加工中心

　　目录

　　第一章 认识加工中心............................................................................................................................................ 1

　　图1-1 加工中心................................................................................................................................................... 18

　　1.3 加工中心的结构............................................................................................................................................ 18

　　1.3.1机械架构部分............................................................................................................................................ 19

　　机械部分是加工中心的骨骼，主要起到支撑、连接其他构件的作用。机械部分床身可分为铸件和焊接件两种，铸件稳定性较好且易于加工，在大批量生产中可节省开模成本，目前在加工中心得到广泛应用。........................................ 19

　　⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩................................................................................... 19

　　图1-2 加工中心机械部分.................................................................................................................................. 19

　　①立柱 ②机头 ③主轴 ④y轴进给方向 ⑤z轴进给方向................................................. 19

　　⑥工作台 ⑦x轴进给方向 ⑧床鞍 ⑨床身 ⑩减速机......................................................... 19

　　1.3.2 配电部分.................................................................................................................................................... 19

　　配电部分是加工中心的脉络。配电部分的设立，使得机床可以实现规定的轴向进给，刀库换刀及正转反转，加工吹屑排屑等一系列自动化操作。它的运行体现了加工中心的功能延伸性。............................................................................... 19

　　机床动力线、反馈线、水管、油管、气管被包裹在拖链中，起到保护线路和美观的作用。风琴罩紧密覆盖在三轴位置，可防止滑屑进落入，影响精度。打刀缸是一种增力气液转换装置，上部是气缸，下部分是液压缸，并与油杯相通，底部为压杆回程气缸，气缸上腔进气，推动活塞及活塞杆向下运动，压缩密封在油腔内的液压油，产生推力，推动压杆运动，实现执行装置的动作。 19

　　图1-3 加工中心配电部分.................................................................................................................................. 20

　　①减速电机 ②刀库电机 ③拖链 ④风琴罩 ⑤刀库............................................................ 20

　　图1-4 打刀缸........................................................................................................................................................ 20

　　1.3.3 电柜部分.................................................................................................................................................... 20

　　电柜是加工中心的控制中枢。电柜的作用是对加工中心的各个用电设备进行电能分配和控制，在电路出现过载、短路和漏电现象时，电柜还可以提供断电保护。............................................................................................................................... 20

　　伺服放大器可以将伺服马达编码的脉冲信号放大转变为数值信号，经由NC控制器处理，再由伺服放大器转为脉冲信号，以达到控制伺服轴运动的目的。I/0模块用来控制信号的输入与输出。................................................................... 20

　　图1-5 电柜............................................................................................................................................................ 21

　　①电抗 ②伺服放大器 ③电动机断路器 ④交流接触器 ⑤继电器模块.................................. 21

　　⑥接线端子 ⑦24v电源 ⑧小型断路器 ⑨I/0模块....................................................................... 21

　　1.3.4 钣金部分.................................................................................................................................................... 21

　　钣金部分是加工中心的保护层。钣金件覆盖在机床的设备上，可以保护设备不被意外损坏，保持设备的理论使用寿命。经过无外露孔设计和防水设计的钣金件能够保持机床整洁美观。.................................................................................... 21

　　1.4 加工中心重要零部件................................................................................................................................... 21

　　1.4.1 硬轨与线轨................................................................................................................................................ 21

　　硬轨与线轨都是机床上轴向运动的结构方式。硬轨的导轨和床身是一体的铸造件，在铸件的基础上加工出导轨面，最后通过淬火热处理和磨削工艺加工完成。硬轨刚性好，强度高，但是惯性也很大，较难进行加工、装配及维修。同时由于导轨接触面大，使得摩擦阻力也较大，导轨较易磨损，进给速度受限，易产生爬行现象。硬轨常用于经济型机床或加工速度精度要求不高的重型切削上，如切削铸铁、大型模具等。............................................................................................................................................ 22

　　图1-6 硬轨图........................................................................................................................................................ 22

