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行業新聞

數控機床機械結構設計的特點

更新時間:2016-11-09 10:19:08 點擊數:809

    數控機床雖然也有普通機床所具有的床身、立柱、導軌、工作臺、刀架等部件, 但為了與數控機床的高加工精度、高速切削相匹配, 對機床主機部分的結構設計還提出了高精度、高剛度、低慣量、低摩擦、高諧振頻率、適當的阻尼比等要求, 因此數控機床的關鍵部件在結構設計中與普通機床相比有重大變化。

    主傳動系統實現各種刀具和工件所需的切削功率,且在盡可能大的轉速范圍內保證恒功率輸出, 同時為使數控機床能獲得最佳的切削速度,主傳動須在較寬的范圍內實現無級變速。現行數控機床采用高性能的直流或交流無級調速主軸電機,較普通機床的機械分級變速傳動鏈大為簡化。對加工精度有直接影響的主軸組件的精度、剛度、抗振性和熱變形性能要求, 可以通過主軸組件的結構設計和合理的軸承組  合及選用高精度專用軸承加以保證。為提高生產率和自動化程度,主軸上的卡盤有刀具或工件的自動夾  緊、放松、切屑清理及卡盤準松機構。最近日本又開發研制了新型的陶瓷主軸,重量輕, 熱膨脹率低,用在加工中心上,具有高 的剛性和精度。

    數控機床的進給系統是由伺服電機驅動, 通過滾珠絲杠帶動刀具或工件完成各坐標方向的進給運動。為確定進給系統的傳動精度和工作穩定性,在設計機械裝置時, 以 低摩擦、低慣量、高剛度 為原則, 具體措施有: ①采用低摩擦、輕拖動、高效率的滾珠絲杠和直線滾動導軌;  ②采用大扭矩、寬調速的伺服電機直接與絲杠相聯接,縮短和簡化進給傳動鏈; ③通過消隙裝置消除齒輪、絲杠、聯軸器的傳動間隙; ④對滾動導軌和絲杠預加載荷,預拉伸。

   數控機床的外觀大都采用線型簡潔的板塊組合式全封閉安全防護罩, 配備有現代特征的集操作、顯示、控制于一體的操作面板, 淘汰了普通機床各種操作手柄、手輪和線型復雜零散的多面型表面形態。安全防護罩可防止高壓、大流量冷卻液及鐵屑飛濺、減少粉塵入侵,隔音降噪,有利于機床的精度保持和環境保護,真正體現了機、電、液一體化的特點; 先進的數控數顯裝置; 對機床的精度和剛度使用的可靠性、安全防護性及環保等有嚴格要求; 采用先進標準的刀具系統及安裝位置合理的自動換刀裝置;采用整套商品化、標準化的新型配套件、自動排屑、潤滑和冷卻裝置等。依人機工程學宜人性原則設計的桌面式或懸掛式數控操作面板,是機床與操作者聯系和信息交流的唯一界面, 指示燈、按鈕、按鍵排列的設計,既適合人的操作特性, 又利于人機間的協調與交流,通過視覺良好的鍵面色彩, 標準化的象形符號, 能準確反映和傳遞兩者間的信息。另外,采用觸摸屏操作使得人機界面更加友好,加工過程的動態實時顯示,使加工過程更加直觀, 操作更加容易。

     ●數控裝置,是數控機床的核心,包括硬件(印刷電路板、CRT顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機等)以及相應的軟件,用于輸入數字化的零件程序,并完成輸入信息的存儲、數據的變換、插補運算以及實現各種控制功能。

     ●驅動裝置,他是數控機床執行機構的驅動部件,包括主軸驅動單元、進給單元、主軸電機及進給電機等。他在數控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統實現主軸和進給驅動。當幾個進給聯動時,可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工。

     ●輔助裝置,指數控機床的一些必要的配套部件,用以保證數控機床的運行,如冷卻、排屑、潤滑、照明、監測等。它包括液壓和氣動裝置、排屑裝置、交換工作臺、數控轉臺和數控分度頭,還包括刀具及監控檢測裝置等。

     ●編程及其他附屬設備,可用來在機外進行零件的程序編制、存儲等。它本身是機電一體化的重要組成部分, 也是現代機床技術水平的重要標志 。

     一般認為帶有自動刀具交換裝置(ATC)的數控鏜銑床,稱為加工中心。可以進行銑、鏜、鉆、擴、鉸、攻絲等多種工序加工。不能包括磨削功能,因為微細的磨粒可能進入機床導軌,從而破壞機床的精度。而磨床上有特殊的保護措施。加工中心可分為立式加工中心、臥式加工中心。立式的主軸是垂直方向的,臥式的主軸是水平方向的。

    數控機床是綜合應用計算機自動控制、自動檢測及精密機械等高新技術的產物,是技術密集度及自動化程度很高的典型機電一體化加工設備。它與普通機床相比,其優越性是顯而易見的,不僅零件加工精度高,產品質量穩定,且自動化程度極高,可減輕工人的體力勞動強度,大大提高了生產效率,特別值得一提的是數控機床可完成普通機床難以完成或根本不能加工的復雜曲面的零件加工,因而數控機床在機械制造業中的地位愈來愈顯得重要 。數控機床體現了當前世界機床技術進步的主流,是衡量機械制造工藝水平的重要指標,在柔性生產和計算機集成制造等先進制造技術中起著重要的基礎核心作用。因此,如何更好的使用數控機床是一個很重要的問題。


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