高剛性、高精、中型立式加工中心升級產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn):1,、高精高剛性結(jié)構(gòu):機(jī)床門型結(jié)構(gòu)與工作臺全支撐,。2,、首創(chuàng)高剛性四線軌滑枕專利技術(shù),。3,、模塊化設(shè)計(jì):主軸箱高速/高低速/低功能可選擇創(chuàng)新點(diǎn):1,、 GLS系列龍門式加工中心以其門型封閉式結(jié)構(gòu),、縮短30%的喉深,，整機(jī)剛性可提高200%。2,、工作臺全支撐等多項(xiàng)優(yōu)越的結(jié)構(gòu)特性,。應(yīng)用范圍:1、是中型立式加工中心的技術(shù)升級產(chǎn)品,。2,、替代中型高精進(jìn)口機(jī)床。3,、適用于模具類零件高精加工,。有益效果:1、生產(chǎn)效率提高30%,，加工平面度提高1個(gè)等級,。2、替代進(jìn)口中型立式加工中心,。
近年來為適應(yīng)廣告等行業(yè)發(fā)展需要,，市場上開發(fā)出了一種適用于切割鋁、薄鋼板,、塑料紙張,、皮革、布料,、有機(jī)玻璃,、環(huán)氧樹脂、亞克力,、毛料,、塑料、橡膠等材料中,，工作臺呈水平放置(圖1所示)的高速數(shù)控切割機(jī)床,。這種高速數(shù)控切割加工中心機(jī)床工作臺較大且是水平設(shè)計(jì)的，在切割過程中切屑堆積在工件上,，排屑困難,，并且散落在地面上，影響環(huán)境衛(wèi)生和產(chǎn)品的質(zhì)量,，需人工排屑又增加勞動(dòng)強(qiáng)度,，降低生產(chǎn)效率,。本文提出易于排屑的傾斜臺面設(shè)計(jì)方案。傳統(tǒng)水平臺面高速切割機(jī)床的特點(diǎn) 傳統(tǒng)高速切割加工中心機(jī)床x,y方向上采用齒輪齒條傳動(dòng),，z方向上采用滾珠絲杠傳動(dòng),。 從其近幾年在市場上的應(yīng)用和發(fā)展來看，主要優(yōu)點(diǎn)為:(1)結(jié)構(gòu)簡單,，功能廣泛;(2)尤其適合加工薄鋼材,、鋁板、有機(jī)玻璃和塑料等板材類零件,，應(yīng)用廣泛,。 結(jié)合其加工條件，經(jīng)過用戶使用得出其缺點(diǎn)主要表現(xiàn)為: (1)切屑排除困難,，一方面切削熱集中在工件表面,，不利于工件精度的提高;另一方面切屑積存在工作臺上且工作臺較大，清理困難,，清理加工輔助時(shí)間較長,，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，降低了加工效率,，而且加工場地切屑遍地,，加工環(huán)境較差。 (2)裝夾工件不方便,，薄鋼材,、鋁板等水平人工搬運(yùn)裝夾時(shí)易變形。
夾具是產(chǎn)品制造各工藝階段中十分重要的工藝裝備之一,，生產(chǎn)中所使用夾具的質(zhì)量,、工作效率及夾具使用的可靠性，都對產(chǎn)品的加工質(zhì)量及生產(chǎn)效率有著決定性的影響,。一種優(yōu)秀的夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，往往可以大幅度提高生產(chǎn)效率,，并能極大地穩(wěn)定產(chǎn)品的加工質(zhì)量,。1、問題的提出 在生產(chǎn)中,，遇到一種圓柱凸輪(圖1)需加工,，客戶已將凸輪的外圓和內(nèi)孔加工中心完畢，只需加工凸輪槽,。凸輪的材料為40Cr鋼,，生產(chǎn)數(shù)量50件，且客戶要求的交貨時(shí)間短,。 加工圓柱凸輪一般采用范成法,，即根據(jù)圓柱凸輪和從動(dòng)件的相互運(yùn)動(dòng)關(guān)系,，將滾子代以相同形狀和尺寸的刀具，模仿兩者之間實(shí)際工作時(shí)的相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系,，從而加工出符合設(shè)計(jì)要求的圓柱凸輪,。