数控加工中心结构剖析
卧式精密数控加工中心结构动态特性分析与螺栓预紧力分析
（） ｄ ｃ Ｍｏｅ３立柱前后摆动
（ ） ｏｅ ２作 台前后摆动 ｄ Ｍ ｄ Ｅ ４
际情况取 ５ｒ 则 可计算 出每个螺栓 的法 向与切 向刚度如下 ： ０ ｍ， ａ
法 向刚度为
０ 疋： ： ． ｉ￣Ｉ ￣１６２￣１ －６ 掣 — ￣０ ￣ ２ １ Ｉ
＾ 丁 — — — —
切 向刚度为
１机床整机 有限元建模与模态分析 ． 在机床整 机结构设计 阶段 ， 实验建模 是分析机床 动态特性最精 确 ：丁Ａ ：— Ｅ ２１
—
张金 才
＾ 丁 — — —
切 向刚度为
ｘ Ｘ２０－ １。 ×１。 ／ １Ｘ １Ｘ１ ｓ ．７ ｗ ０ ￣ 一 １ ￣— １ ｒ８ 。Ｎ
一
：
雎 ３ ｌ１ｘ０× ０ ．１Ｘ１７ ｍ ＝Ｚ ×１０。 ７１ １２ ２ ０Ｎ／ 唧 ２×１击ｃ８ １ 。 。 ５ Ｘ１一 × ＝３ ０
个数字化模型。
Ｉ
阶数
１
模态频率（ ｚ Ｈ）
７２ ．５
振型
立柱左 右摆 动
２
３
ｌ． ８２ ６
１． ９５ ９
立柱左右错动
立柱前后摆 动
为 了对机床进行有限元仿真分析 ， 首先需要建立机床 的三维模 型， 这里采用 Ｓ ｌ Ｗｏ ｓ ｏ ｄ ｒ 三维 实体造型软件建立其 三维数字模型 。在建立 ｉ ｋ 三维模 型时考虑到下一步 的有限元分析 ， 需要对复杂 的机床进行适 当 的简化 ， 最终机床的简化 Ｓｌ Ｗｏｋ模 型如图 １ａ 所示。 ｏｄ ｒ ｉ ｓ （）
４ ５
６
４． ４２ ２ ｌｌ ０＿ ３
１４４ ４．
工作 台前后摆动 立柱一 阶弯曲
数控机床的结构组成及原理
数控机床的结构组成及原理数控机床是一种通过计算机控制的机床，可以实现多种复杂的加工操作。
它的结构组成及原理可以大致分为机床主体部分、控制系统部分和辅助装置部分。
一、机床主体部分1.床身：床身是整个数控机床的基础部分，承载整个机床的各个部件和装置，同时具有足够的刚性和稳定性。
床身通常由大型整体铸件制成，常见的有平面床、斜床和立式床等。
床身上设有导轨、滑块和滚珠丝杠等装置，用于支撑和导向主轴箱、工作台等。
2.主轴箱：主轴箱是数控机床的重要部件之一，通常由主轴、主轴动力装置、主轴箱座、电动机及其驱动装置等组成。
主轴箱用来传递动力，使主轴旋转，是实现机床加工功能的关键部分。
3.工作台：工作台是数控机床上用于夹持工件的装置，它可以沿各个方向进行移动和转动。
工作台通常由工作台体、刀架座、刀具变位装置等组成。
工作台的移动和转动由驱动装置控制，实现对工件的定位和加工。
二、控制系统部分1.数控装置：数控装置是整个机床的控制中心，由硬件部分和软件部分组成。
硬件部分包括主机、输入输出设备、接口电路等，软件部分是指数控机床的控制程序。
数控装置能够根据加工要求，自动生成加工程序，并控制机床的各个动作。
2.伺服系统：伺服系统是数控机床的动力系统，主要由伺服电机、传动机构和测量装置等组成。
伺服电机通过控制系统接收指令，根据要求实现各个轴向的运动。
传动机构将电机运动传递到工作台或刀架等部位，测量装置用于检测轴向运动的位置和速度。
三、辅助装置部分1.刀具变位装置：刀具变位装置是数控机床上用来实现刀具的换刀和夹紧的装置。
它能够实现快速的刀具换向和自动夹紧，提高机床的加工效率。
2.冷却液供给装置：冷却液供给装置是用于给切削过程提供冷却润滑的装置，它能够保持刀具的正常工作温度，延长刀具的使用寿命，并提高加工质量。
3.操作平台：操作平台是供操作人员进行操作和监控的地方，它通常设有显示屏、键盘、手柄等操作设备，用于输入指令、调整参数以及监控加工过程。
数控机床结构结构图
可编程控制器
数控车床 数控车床的工艺用途 的组成 数控车床的组成
影响车床布局形式的因素
操作面板
输入输出设备 CNC装置
伺服单元、驱动装置和测量装置
PLC、机床I/O电路和装置 机床主机
数控车床 主轴箱和尾座的布局形式 水平床身配置水平滑板
数 的布局 床身和导轨的布局形式
倾斜床身配置倾斜滑板 水平床身配置倾斜滑板