　　线轨全称为线性导轨，一般指的是滚动导轨。线轨本身分为滑轨和滑块两部分，滑块内设有可以进行内循环的滚珠或滚珠，滑轨的长度可以定制。它是一种模块化的元件，选择余地大，通过压板安装在床身上，磨损后可以拆下来更换，安装维修方便。线轨是滚动摩擦，通过滚珠或滚珠在导轨上滚动来带动导轨滑动，承受切削力和摩擦阻力相对较小，无爬行现象，运动速度快，精度高。线轨的承载能力和平稳性相比于硬轨而言相对较低，但是随着机械工艺的发展已经得到极大的提升，除了特殊构件，一般能够满足设备加工的需求。线轨因其高精度，需要按规范对它进行润滑等检修防护。线轨多用于高速度加工、高精度要求和快速走刀的工件加工上。................................................................................................................................................................................... 22

　　线轨按结构可分为滚珠型导轨和滚柱型导轨。滚珠型导轨与接触面属于点接触，成本低，速度快，但是由于接触面小，刚性相对较低，适合高速轻切削。滚柱与接触面属于线接触，接触面较大，因此刚性相对高，承载能力大，相应的，速度相比于滚珠型导轨较低，适合低速重切削。..................................................................................................................................................... 22

　　图1-7 线轨图........................................................................................................................................................ 23

　　1.4.2 丝杆和齿轮齿条装置.............................................................................................................................. 23

　　丝杆主要功能是将回转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反复作用力。由于滚珠丝杆副是利用丝杆轴与丝杆螺母之间的滚珠做滚动运动的，所以丝杆传动摩擦力小，传动效率高，精度高，噪音低，能够实现精确的微进给，丝杆不能自锁，所以丝杆的传动具有可逆性。但是在长距离直线传动时，丝杆在重力作用下有可能因为强度不够而产生自垂，导致丝杆弯曲、变形，影响精度，所以丝杆一般适用于短距离高速往返传动。.............................................................................................................. 23

　　齿条可以分为直尺和斜齿。齿条的选型是根据客户对负载、运行速度和精度的需要进行设计制造的。齿条的优点是可以无限延长，便于拼接，运行速度快，寿命长，高刚性。缺点是相对于丝杆来说精度低，安装测试复杂。齿条需要进行定期的打油，检查铁屑是否在齿面是残留。......................................................................................................................................................... 23

　　① 齿条 ② 丝杆....................................................................................................................................... 23

　　图1-8 丝杆传动和齿轮齿条传动..................................................................................................................... 24

　　1.5 加工中心各轴实际运动方向...................................................................................................................... 24

　　图1-9 各轴运动方向........................................................................................................................................... 24

　　人面对机床站立，上下为z轴，左右为x轴，前后为y轴，“+”号方向为各轴正方向。............ 24

　　1.6 加工中心不同机型部分机械规格参数示例............................................................................................ 24

　　机型.......................................................................................................................................................................... 24

　　项目.......................................................................................................................................................................... 24

　　主轴.......................................................................................................................................................................... 24

　　NO............................................................................................................................................................................. 24

　　主轴转速.................................................................................................................................................................. 24

　　rpm............................................................................................................................................................................ 24

　　行程.......................................................................................................................................................................... 24

　　mm.............................................................................................................................................................................. 24

　　进给.......................................................................................................................................................................... 24

　　m/min....................................................................................................................................................................... 24

　　定位精度.................................................................................................................................................................. 24

　　mm.............................................................................................................................................................................. 24

　　PYC............................................................................................................................................................................ 24

　　BT40.......................................................................................................................................................................... 24

　　10000(20000电主轴)..................................................................................................................................... 24

　　2500~8500，580，450....................................................................................................................................... 24

　　60,28,28................................................................................................................................................................ 24

　　0.05,0.02,0.01.................................................................................................................................................. 24

　　PIC............................................................................................................................................................................ 24

　　BT30.......................................................................................................................................................................... 24

　　12000(24000电主轴)..................................................................................................................................... 24

　　2500~6500,450,450........................................................................................................................................... 24

　　60,28/40,28/40.................................................................................................................................................. 24

　　0.05,0.02,0.01.................................................................................................................................................. 24