用范成法加工凸輪槽需要一個(gè)移動(dòng)軸和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的聯(lián)動(dòng)，可在車削中心上進(jìn)行,，但有兩個(gè)問題需解決:(1)凸輪的生產(chǎn)數(shù)量為50件,，客戶要求的交貨時(shí)間短，應(yīng)如何在車削中心上實(shí)現(xiàn)快速裝卸工件以保證批量生產(chǎn)的效率呢?(2)現(xiàn)有的車削中心只有I個(gè)動(dòng)力頭,，同一時(shí)間只能裝1把銑刀,，因此不能采用先粗精加工完一個(gè)工件，再接著加工下一個(gè)工件的方法,，而應(yīng)先把工件逐一粗加工完畢后,，再逐一進(jìn)行精加工。但這樣會出現(xiàn)二次裝夾的重復(fù)定位問題,，應(yīng)怎樣才能保證兩次裝夾加工的起始位置是重合的呢?2,、問題的分析 針對以上問題，批量加工凸輪槽不能采用通用加工中心夾具,，而應(yīng)設(shè)計(jì)專用夾具,，以滿足凸輪槽的生產(chǎn)要求。
故障2 故障現(xiàn)象: 一臺西班牙進(jìn)口臥式14000加工中心,。機(jī)床在Y軸(垂直軸)將要移動(dòng)的時(shí)候報(bào)警25050,。查閱西門子報(bào)警手冊，25050為輪廓監(jiān)控報(bào)警,。25050報(bào)警實(shí)際是數(shù)控系統(tǒng)監(jiān)測到反饋信號同數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的軸移動(dòng)信號比較超差,。經(jīng)過觀察該報(bào)警只在Y軸移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生，其他軸移動(dòng)的時(shí)候機(jī)床正常,。機(jī)床產(chǎn)生報(bào)警的時(shí)候Y軸驅(qū)動(dòng)上沒有報(bào)警顯示,。機(jī)床的各種方式均正常。 故障檢查和處理: 該機(jī)床垂直軸有電磁抱閘保證機(jī)床在失電狀態(tài)下避免下滑引起事故,，故首先懷疑電磁抱閘上電沒有動(dòng)作,，電磁抱閘沒打開。電路見圖1,。檢查結(jié)果如下: (1)用萬用表測量機(jī)床在關(guān)機(jī)狀態(tài)下Y軸電磁抱閘的電限24 Ω,。阻值正常，線路正常,。 (2)查看PLC的輸出A72.0在機(jī)床開機(jī)狀態(tài)是1態(tài),，PLC有輸出，狀態(tài)正常,。 (3)用萬用表測量機(jī)床開機(jī)狀態(tài)Y軸電磁抱閘的繼電器KA1600輸出(機(jī)床開機(jī)電磁抱閘應(yīng)該得電),，沒有電壓顯示;測量電磁抱閘的供電電源有24V,、正常，繼電器有吸合動(dòng)作,。懷疑繼電氣接點(diǎn)有問題,，更換繼電器。測量電磁抱閘電壓正常,。試車機(jī)床正常,，故障排除。
加工中心機(jī)床剎緊可靠性決定了機(jī)械加工時(shí)零件的精度以及表面質(zhì)量,。我們在試制該型轉(zhuǎn)臺過程中,，發(fā)現(xiàn)原有的一套剎緊系統(tǒng)可靠性不高。工作臺面處于剎緊狀態(tài)時(shí),，施加相應(yīng)的載荷,，于工作臺******外圓處支表讀數(shù)，彈性變形回復(fù)后,，殘余位移仍達(dá)到0.04 mm,，不符合0.02mm的設(shè)計(jì)要求。為此,，我們擬增加一套剎緊系統(tǒng)以提高剎緊可靠性,。1結(jié)構(gòu)原理 鑒于該型轉(zhuǎn)臺采用的是直驅(qū)電動(dòng)機(jī)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)臺內(nèi)部徑向空間狹小,，且用戶限定了軸向高度,。在此條件下，我們設(shè)計(jì)開發(fā)了結(jié)構(gòu)緊湊的薄壁剎緊環(huán),。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示,。 