按照技术水平的高低分类 1.数显及打字型 2.带有小型电子计算机
进行数据处理型 3.计算机数字控制型
其他分类方法 大型、中型、小型；精密型、生产型
三
三坐标测量 机的构成
坐
三坐标测量机的主体 三坐标测量机的测量系统 三坐标测量机计算机控制系统和软件
标
三坐标测量机
直接测量方法 程序测量方法
测 的测量方式
床概述 数控冲床的工作原理
数控冲床的
数控冲床的组成
主机
数控装置
冲 组成与结构 数控冲床的结构
床
典型数
ZX数控冲床 性能特点
技术参数
控冲床
伺服复合小型精密钣金加工冲床
主要特点 技术参数
三坐标测 量机概述
三坐标测量机的功能 按照工作方式分类 1.点位测量法 2.连续扫描测量方式 三坐标测量机的类型 按照结构形式分类 1.悬臂式 2.桥式 3.龙门式 4.立柱式 5.坐标镗床式
冷却润滑技术（冷却
轨
数控机床导轨的类型与特点 滚动导轨
静压导轨
数控机床自动排 屑装置
平面链式排屑装置 刮板式排屑装置 螺旋式排屑装置 磁性排屑器
摩擦阻力小
位置检测装置
位置检测装置的要求（4点） 数字式与模拟式
的要求与类型
数控机床的原理及组成结构
数控机床的原理及组成结构
数控机床又称为数控加工中心，是一种利用计算机控制的机床。
它通过预先输入的指令，实现对工件的自动加工，具有高精度、高稳定性和高效率的特点。
数控机床的原理主要包括三个方面：数控系统、伺服系统和执行系统。
1. 数控系统：数控系统负责接收输入的工艺程序，对指令进行解析和处理，并发送控制信号给伺服系统和执行系统。
数控系统由硬件和软件两部分组成，硬件包括主控板、接口板、数控终端等，软件包括操作系统、数控编程软件等。
2. 伺服系统：伺服系统负责将数控系统发送的控制信号转换为电信号，通过电机驱动系统，控制工件在加工过程中的运动。
伺服系统由伺服电机、伺服控制器和传感器等部件组成，它可以实现对工件运动的精确控制。
3. 执行系统：执行系统是指实际进行加工的部分，包括机床本体、刀具系统和夹具系统等。
它根据数控系统发送的指令，控制切削工具在工件上进行切削、铣削、镗削等操作。
执行系统的结构包括主轴、进给系统、工作台、刀库等。
总的来说，数控机床的组成结构主要包括数控系统、伺服系统和执行系统三个方面，它们相互配合，实现对工件的自动加工。
数控加工中心结构
（4）复合加工中心 在一台设备上可以完成车、铣、镗、钻等多工序加工的加工 中心称之为复合加工中心，可代替多台机床实现多工序加工。 这种方式既能减少装卸时间提高生产效率，又能保证和提高 形位精度心，它的主轴头可自动回转，进行立卧加工。 2) 按主轴特征分类 (1) 立式镗铣加工中心 立式加工中心的主轴垂直放置，它能完成铣削、镗削、钻削、 攻螺纹等多工序加工。立式加工中心多为三轴联动，可实现 三维曲面的铣削加工。高档加工中心可以实现五轴、六轴控 制。立式加工中心适宜加工高度尺寸较小的零件。 （2）卧式加工中心
机床数控系统多为二、三轴伺轴配制，部分高性能车削中心配备有铣削动力头。
数： (2) 钻削加工中心
钻削加工中心的加工以钻削为主，刀库形式以转塔头为多。
(4) 坐标(轴1行)程工X轴作635m台m、尺Y轴寸510m7m9、0Z轴×4605m6m；0mm；
(2) 工作台面高720mm； DMG-DMC635V型高精度立式加工中心机床，主要性能参数：
三. 实验仪器、设备及材料 可以看出它是由主轴箱、主轴、立柱、工作台、滑座、底座、自动换刀装置、操作面板、电气柜、空压机系统等组成。
可以看出它是由主轴箱、主轴、立柱、工作台、滑座、底座、自动换刀装置、操作面板、电气柜、空压机系统等组成。
图1-3 加1工.中D心M后视G图-DMC635V型高精度立式加工中心机床，主要性能参
数控加工中心结构
优选数控加工中心结构
(1) 立式镗铣加工中心
立式加工中心的主轴垂直放置，它能完成铣削、镗削、钻削、攻螺纹等多工序加工。
(4) 坐标轴行程X轴635mm、Y轴510mm、Z轴460mm；
冷却润滑剂箱或排屑器 2.
