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| 機床加工中心的改進與研發(fā) | | 發(fā)布者：admin 日期：2012/11/27 點擊：708 | | | 1總體結(jié)構(gòu)布局加工中心的總體布局應(yīng)當(dāng)使機床能夠?qū)崿F(xiàn)加工所需的運動要求和加工功能，沈陽第一機床廠并且具有良好的精度、剛度、抗振性和熱穩(wěn)定性等結(jié)構(gòu)性能。還要盡量使其便于操作、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、外形美觀等。
經(jīng)過對不同運動方案和各部件的設(shè)計方案的定性分析比較確定該小型立式加工中心的總體設(shè)計方案為：采用固定立柱，電主軸通過安裝座安裝在立柱導(dǎo)軌的滑座上，沈陽第一機床廠立柱導(dǎo)軌采用滾動導(dǎo)軌，可以實現(xiàn)Z方向的進給運動。由X－Y雙向精密數(shù)控工作臺帶動工件完成X、Y兩個方向的進給運動；X、Y、Z三個方向的進給運動均滾珠絲杠，并由交流伺服電機驅(qū)動。導(dǎo)軌、滾珠絲杠有相應(yīng)的潤滑、防護等裝置。
自動換刀系統(tǒng)采用無機械手換刀，沈陽第一機床廠且刀庫置于立柱側(cè)面的橫梁上。刀庫在橫梁上的移動采用滾珠絲杠傳動和交流伺服電機采用盤形刀庫，由槽輪機構(gòu)實現(xiàn)回轉(zhuǎn)、分度和轉(zhuǎn)位，由交流伺服電機驅(qū)動。
MCV2520小型立式加工中心總體結(jié)構(gòu)布局示意圖 。
2主要性能參數(shù)MCV2520小型立式加工中心的主要技術(shù)性能參數(shù)如下：工作臺尺寸：250×200（mm）；X、Y、Z行程：150×150×350（mm）；Z向快速移動速度：7.5（m／min）；X、Y向快速移動速度：12（m／min）；主軸轉(zhuǎn)速范圍：0～18000（r／min）；主軸電機功率：10～12（kw）；刀庫容量：8（把）；定位精度：±0.025（mm）；重復(fù)定位精度：±0.005（mm）；主軸錐孔：ISO／BT30；換刀時間：8（s／次）；機床總重量：652（kg）；外形尺寸：1132×800×1539（mm）；最大工作進給速度：1（m／min）；工作臺允許載荷：15（kg）。
3關(guān)鍵技術(shù)3.1采用電主軸電主軸是由內(nèi)裝式電動機直接驅(qū)動，使主軸主傳動鏈長度縮短為零，實現(xiàn)了機床的“零傳動”，取消了從主電動機到主軸之間一切中間的機械傳動環(huán)節(jié)（如皮帶、齒輪、離合器等），實現(xiàn)了主電動機與機床主軸的一體化。有以下優(yōu)點：①機械結(jié)構(gòu)最為簡單，傳動慣量小，因而快速響應(yīng)性好，能實現(xiàn)極高的速度、加（減）速度和定角度的快速準(zhǔn)停；沈陽第一機床廠②輸出功率大，調(diào)速范圍寬，采用交流變頻調(diào)速和矢量控制的電氣驅(qū)動技術(shù)，有比較理想的扭矩―功率特性。一次裝夾既可實現(xiàn)粗加工又可進行高速精加工；③實現(xiàn)了主軸部件的單元化，可獨立做成標(biāo)準(zhǔn)化的功能部件，并由專業(yè)廠進行系列化生產(chǎn)；④電主軸還有一系列控制主軸溫升與振動等機床運行參數(shù)的功能，因此高速運轉(zhuǎn)的可靠性與安全性好；沈陽第一機床廠⑤電主軸比傳統(tǒng)的主軸傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單緊湊。
電主軸型號為FA120CUV，采用精密鋼質(zhì)角接觸球軸承和永久性油脂潤滑，具有松拉刀機構(gòu)、碼盤和矢量控制驅(qū)動器的驅(qū)動和控制，以實現(xiàn)自動換刀和對轉(zhuǎn)速的精確控制及準(zhǔn)停。主要結(jié)構(gòu)尺寸如所示。
3.2采用精密數(shù)控工作臺X－Y向工作臺是選用工藝裝備制造廠生產(chǎn)的已系列化的X－Y兩軸精密數(shù)控工作臺，數(shù)控工作臺的上下兩層運動臺（X向、Y向）結(jié)構(gòu)相同。此工作臺已經(jīng)過許多用戶使用后的驗證，精度較高，而且可根據(jù)不同的加工要求，選用不同的精度等級。不僅制造周期短、精度易保證，且可根據(jù)用戶的不同需要選擇不同的型號。