其工作原理為薄壁剎緊環(huán)與基體相聯(lián)接(基體固定)，薄壁剎緊環(huán)薄壁處在內(nèi)側(cè)呈圓周分布的液壓力的作用下產(chǎn)生彈性變形川,，緊貼在旋轉(zhuǎn)體內(nèi)壁,，產(chǎn)生摩擦力，進(jìn)而達(dá)到剎緊旋轉(zhuǎn)體的效果,。2重要參數(shù)的分析 該薄壁零件在設(shè)計(jì)過程中需要確定幾個(gè)重要的參數(shù),，羅列如下。 (1)作用于薄壁處的液壓力F,。該值的確定應(yīng)遵循兩個(gè)原則:①薄壁在該力的作用下處于完全彈性變形;②保證作用于旋轉(zhuǎn)體內(nèi)壁的力達(dá)到剎緊要求。 (2)薄壁厚度t,。該數(shù)值在整個(gè)剎緊環(huán)的設(shè)計(jì)中處于重要地位,，需尋求平衡點(diǎn)。該值如果較小,，則薄壁變形效果越好,，即剎緊能力越強(qiáng),。但同時(shí)，較小的壁厚將會增加機(jī)械加工的難度,，應(yīng)力集中,、熱形變等因素將會造成壁厚不均勻，影響剎緊能力,。而壁厚值過大,，將造成變形困難，需提供極大的液壓力F,。 (3)薄壁剎緊環(huán)與旋轉(zhuǎn)體之間的間隙,。該數(shù)值同樣需尋求平衡點(diǎn)。既不能過大,，也不能過小,。過大會促使薄壁剎緊環(huán)必須產(chǎn)生大變形量才能起到剎緊作用，這將使薄壁環(huán)處于頻繁的“大變形一大回復(fù)一大變形”的過程中,，嚴(yán)重影響其壽命,。間隙過小則對薄壁剎緊環(huán)的機(jī)械加工帶來困難，如前所說,，薄壁的加工過程中會有變形,、應(yīng)力集中，導(dǎo)致在沒有剎緊時(shí),，薄壁的高點(diǎn)已經(jīng)與旋轉(zhuǎn)體內(nèi)壁形成摩擦,，降低薄壁環(huán)的使用壽命。3結(jié)論與展望 (1)本文建立了薄壁剎緊環(huán)的設(shè)計(jì)方法,，計(jì)算出參數(shù)F,、t以及σ的數(shù)值，并順利實(shí)施了生產(chǎn),，避免了盲目設(shè)置剎緊環(huán)及周邊結(jié)構(gòu)的參數(shù),，加快了開發(fā)進(jìn)程。到目前為止,，該型轉(zhuǎn)臺剎緊系統(tǒng)可靠無故障,，運(yùn)行良好，并實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益,。 (2)對于該薄壁剎緊環(huán)加工難度大,，控制節(jié)點(diǎn)多的問題，需進(jìn)一步研究,，其加工過程中的熱變形量與切削參數(shù)的關(guān)系,、應(yīng)力釋放與熱處理的關(guān)系等問題仍依賴于經(jīng)驗(yàn)值，需實(shí)現(xiàn)這些問題的量化研究，形成更好的指導(dǎo)作用,。
油壓卡盤可以在極短的時(shí)間內(nèi)完成工件夾持,，能快速地展開各式加工作業(yè)。因此無論是自動(dòng)化加工,、半自動(dòng)化加工,、傳統(tǒng)加工中心機(jī)床改裝自動(dòng)化、專用機(jī)組裝等各式應(yīng)用,，油壓卡盤皆是客戶的指名******,。本人在這里對中實(shí)油壓卡盤的裝配及保養(yǎng)維修方法進(jìn)行一次簡要分析。 假如油缸法蘭及連接板的距離A(圖1, 2)已經(jīng)確定,，那L的尺寸將可依上表計(jì)算,。 舉例:若裝配V-206, MH105，且油缸法蘭及連接板的距離A=810mm,，那么拉桿的全長L=A-135=675mmo 注意:拉桿“C”部螺紋需配合活塞螺紋尺寸,。螺紋C, E部位同心精度要求在0.05mm之內(nèi)。 1.2制作安裝連接板 依據(jù)主軸實(shí)際的測量值,，用來數(shù)控加工中心連接板的吻合度,。 由于連接板的偏差會影響到卡盤的精度.所以連接板端面的偏差必須控制在0.005mm以內(nèi)。假如連接板已經(jīng)安裝上機(jī)器后,，再來加工制造結(jié)合面.將會增加精確度,。 連接板在卡盤結(jié)合面的部分A值(圖3).