(4) 坐标轴行程X轴635mm、Y轴510mm、Z轴460mm；
不学不知道的：数控加工中心主轴的传动结构
不学不知道的：数控加工中心主轴的传动结构
加工中心主轴的传动结构
加工中心的主轴传动结构有四种，分别是齿轮传动主轴、皮带传动主轴、直结式传动主轴和电主轴这四种传动结构。
适合重切削场合的传动结构主轴分别是齿轮传动主轴和皮带传动主轴，这种两个传动结构主轴都适合重切削场合，而且在重切削场合具有很高的灵活性。
齿轮传动主轴
齿轮传动主轴的特点以及转速
齿轮传动主轴在大型机床如：龙门加工中心、镗床等机床比较流行使用，而在小型机床都很少使用齿轮传动主轴，齿轮传动主轴最大的特点就是刚性高，适合重切削场合、大余量加工，满足大切削去除率的需要。
齿轮转动主轴除非是撞击等重大失误，否则不用考虑更换
部件，这与皮带转动是区别。
但齿轮转动主轴价格相对较高。
此类传动结构主轴的转速一般在6000r/min左右。
皮带传动主轴
皮带传动主轴的特点以及转速
皮带传动主轴在加工中心上得到了广泛使用，比较适合切削余量小场合加工，所以得到了很多加工中心青睐。
皮带传动主轴具有结构简单、制造容易、安装简单、缓冲能力强等特点，是目前最流行的主轴之一。
皮带有使用的时间寿命，其材质主体为橡胶，橡胶就是不使用，放在仓库2、3年也就到寿命了。
此类传动结构主轴的转速一般在8000r/min左右，最高可达到12000r/min。
直连主轴转动皮带转动主轴。
加工中心机床结构剖析及各部分功能实验
加工中心机床结构剖析及各部分功能实验一、实验目的（1）了解加工中心机床的基本组成、结构特点；（2）了解加工中心机床的各部分功能；（3）了解加工中心机床的基本运动；（4）了解加工中心机床的加工对象及其用途。
二、实验内容（1）介绍加工中心机床的特点及类型；（2）介绍加工中心机床的基本组成及其功能；（3）介绍加工中心机床的基本运动；（4）介绍加工中心机床的典型零件及加工范围。
三、实验设备加工中心机床一台四、实验概述1. 加工中心机床的概述、组成与结构加工中心的种类繁多，按照机床形态一般可分为立式加工中心、卧式加工中心、龙门式加工中心和万能式加工中心；按照换刀的形式可分为带刀库、机械手的加工中心，无机械手的加工中心和回转刀架式加工中心。
对不同的机型，它们的操作面板和外形结构有所不同，但基本操作方法与原理相同。
本实验参考机床是日本牧野机床厂生产的立式加工中心FNC86-A，控制系统为FANUC16型，其结构和外形见图1-22。
图1-22 立式加工中心FNC86-A外形结构图2. 加工中心的组成、结构与各部件的功能立式加工中心是专门用于连续、高速、高精度加工的数控机床。
工件只需一次装夹即可完成多种工序的加工，如铣削加工、镗削加工、钻削加工和螺纹加工等。
立式加工中心主要由以下几部分组成：自动换刀装置（ATC）、床身、机床控制器（MTC）、主轴控制器（DSK）、液压系统、自动主轴温控器、数字控制器（CNC）等，如图1-22所示。
加工中心有各种类型，虽然外形结构各异，但总体上都是由以下几部分组成。
（1）基础部件。
基础部件由床身、立柱和工作台等大件组成，是加工中心结构中的基础部件。
这些大件有铸铁件，也有焊接的钢结构件，它们要承受加工中心的静载荷以及加工时的切削负载，因此必须具备更高的静、动刚度，也是加工中心质量和体积最大的部件。
工作台尺寸与外形如图1-23所示。
图1-23 工作台尺寸与外形（2）主轴部件。
主轴部件是由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零件组成。
论述加工中心的工作原理及组成
论述加工中心的工作原理及组成加工中心是一种集成了磨削、钻孔、铣削等多种加工功能于一身的机床装置。
它在现代制造业中扮演着重要的角色，其高精度、高效率的加工特性使得它成为了各种工件加工的首选设备之一。
要理解加工中心的工作原理及组成，首先需要了解其基本结构和工作方式。
一、加工中心的基本结构加工中心的基本结构大致分为机身、主轴系统、进给系统、控制系统和辅助系统五大部分。
机身是其最基本的组成部分，负责支撑和固定其他部件，也是整个机床装置的基础。
主轴系统是加工中心的核心组成部分，它主要负责转动和传递动能，通常包括主轴头、主轴箱、主轴传动和主轴电机等部件。
进给系统则是用来控制工件在加工过程中的进给速度和进给方向，它包括进给轴驱动器、进给轴执行器、进给轴分度等组件。
控制系统是整个加工中心的灵魂，它由数控装置、编程系统、输入输出设备等组成，用来控制整个机床的运行状态，保证加工的精度和稳定性。
