類機床因價格較為昂貴且技術含量較高,目前國內所見大部分為國外產品,主要用於復雜軸類零件的加工上,減少了復雜軸類零件加工的裝夾次數,有效保證了零部件的加工精度。例如:槍支中的槍栓部件、紡織機械中的紡絲軸、飛機的起落架軸等等。
車削中心,主軸和車銑復合機床具有同樣的結構功能,作為主切削軸,軸電機功率較大。機床沒有銑削軸。
刀塔,此類機床刀塔稱為動力刀塔,即刀塔內含有動力傳動機構,除使用普通車削刀具外,還可以通過安裝動力刀頭安裝銑削刀具,但因結構設計的限制,動力刀塔的功率都偏小,只能做小量的銑削工作,並且機床有的沒有Y軸,即使安裝有Y軸,軸向精度也較差。
應用,此類機床介於CNC車床和車銑復合加工機床之間,在車銑復合機床成熟應用之前一直用來加工復雜軸類零件,但因其應用上的局限性,目前已逐漸被車銑復合機床所代替,一般被用來加工復雜但精度要求不高的小型零部件。例如:汽車轉向節球頭保持架等等。
特殊用途機床,簡單講一下,目前還有多立柱機床,多主軸機床和利用模糊控制理論來控制機床運動的新型機床。
多立柱機床顧名思義即機床有多個立柱,可同時對零件進行加工,例如:上海磁懸浮的軌道梁,因其單個軌道梁就有60m長,但因磁浮列車高速運行時在轉彎的時候對軌道的運動曲面要求很高。所以就有了專門設計的軌道加工機。
多主軸機床,目前有雙主軸加工中心,雙主軸雙刀塔車床等金屬切削機床,多用於大批量生產時使用。
模糊控制運動的機床,目前運用較少,從直觀上看機床的主軸即運動軸象一個六腳的蜘蛛,可自由旋轉加工。可以參見COROMANT圖像資料。
機床分類可見投影。
數控系統,數控系統的好壞直接影響模具的加工精度,對刀具的使用也至關重要。目前大多數機床廠商都使用SIEMENS、FANUC的數控系統,即使有的廠家沒有打出這兩家的商標,實際上他們也是使用數控系統廠家的基礎模塊,在增加了與機床相匹配的二次開發的數控功能之後,取了自己的名字推向市場。
數控系統的計算功能直接影響機床的運動控制精度。如,機床在加工模具的過程中,軸向運動的控制精度和運動的順暢性至關重要,這需要控制系統有很高的計算能力。如果機床在加工模具的時候,加減速和轉角加減速對正確描述加工路徑非常重要,解決好這兩個難題,加工出的模具曲面才會最接近理論值。而我們刀具在平滑、穩定、均勻的切削使用環境中才可以減少磨損、保持精度。
⑵ 立式珩磨機與卧式珩磨機有什麼區別
立式珩抄磨機的主軸工作行程較短,適用於珩磨缸體和箱體孔等。鑲嵌有油石的珩磨頭由豎直安置的主軸帶動旋轉,同時在液壓裝置的驅動下作垂直往復進給運動(見機床)。
立式珩磨機主要用於珩磨機加工各種發動機的缸體孔、缸套孔以及其它精密孔。立式珩磨機設計先進、性能可靠;主軸旋轉和進給採用無級變速;主軸箱可輕便地實現縱橫向移動;工作台可縱向移動,並快速夾緊缸體(包括V型缸體)。
卧式珩磨機的工作行程較長,適用於珩磨深孔,深度可達3000毫米。水平安置的珩磨頭不旋轉,只作軸嚮往復運動,工件由主軸帶動旋轉,床身中部設有支承工件的中心架和支承珩磨桿的導向架。在加工過程中,珩磨頭的油石在脹縮機構作用下作徑向進給,把工件逐步加工到所需尺寸。新型的珩磨機多採用液壓脹縮的珩磨頭。珩磨機大多是半自動的,常帶有自動測量裝置,還可納入自動生產線工作。除加工孔的珩磨機外,還有加工其他表面的外圓珩磨機、軸承滾道珩磨機、平面珩磨機和曲面珩磨機等。
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