要求標(biāo)準(zhǔn)值為A-0.01 mm以內(nèi)。 1.3卡盤的組裝順序 1.3.1將連接管組裝于楔形柱塞 將連接管組裝于楔形柱塞的螺紋內(nèi),，并鎖緊附在楔形柱塞內(nèi)的六角止動(dòng)螺栓,，以防止連接管松動(dòng)(圖4)。 1.3.2將連接管組裝在油缸上 將拉桿旋入油缸的活塞螺紋內(nèi),，直到拉桿螺紋完全鎖入為止,。 1.3.3將油缸組裝于主軸上(油缸法蘭板) 校正油缸是否有偏差及油壓管路是否正常.并將油壓壓力設(shè)定在低壓狀態(tài)(0.4-0.5Mpa,4-5Kg/cm2)作動(dòng)活塞2-3次后停置于前端，然后關(guān)閉電源,。 1.3.4將卡盤與拉桿連接 先將卡盤上的軟爪與防塵蓋拆下,，再用裝配扳手插入卡盤中心孔內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)連接管螺栓,，將連接管螺絲與卡盤連接在一起上緊,。 將連接管螺絲鎖入拉管時(shí)，如有不平順的情形,，就必須檢查螺紋及中心有沒有傾斜等,，要是強(qiáng)力鎖入，可能造成楔形柱塞損壞或影響卡持精度(圖5). 1.3.6使用裝配扳手旋轉(zhuǎn)連接管路螺絲,，調(diào)整楔形柱塞的位置,。 將拉桿的位置固定在往前的方向,，.調(diào)整楔形柱塞的位置與防塵蓋平面距離0.5-1 m m:此時(shí)卡盤主爪位于開放的位置。 1.3.7組裝防塵蓋及檢測卡盤偏移 卡盤的外圓及端面偏移必須低于0.02 mm以內(nèi),，完成油壓卡盤裝配。
在機(jī)床導(dǎo)軌設(shè)計(jì)過程中,，如需要高精度高剛性時(shí).設(shè)計(jì)師通常采用V形或平面滑動(dòng)導(dǎo)軌,，但這些導(dǎo)軌的缺點(diǎn)是摩擦力大，為此,，常采用較大的電機(jī)和復(fù)雜的伺服控制系統(tǒng),。同時(shí)，由于這些導(dǎo)軌中動(dòng),、靜摩擦系數(shù)相差很大,，在運(yùn)動(dòng)開始時(shí)驅(qū)動(dòng)力要突然增大，在運(yùn)動(dòng)開始后驅(qū)動(dòng)力要突然下降,。車削中心高速化的過程中滑動(dòng)導(dǎo)軌由于摩擦系數(shù)相對較大,，低速運(yùn)動(dòng)時(shí)容易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，而逐漸被滾動(dòng)導(dǎo)軌所代替,，其中直線滾動(dòng)導(dǎo)軌得到了廣泛的應(yīng)用,，即便是載荷比較高的設(shè)備也廣泛應(yīng)用直線滾柱導(dǎo)軌來提高加工中心機(jī)床的響應(yīng)。應(yīng)用于機(jī)床的直線滾動(dòng)導(dǎo)軌具備以下特點(diǎn): ▲高剛性,，且在各個(gè)方向上剛性相同 ▲摩擦系數(shù)較小,，一般為0.001-0.005，具有適度的磨擦 ▲具有高精度,，高運(yùn)動(dòng)直線性能 ▲壽命長,可靠性高,有良好的耐沖擊性能
使用整體硬質(zhì)合金立銑刀進(jìn)行鈦合金零件仿形銑削的主要問題是會產(chǎn)生極高的軸向切削力,，從而導(dǎo)致刀具慢慢脫出。即使最強(qiáng)力的常規(guī)刀柄也不能完全防止這種夾緊力和精度逐漸減弱,。 鑒于原料價(jià)格昂貴以及前期加工階段耗時(shí)頗多(約數(shù)十個(gè)小時(shí)),，制造商往往只使用保守的切削參數(shù)，這樣就不能充分利用其刀具和機(jī)床的潛力,，因此,，如何避免刀具從刀柄中脫出就成了一項(xiàng)至關(guān)重要的要求。 帶Lock鎖緊的新型夾緊系統(tǒng)為此提供了解決方案,，可用于CoroMillPlura整體硬質(zhì)合金立銑刀,，它在刀具柄上刻有螺旋凹槽，在夾盤內(nèi)有配套銷釘起子,。銷釘使刀具定位牢固,，即使在極端條件下也難以脫出，因?yàn)榍邢髁χ粫⒌毒吒o地壓向刀柄,。 此刀柄創(chuàng)新的******好處是可將切削深度提高三倍,。