辅助系统包括冷却液系统、润滑系统、废渣处理系统等，主要是为了保证加工环境的清洁和工件的质量。
二、加工中心的工作原理加工中心的工作原理主要包括工件定位、加工控制、进给运动和切削加工等环节。
首先是工件定位，即将工件安装在加工中心的工作台上，并通过夹具夹紧工件，以确保工件在加工过程中能够稳定地固定在工作台上。
然后是加工控制，即根据加工工艺和工件要求编写相应的数控程序，将程序输入到数控系统中。
接着是进给运动，也就是通过进给系统控制工件在加工过程中的进给速度和进给方向，确保切削刀具以一定的速度和轨迹对工件进行加工。
最后是切削加工，即利用刀具对工件进行相应的切削操作，实现工件的加工目的。
三、加工中心的基本组成1. 主轴系统加工中心的主轴系统是整个机床的核心部分，它直接影响到加工中心的加工质量和效率。
主轴系统通常包括主轴头、主轴箱、主轴传动和主轴电机等组件。
主轴头是安装在主轴上的刀具夹持装置，用来固定切削刀具，支撑和传递切削力。
主轴箱是主轴系统的外壳，负责支撑和固定整个主轴系统，同时也能起到一定的散热和降噪作用。
三轴加工中心的结构组成
三轴加工中心的结构组成三轴加工中心是一种常见的数控机床，它具有复杂的结构组成。
本文将从机床床身、主轴箱、刀库、运动系统等方面介绍三轴加工中心的结构组成。
机床床身是三轴加工中心的基础部分，它通常由铸铁或钢板焊接而成。
床身具有高刚性和稳定性，能够承受加工过程中产生的各种力和振动。
床身上还装有滚轨和滑块，用于支撑和导向其他组件的运动。
主轴箱是三轴加工中心的核心部件，它包含主轴和主轴驱动装置。
主轴是加工中心进行切削加工的关键部件，通常由电机驱动，具有高速旋转的能力。
主轴箱还配备有冷却系统，用于控制主轴的温度，保证加工精度和延长主轴的使用寿命。
刀库是三轴加工中心上存放刀具的部分，它通常位于机床床身的一侧或顶部。
刀库内装有多个刀位，每个刀位可以安装不同类型的刀具。
刀库具有自动换刀功能，可以根据加工程序的要求，自动选择并更换刀具，提高生产效率和加工精度。
运动系统是三轴加工中心的关键组成部分，它包括进给系统和定位系统。
进给系统由伺服电机、滚珠丝杠和导轨组成，用于实现各个轴向的运动。
定位系统通过编码器等装置，实时监测机床各个轴向的位置，保证加工精度和定位精度。
除了以上主要的组成部分，三轴加工中心还包括控制系统、冷却系统、润滑系统等辅助部件。
控制系统通过计算机和数控系统，控制机床的运动和加工过程。
冷却系统用于降低机床和刀具的温度，减少加工过程中的热变形。
润滑系统用于给机床各个运动部件提供润滑剂，减少磨损和摩擦。
三轴加工中心的结构组成包括机床床身、主轴箱、刀库、运动系统等多个部分。
这些部件相互配合，共同完成加工中心的各项功能，实现高效、精确的切削加工。
三轴加工中心的结构设计和优化对提高加工质量和效率具有重要意义。
数控加工中心
数控加工中心数控加工中心(Numerical Control Machining Center)是用于制造金属和非金属零部件的高精度机床。
数控加工中心可以在单个机床上进行多种操作，如铣削、钻孔、镗孔、切削和雕刻等操作。
数控加工中心是自动化程度最高的机床之一，具有精度高、效率高的优点。
本文将介绍数字控制加工中心的构造、工作原理和应用领域。
一、数控加工中心结构及组成部件数控加工中心的构造包括机床、数控装置、电器装置、自动切削刀具等部分。
数控加工中心的整体结构分为立式、卧式和龙门式三种构型，其中最常用的是立式数控加工中心。
数控加工中心的主要组成部件包括工作台、主轴、刀库、切削进给装置和数控系统。
1.工作台：工作台一般分为T型和平面，用于固定工件。
一些数控加工中心的工作台可以进行旋转和倾斜，增加机床的加工范围和灵活性。
2.主轴：主轴是整个数控加工中心的核心部分，用于安装刀具和驱动刀具转动。
主轴的转速可以根据加工工件的特性进行调整，以获得最佳加工效果。
3.刀库：刀库是用于存放和更换切削刀具的地方。
刀库可以容纳多种切削刀具，使数控加工中心在进行不同加工任务时更加灵活高效。
4.切削进给装置：切削进给装置是一种电动进给装置，用于带动刀具沿三个坐标轴进行移动和切削工件。
5.数控系统：数控系统是数控加工中心的核心部分，它主要由数控装置、电器装置和编程装置组成。
数控系统可以自动计算和控制切削加工的参数，保证每一次的切削操作都能达到高精度和高效率。
二、数控加工中心的工作原理数控加工中心的工作流程包括编程、加工和检验。