　　PHA............................................................................................................................................................................ 24

　　BT40.......................................................................................................................................................................... 24

　　10000(20000电主轴)..................................................................................................................................... 24

　　3000`6000,2000,800......................................................................................................................................... 24

　　40,50,20................................................................................................................................................................ 24

　　0.05,0.03,0.02.................................................................................................................................................. 24

　　PHB............................................................................................................................................................................ 24

　　HSK............................................................................................................................................................................ 24

　　16000(20000电主轴)..................................................................................................................................... 24

　　4000~30000,2000~2500,800~1250............................................................................................................... 24

　　30,30,30................................................................................................................................................................ 24

　　0.02,0.015,......................................................................................................................................................... 24

　　0.01.......................................................................................................................................................................... 24

　　PW.............................................................................................................................................................................. 24

　　8050.......................................................................................................................................................................... 24

　　BT30.......................................................................................................................................................................... 24

　　24000....................................................................................................................................................................... 24

　　800,800,500......................................................................................................................................................... 24

　　48,48,48................................................................................................................................................................ 24

　　0.02,0.02,............................................................................................................................................................ 24

　　0.015....................................................................................................................................................................... 24

　　表1-1 机型部分技术参数.................................................................................................................................. 24

　　第一章 认识加工中心

　　加工中心是从数控铣床发展而来，由机械设备与数控系统组成的用于加工复杂零件的高效率、高精度的自动化机床。它与数控铣床的最大区别在于加工中心配有刀库，具有自动交换加工刀具的功能。通过在刀库上安装不同用途的刀具，可在单次装夹中自动换刀对工件进行多道工序的加工。

　　1.1 本章内容

　　§. 加工中心的认识

　　§. 加工中心的结构

　　§. 加工中心重要零部件

　　1.2 加工中心的认识

　　加工中心(英文缩写为CNC，全称为Computerized Numerical Control)是一种装有数字控制系统的自动化机床。数字控制系统能够逻辑地处理控制编码或其他符合指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。数控装置经运算处理发出各种控制信号控制机床的运行，从而能够按照图纸要求的形状尺寸，通过铣、镗削、钻削、攻螺纹等工序，自动的将零件加工出来。加工中心较好的解决了形状较为复杂，精度要求高的单件或中小批量多品种的工件生产问题，是一种高综合性的、高效能的自动化机床。加工中心是目前世界上产量最高、应用最广泛的数控机床之一，是一种典型的机电一体化产品。

　　标准的数控加工中心由机床本体、数控系统、电气控制装置、辅助装置组成。其余可供选择的特殊配置有特殊测量装置、排屑机、刀具等。

　　1.3 加工中心的结构

　　1.3.1机械架构部分

　　机械部分是加工中心的骨骼，主要起到支撑、连接其他构件的作用。机械部分床身可分为铸件和焊接件两种，铸件稳定性较好且易于加工，在大批量生产中可节省开模成本，目前在加工中心得到广泛应用。

　　1.3.2 配电部分

　　配电部分是加工中心的脉络。配电部分的设立，使得机床可以实现规定的轴向进给，刀库换刀及正转反转，加工吹屑排屑等一系列自动化操作。它的运行体现了加工中心的功能延伸性。

　　机床动力线、反馈线、水管、油管、气管被包裹在拖链中，起到保护线路和美观的作用。风琴罩紧密覆盖在三轴位置，可防止滑屑进落入，影响精度。打刀缸是一种增力气液转换装置，上部是气缸，下部分是液压缸，并与油杯相通，底部为压杆回程气缸，气缸上腔进气，推动活塞及活塞杆向下运动，压缩密封在油腔内的液压油，产生推力，推动压杆运动，实现执行装置的动作。

　　图1-3 加工中心配电部分

　　①减速电机 ②刀库电机 ③拖链 ④风琴罩 ⑤刀库

　　图1-4 打刀缸

　　1.3.3 电柜部分

　　电柜是加工中心的控制中枢。电柜的作用是对加工中心的各个用电设备进行电能分配和控制，在电路出现过载、短路和漏电现象时，电柜还可以提供断电保护。

　　伺服放大器可以将伺服马达编码的脉冲信号放大转变为数值信号，经由NC控制器处理，再由伺服放大器转为脉冲信号，以达到控制伺服轴运动的目的。I/0模块用来控制信号的输入与输出。