3.3Z向采用無平衡配重設(shè)計傳統(tǒng)的立式加工中心Z向主軸箱的設(shè)計，沈陽第一機床廠一般采用重錘平衡或液壓平衡來平衡主軸箱的重量，這種設(shè)計方法對于低速運動的機床可行，但對于高速運動的機床，由于配重而大大增加了移動的重量，即增加了移動部件的慣量，不利于高速移動的實現(xiàn)。本加工中心的設(shè)計采用了先進的機床設(shè)計理念及設(shè)計方法，在機械結(jié)構(gòu)上去掉了主軸箱的平衡配重，通過減小主軸中心與導(dǎo)軌間的距離并采用大直徑的滾珠絲杠及加大驅(qū)動電機的功率來拖動主軸箱，實現(xiàn)快速移動。
3.4無機械手換刀刀庫置于立柱側(cè)面橫梁上，采用盤式結(jié)構(gòu)，可裝8把刀具，用槽輪機構(gòu)實現(xiàn)回轉(zhuǎn)、分度和轉(zhuǎn)換；通過刀庫在橫梁上移動至主軸端實現(xiàn)無機械手換刀，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，體現(xiàn)了部件小型化的特點。
3.5采用全閉環(huán)控制方式移動部件（如工作臺、主軸箱等）的移動位置，是由直線尺（如感應(yīng)同步器，光柵尺等）直接進行檢測并反饋給比較回路，因而不受絲杠精度和熱變形的影響，可保證較高的定位精度。
3.6設(shè)計時采用CAD／CAE MCV2520小型立式加工中心特別注重基礎(chǔ)件的性能，沈陽第一機床廠采用了許多措施：①利用CAD及ANSYS有限元分析軟件決定床身、立柱等基礎(chǔ)件的壁厚、加強筋的形狀和布局形式，力求使基礎(chǔ)件具有較高的動靜剛度；②采用優(yōu)質(zhì)材料不僅能吸振，動態(tài)性能好，導(dǎo)熱率低，熱變形小，而且制造簡單，成本低廉。
4推廣應(yīng)用前景近年來，小型加工中心越來越引起世界各國的高度重視，不斷推出各種類型、結(jié)構(gòu)先進、高效率、高精度、多功能的小型加工中心，以滿足市場需求的不斷變化，所研制的MCV2520小型立式加工中心不僅主要用于加工小型金屬零件，沈陽第一機床廠還可以用于加工非金屬零件―工程塑料拖鏈的分類、木材、膠木、礦石、鉆石、藍寶石、鐘表玻璃等，而且還可以用于特殊作業(yè)―雕刻、粘接、涂膠等，可見該小型加工中心有著廣闊的應(yīng)用前景和推廣價值：（1）為小型鄉(xiāng)鎮(zhèn)、民辦的機械電子類企業(yè)提供高效、高精度的數(shù)控加工設(shè)備，投資小，見效快。
（2）所研制的MCV2520小型立式加工中心可以設(shè)計成系列產(chǎn)品，滿足不同的生產(chǎn)要求。
既可用于生產(chǎn)，又可用于教學(xué)，是各類工科院校培養(yǎng)加工中心數(shù)控編程和操作人員的理想設(shè)備，不僅功能齊全、直觀性強，而且價格便宜，買得起。沈陽第一機床廠職業(yè)學(xué)校、技工學(xué)校、高等工科院校、小型企業(yè)、電子電器生產(chǎn)廠家都能用上，有效地服務(wù)教學(xué)實踐，這對于提高工人、學(xué)生和工程技術(shù)人員的數(shù)控技術(shù)水平具有重大的現(xiàn)實意義。
椐不完全統(tǒng)計全國現(xiàn)有職業(yè)技術(shù)學(xué)院以上的專科院校近1200所，機電類技工學(xué)校800所，這些學(xué)校需要數(shù)控加工中心設(shè)備來充實數(shù)控教學(xué)實驗，加上小型企業(yè)也需要這種設(shè)備來制造小型復(fù)雜零件，特別是廣東珠海等地尤其如此。因此MCV2520小型立式加工中心有很大的市場潛力，目前市場銷售的數(shù)控加工中心設(shè)備每臺至少在百萬元以上，而MCV2520小型立式加工中心有明顯的價格優(yōu)勢，據(jù)計算統(tǒng)計，每年可獲得豐厚的直接經(jīng)濟效益，培養(yǎng)數(shù)控技術(shù)人員近千萬，有很好的市場前景和推廣應(yīng)用價值。 | | | | [返回] [打印] |
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