在进行数控加工之前，必须先进行相关的数控编程，将需要加工的工件的形状、尺寸及所需加工路线等参数输入到数控系统中。
在加工过程中，数控系统通过数控装置和电器装置控制主轴和切削进给装置的动作，实现工件在X、Y、Z三个方向的精密控制，完成加工操作。
在整个加工过程中，数控加工中心通过各种测量和检测技术，实时对切削精度进行监测和优化，保证了加工件的高精度和高质量。
简述数控机床加工中心的特点及其组成部分
简述数控机床加工中心的特点及其组成部分数控机床加工中心是一种高精度、高效率的机床，它具有多种加工功能，可以完成多种复杂零件的加工。
它的特点是具有高精度、高效率、高自动化程度、高灵活性和高可靠性等特点。
下面将从组成部分、特点和中心扩展三个方面来详细介绍数控机床加工中心。
一、组成部分数控机床加工中心主要由机床主体、数控系统、自动换刀系统、自动送料系统、刀库、工件夹持装置、冷却液系统等组成。
1. 机床主体：机床主体是数控机床加工中心的核心部分，它由床身、立柱、横梁、工作台等组成。
机床主体的结构设计直接影响到机床的加工精度和稳定性。
2. 数控系统：数控系统是数控机床加工中心的控制中心，它由数控装置、伺服系统、编程软件等组成。
数控系统可以实现对机床的各项运动进行精确控制，从而保证加工精度和稳定性。
3. 自动换刀系统：自动换刀系统是数控机床加工中心的重要组成部分，它可以实现自动换刀，提高生产效率。
4. 自动送料系统：自动送料系统可以实现自动送料，提高生产效率。
5. 刀库：刀库是数控机床加工中心的刀具存放设备，它可以存放多种不同的刀具，实现自动换刀。
6. 工件夹持装置：工件夹持装置是数控机床加工中心的工件固定设备，它可以固定工件，保证加工精度。
7. 冷却液系统：冷却液系统可以对加工过程中产生的热量进行冷却，保证加工质量和工具寿命。
二、特点1. 高精度：数控机床加工中心具有高精度的加工能力，可以实现高精度的加工。
2. 高效率：数控机床加工中心具有高效率的加工能力，可以实现高效率的加工。
3. 高自动化程度：数控机床加工中心具有高自动化程度的加工能力，可以实现自动化的加工。
4. 高灵活性：数控机床加工中心具有高灵活性的加工能力，可以实现多种不同的加工。
5. 高可靠性：数控机床加工中心具有高可靠性的加工能力，可以保证加工质量和工具寿命。
三、中心扩展数控机床加工中心的中心扩展主要包括以下几个方面：1. 加工范围的扩展：数控机床加工中心可以通过增加加工范围来扩展其加工能力，例如增加加工直径、加工长度等。
五轴联动数控加工中心的组成结构功能
五轴联动数控加工中心的构成、构造与功效内容来源网络，由“深圳机械展（11 万㎡，1100 多家展商，超 10 万观众）”收集整顿！更多cnc 加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D 打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展.一、五轴联动数控加工中心的构造五轴联动加工中心大多是 3+2 的构造,即ｘ,ｙ,ｚ三个直线运动轴加上分别围绕ｘ,ｙ,ｚ轴旋转的ａ,ｂ,ｃ三个旋转轴中的两个旋转轴构成。
这样,从大的方面分类,就有ｘ,ｙ,ｚ,ａ,ｂ;ｘ,ｙ,ｚ,ａ,ｃ;ｘ,ｙ,ｚ,ｂ,ｃ三种形式;由二个旋转轴的组合形式来分,大致上有双转台式、转台加上摆头式和双摆头式三种形式。
这三种构造形式由于物理上的因素,分别决定了机床的规格大小和加工对象的范畴。
其中,双转台构造的五轴联动机床由于在加工工件时工件需要在两个旋转方向运动,因此只适合加工小型零件,如小型整体涡轮、叶轮、小型精密模具等,由于构造最为简朴,因此相对价格较为低廉,就应用来讲,这是数量最多的一类五轴联动数控机床。
转台加上摆头式构造的五轴联动机床由于转台能够是ａ轴、ｂ轴或ｃ轴,摆头也是同样,能够分别是ａ轴、ｂ轴或ｃ轴,因此转台加上摆头式构造的五轴联动机床能够有多种不同的组合,以适应不同的加工对象,如加工汽轮发电机的叶片,需要ａ轴加上ｂ轴,其中ａ轴需要用尾座顶尖配合顶住工件,如果工件较长同时直径又细,则需要两头夹住并且拉伸工件来进行加工,固然这里一种必要条件是两个转台必须严格同时旋转;再如加工如图2 所示零件,采用ｃ轴加上ｂ轴,由于工件仅在ｃ轴上旋转运动,因此工件能够很小,也能够较大,直径范畴可由几十毫米至数千毫米,ｃ轴转台的直径也能够从 100～200ｍｍ至 2～3ｍ,机床的规格、质量也从几吨至十几吨甚至数十吨。