這顯然極大提高了生產(chǎn)效率,，并有可能大幅度縮短加工時(shí)間。 而且,，與韋爾登解決方案相比,，該系統(tǒng)改善了縮合式夾盤典型的跳動(dòng)精度。這種精度顯著提升了刀具壽命,，從而進(jìn)一步節(jié)省成本并提高效率和生產(chǎn)力,。 另外，新型夾緊解決方案還具有第三大優(yōu)勢—可增加切削速度,，使欽合金加工的穩(wěn)固性和切削參數(shù)更上一層樓,。 總結(jié) 拉力較大是欽合金立銑加工中的一個(gè)主要問題。創(chuàng)新刀柄技術(shù)避免了刀具脫出,，并使提高切削深度,、減小跳動(dòng)，加快切削速度成為了可能,。
在精密機(jī)床的設(shè)計(jì)中,，加工中心機(jī)床產(chǎn)品本身是具有多尺度特征的。對任何一臺精密加工中心機(jī)床,，都可以從宏觀尺度,、介觀尺度、微觀尺度來區(qū)分機(jī)械結(jié)構(gòu),、驅(qū)動(dòng)部件及控制系統(tǒng)等,。在當(dāng)代設(shè)計(jì)中，圖中9大區(qū)域每一塊都有很多熱點(diǎn)問題為技術(shù)人員,、專家學(xué)者們研究,。并隨著基礎(chǔ)理論的應(yīng)用研究、仿真技術(shù)的發(fā)展和各模塊研究的日益成熟,，這些正是本文建立機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)的統(tǒng)一表述模型基礎(chǔ),。即通過“部件一系統(tǒng)一集成一應(yīng)用”實(shí)現(xiàn)超精密加工中心機(jī)床系統(tǒng)多尺度設(shè)計(jì)，形成超精密加工機(jī)床的集成設(shè)計(jì)理論體系,。 為了達(dá)到最好的集成效果,，多尺度集成分析平臺分為機(jī)械結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)部件和控制系統(tǒng)3個(gè)模塊,，各模塊之間的數(shù)據(jù)通過集成的方法進(jìn)行傳遞,。下面將使用機(jī)械結(jié)構(gòu)模塊介紹多尺度分析方法。機(jī)械結(jié)構(gòu)中的多尺度 1,、動(dòng)力分析模塊 現(xiàn)階段機(jī)床機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中,，為達(dá)到良好的動(dòng)態(tài)性能，通?？梢圆捎枚喾N微結(jié)構(gòu),，目前應(yīng)用較多的是浮動(dòng)導(dǎo)軌的氣孔結(jié)構(gòu),。本文使用本實(shí)驗(yàn)室已有機(jī)床與改進(jìn)氣浮導(dǎo)軌微結(jié)構(gòu)機(jī)床進(jìn)行仿真對比來闡述微結(jié)構(gòu)對宏觀性能的影響。機(jī)械結(jié)構(gòu)多尺度模型如圖2所示,。2,、動(dòng)力分析流程 如圖3所示，動(dòng)力分析是以機(jī)床為載體,，以外力為激勵(lì),，計(jì)算剛度和響應(yīng)，并從中取得動(dòng)態(tài)性能較好的優(yōu)化解,。優(yōu)化時(shí)可直接使用優(yōu)化軟件。
結(jié)構(gòu)特點(diǎn):1,、高精高剛性結(jié)構(gòu):機(jī)床門型結(jié)構(gòu)與工作臺全支撐,。2、首創(chuàng)高剛性方形滑枕專利技術(shù),。3,、模塊化設(shè)計(jì):主軸箱高速/高低速/低速功能可選擇。創(chuàng)新點(diǎn):1,、首創(chuàng)GLF小龍門替代C型大型立式加工中心,。2、在GLF系列小龍門上的方滑枕,，剛性提高1倍以上,。3、工作臺100%全支撐動(dòng)特性優(yōu)良,，工作精度提高,。應(yīng)用范圍:1、是大型立式加工中心的技術(shù)升級產(chǎn)品,。2,、適用于模架類等大中型零件高精高效加工。有益效果:1,、生產(chǎn)效率比立式加工中心提高30%以上,。2、替代進(jìn)口大型立式加工中心,。