　　图1-5 电柜

　　①电抗 ②伺服放大器 ③电动机断路器 ④交流接触器 ⑤继电器模块

　　⑥接线端子 ⑦24v电源 ⑧小型断路器 ⑨I/0模块

　　1.3.4 钣金部分

　　钣金部分是加工中心的保护层。钣金件覆盖在机床的设备上，可以保护设备不被意外损坏，保持设备的理论使用寿命。经过无外露孔设计和防水设计的钣金件能够保持机床整洁美观。

　　1.4 加工中心重要零部件

　　1.4.1 硬轨与线轨

　　硬轨与线轨都是机床上轴向运动的结构方式。硬轨的导轨和床身是一体的铸造件，在铸件的基础上加工出导轨面，最后通过淬火热处理和磨削工艺加工完成。硬轨刚性好，强度高，但是惯性也很大，较难进行加工、装配及维修。同时由于导轨接触面大，使得摩擦阻力也较大，导轨较易磨损，进给速度受限，易产生爬行现象。硬轨常用于经济型机床或加工速度精度要求不高的重型切削上，如切削铸铁、大型模具等。

　　图1-6 硬轨图

　　线轨全称为线性导轨，一般指的是滚动导轨。线轨本身分为滑轨和滑块两部分，滑块内设有可以进行内循环的滚珠或滚珠，滑轨的长度可以定制。它是一种模块化的元件，选择余地大，通过压板安装在床身上，磨损后可以拆下来更换，安装维修方便。线轨是滚动摩擦，通过滚珠或滚珠在导轨上滚动来带动导轨滑动，承受切削力和摩擦阻力相对较小，无爬行现象，运动速度快，精度高。线轨的承载能力和平稳性相比于硬轨而言相对较低，但是随着机械工艺的发展已经得到极大的提升，除了特殊构件，一般能够满足设备加工的需求。线轨因其高精度，需要按规范对它进行润滑等检修防护。线轨多用于高速度加工、高精度要求和快速走刀的工件加工上。

　　线轨按结构可分为滚珠型导轨和滚柱型导轨。滚珠型导轨与接触面属于点接触，成本低，速度快，但是由于接触面小，刚性相对较低，适合高速轻切削。滚柱与接触面属于线接触，接触面较大，因此刚性相对高，承载能力大，相应的，速度相比于滚珠型导轨较低，适合低速重切削。

　　图1-7 线轨图

　　1.4.2 丝杆和齿轮齿条装置

　　丝杆主要功能是将回转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反复作用力。由于滚珠丝杆副是利用丝杆轴与丝杆螺母之间的滚珠做滚动运动的，所以丝杆传动摩擦力小，传动效率高，精度高，噪音低，能够实现精确的微进给，丝杆不能自锁，所以丝杆的传动具有可逆性。但是在长距离直线传动时，丝杆在重力作用下有可能因为强度不够而产生自垂，导致丝杆弯曲、变形，影响精度，所以丝杆一般适用于短距离高速往返传动。

　　齿条可以分为直尺和斜齿。齿条的选型是根据客户对负载、运行速度和精度的需要进行设计制造的。齿条的优点是可以无限延长，便于拼接，运行速度快，寿命长，高刚性。缺点是相对于丝杆来说精度低，安装测试复杂。齿条需要进行定期的打油，检查铁屑是否在齿面是残留。

　　① 齿条 ② 丝杆

　　图1-8 丝杆传动和齿轮齿条传动

　　1.5 加工中心各轴实际运动方向

　　图1-9 各轴运动方向

　　人面对机床站立，上下为z轴，左右为x轴，前后为y轴，“+”号方向为各轴正方向。

　　1.6 加工中心不同机型部分机械规格参数示例

　　表1-1 机型部分技术参数

下一章：安装调试机床

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