这也是一类应用十分广泛的五轴联动数控机床,其价格居中,随机器规格大小、精度和性能的不同相差很大。
数控立式加工中心床身筋板结构设计与分析
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｂｅ ｄ Ｓ ｔ ｉ ｆ ｆ ｅ ｎ ｅ ｄ Ｐ ｌ ａ ｔ ｅ Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ
机 械 设 计 与 制 造
３ ８
第１ ２期
２ ０ １ ３年 １ ２月
Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ ｙ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ
＆
Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ
数控 立式加工中心床 身筋板结构设计与分析
杨玉萍， 张 森， 季彬彬 ， 邱 自学
２ ２ ６ ０ １ ９ ） （ 南通大学 机械工程学院 ， 汀苏 南通
ｏ ｎ ｌ ｙ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｓ ｒ ｅ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｃ ｉ ｎ ｇ ｐ ｌ ｔｅ ａ ｔ ｙ ｐ ｅ ， ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｄ ｆ ｉ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｍａ ｃｈ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｏ ｌ ｂ ｅ ｄ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ． Ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｔ ａ ｉ ｃ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍ ｏ ｄ ｌ ａ ｗ ｅ ｒ ｅ
摘
要： 以某数控 立式加工 中心床 身结构为研 究对 象， 为获得具有较好静动 态 特 性的床 身结构 ， 保证 工件的几何精度和
表面加工质量， 通过改变筋板的类型， 设计 了三种床身结构方案。 运用Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ有限元分析软件分别对其进行静力学分析 和模 态分析 ， 得到了不 同床 身结构筋板设计方案的位移 变形量、 合应力及模 态频率结果。根据分析结果， 选出了具有较好 静动态特性的床 身结构作为设计方案 ， 节省 了制造成本 ， 缩短 了设计周期 ， 为床 身结构设计提供 了理论依据。
数控机床组成与结构
加工中心组成图
結構特性簡介
•底座 ,工作台, 機身 ,主 軸
•三軸導螺桿 •X,Y,Z軸硬軌
•刀庫 •浮動鬆刀 •軌道定量供 油 •HMI操作介 面
机床底座
伺服系统
工作台
採ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
润滑系统
刀库与主轴头
•工作台與鞍座
工作台
鞍座
連接方式使用扰性連軸器 採用C3級Ø40,12P滾珠螺桿
•工作台及護罩 三軸摺動式護罩,確保傳動及滑道壽命
SEIMENS 控制器
HEIDENHAIN 控制器
FANUC控制 器
FANUC: 0_MC/ 0_MD/ 18M
HEIDENHAIN 410/ 426
控制器使用 FANUC 0MD及 FANUC
18M HEIDENHAIN具有對話功
SEIMENS 810D
能
SIEMENS具有對話功能
•自動換刀機構
多樣的儲刀倉選擇
• 斗笠型(20刀) • 圓盤式(24刀)
• 刀盤就近選刀 • 刀盤式刀庫
DIN ,BT ,CT, IT 只需修改刀 具 夾爪,即能切換 安裝,使用更方便
拉刀裝置
主軸採浮動鬆刀機構
• 減輕對軸承衝擊 • 鬆刀缸採用氣壓控制
機台結構
噪音值 97db~120db
HMI操作介面
高轉距主軸伺服機構
• 非廣域AC伺服馬達
– (8) 15HP/6000rpm – 1500rpm/torque= 47.7N.M/ cont.
• 廣域AC伺服馬達
– (p12) 10HP/ 6000rpm – 750rpm/torque= 35N.M/cont.
• 主軸傳動:
– 標準型8000rpm(4:3) 8 – 10000rpm (1:4/5) ; 6000rpm
数控加工中心
四、五轴加工中心
图5-20 五轴加工中心ຫໍສະໝຸດ 1.3 数控加工中心的加工对象
一、箱体类零件 二、复杂曲面类零件
1、整体叶轮类 2、模具类 3、球面类 三、异形类零件 四、盘、套、板类零件
1.4 数控加工中心编程举例
典型零件的加工实例：程序略
图5-21加工中心加工实例
数控加工中心
1.1 数控加工中心的结构与特点 一、数控加工中心的结构 1．基础部件 2．主轴部件 3．数控系统 4．自动换刀系统 5．辅助装置
二、数控加工中心的特点
加工中心作为一种高效多功能的自动化机床，在现代化生产中扮演着重 要角色。在加工中心上，零件的制造工艺与传统工艺以及普通数控机床 加工工艺有很大不同，加工中心自动化程度的不断提高和工具系统的发 展使其工艺范围不断扩展。现代加工中心更大程度地使工件一次装夹后， 实现多表面、多特征、多工位的连续、高效、高精度加工。工序高度集 中，但一台加工中心只有在合适的条件下才能发挥出最佳效益。
加工中心的特点：
1．适合于加工周期性复合投产的零件 2．适合加工高效、高精度工件 3．适合具有合适批量的工件 4．适合于加工形状复杂的零件 5．其它特点
1.2 数控加工中心的类型
一、卧式加工中心
图5-17 卧式加工中心
二、立式加工中心
图5-18 立式加工中心
三、龙门加工中心
图5-19 龙门加工中心
加工中心的结构及其特点
。主轴功率大，调整范围宽，可实现无级变速。
加工中心的结构特点
加工中心的导轨采用耐磨材料和新结构，能长期保证导 轨的精度，在调整重切削下，保证运动部件不振动，低 速进给时不爬行及保持运动中的高灵敏度。
控制系统功能较全，其智能化越来越高。
如
FANUC16系统可实现人机对话，在线自动编程， 加工过程中可实现在线检测，检测出的偏差可自 动修正，保证首件加工一次成功。
系统程序 和控制程序。
硬件 部分
软件 部分
加工中心的结构特点
机床的刚度高、抗震性好。
加工中心传动 装置主要有
滚珠丝杠传动、 静压蜗杆传动、预加 载荷双齿轮齿条传动 机床的传动系统结构简单、传递精度高、 。他们由伺服电机直 速度快。 接驱动，传递速度快 ，一般可达15m/min， 主轴系统结构简单，无齿轮变速系统。加工中心基本 最高可达100m/min。Leabharlann （2）加工中心的结构及其特点
（2）加工中心的结构及其特点
主机部分
支座 换刀装置
y轴伺服电动机
主轴箱 主轴 数控装置 防溅挡板
刀库
切屑槽
回转工作台
（2）加工中心的结构及其特点
控制部分：包括硬件部分和软件部分
计算机数字 控制装置（CNC） 可编程序控制器 （PLC）、输入 设备、主轴驱动 装置、显示装置。
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1. 加工中心主轴系统结构 1) 对加工中心主轴系统结构的要 求 2) 加工中心主轴组件
(2) 自动夹紧刀具结构 (3) 主轴的准停
2. 加工中心进给传动系统 1) 对进给传动系统的要求 2) 进给系统的机械结构及典型元 件
4. 加工中心刀库及自动换刀装置
六. 实验报告要求 提交文字形式实验报告的基本内容： 1. 实验名称、学生姓名、班级、小组、实验日期 2. 阐述DMG-DMC635V型高精度立式加工中心的主要结构及其结构特点 3. 简要回答以下问题： (1) 数控机床与加工中心机床有何差别？ (2) 试述加工中心机床自动换刀装置的工作过程。 (3) 加工中心机床上传动机构和普通机床有什么不同？为什么？ (4) 加工中心机床的运动及其传动有什么特点？
四. 实验原理 加工中心机床又称“自动换刀的数控机床”或“多工序数控机床”，比 一般的数控机床增设了刀库和自动换刀装置，工件经过一次装夹后，数 控系统能够控制机床自动地更换刀具，对工件各加工面进行连续镗削、 铣削、钻孔、扩孔、铰孔及攻螺纹等多序加工。 1) 按加工中心机床的功用分类 (1) 镗铣加工中心 镗铣加工中心是机械加工行业应用最多的一类加工设备、其加工范围主 要是铣削、钻削和镗削，适用于箱体、壳体以及各类复杂零件特殊曲线 和曲面轮廓的多工序加工，适用于多品种小批量加工。 (2) 钻削加工中心 钻削加工中心的加工以钻削为主，刀库形式以转塔头为多。适用于中小 零件的钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹等多工序加工。 (3) 车削加工中心 车削加工中心以车削为主，主体是数控车床，机床上配备有转塔式刀库 或由换刀机械手和链式刀库组成的刀库。机床数控系统多为二、三轴伺 轴配制，部分高验目的 了解加工中心机床的布局、基本组成及 其结构特点。 二. 实验内容 1. 介绍加工中心机床的特点及类型； 2. 介绍加工中心机床的基本组成及其 结构功能； 3. 了解加工中心的各种运动动作。
三. 实验仪器、设备及材料 1. DMG-DMC635V型高精度立式加工中心机床，主要性能参 数： (1) 工作台尺寸790×560mm； (2) 工作台面高720mm； (3) 工作台最大承受载荷600kg； (4) 坐标轴行程X轴635mm、Y轴510mm、Z轴460mm； (5) 主电机功率8.4KW； (6) 主轴转速0～8000n/min； (7) 主轴锥度SK40； (8) 刀库存刀数目20把。 2. VA-80空压机系统； 3. ISCAR刀具系统。
1.冷却润滑剂箱或排屑器 2.刀库 3.工作台(X轴) 4.维护单元 5.轴滑台(Y轴) 6.垂直滑板(Z轴) 图1-3 加工中心后视图
（1）主轴箱 (2) 立柱 (3) 底座 (4) 轴滑台 (5) 工作台 (6) 自动换刀装置ATC（Automatic Tool Changer）。 (7) 操作面板 (8) 电气柜 (9) 空压装置 (10) 其它部件
1.电器控制柜 2.可防护切屑和冷却液飞溅的加工间 3.冷却润滑剂箱 4.带有主驱动器的主轴箱 5.工作台 6.带有控制系统的操作面板 7.刀库 8.信号指示灯 图1-2 加工中心正视图
五. 实验步骤 本实验以DMG-DMC635V立式加工中心机床为例，图1-2、图1-3是外形 图。可以看出它是由主轴箱、主轴、立柱、工作台、滑座、底座、自动 换刀装置、操作面板、电气柜、空压机系统等组成。
（4）复合加工中心 在一台设备上可以完成车、铣、镗、钻等多工序加工的加工 中心称之为复合加工中心，可代替多台机床实现多工序加工。 这种方式既能减少装卸时间提高生产效率，又能保证和提高 形位精度心，它的主轴头可自动回转，进行立卧加工。 2) 按主轴特征分类 (1) 立式镗铣加工中心 立式加工中心的主轴垂直放置，它能完成铣削、镗削、钻削、 攻螺纹等多工序加工。立式加工中心多为三轴联动，可实现 三维曲面的铣削加工。高档加工中心可以实现五轴、六轴控 制。立式加工中心适宜加工高度尺寸较小的零件。 （2）卧式加工中心