详细介绍
一、机床的主要用途
本机床是一台龙门式五轴联动立式加工中心。
该机床具有X﹑Y﹑Z三个直线运动的数控坐标轴和A、C二个旋转运动的数控坐标轴, 可实现五轴联动。各坐标轴可自动定位,工件在一次装夹后,可自动完成铣﹑钻﹑镗﹑铰和攻丝等多种工序的加工。
由于该机床可实现X﹑Y﹑Z、A、C轴五轴联动,故特别适用于蜗轮、叶片、复杂模具和空间凸轮等具有复杂曲面的零件加工。因该机床坐标可以自动高精度定位,因而在该机床上加工时不需钻、镗模具即可直接钻、镗孔,且能保证孔距加工精度, 因而节省了工艺装备,缩短了生产周期,从而降低了成本,提高了经济效益。目前,由于该种机加工的高质量和高效率,已在*、航空、航天、发电和造船等机械加工行业中获得了广泛应用。
二、机床的特点
该机床的设计采用了国内外发展的数控技术及机械加工技术,具有以下特点
1、高刚性的龙门型结构设计
机床采用高刚性的龙门型结构设计方式,床身、立柱一体化的铸造结构使得机床具有很高的结构刚性,机床具有刚性高、变形小、精度高等特点。并且主轴中心到Z轴导轨面的距离缩到zui小,大大地减小了主轴箱的翻转力矩,延长了Z轴导轨的精度寿命。
2、高速精密电主轴
由内藏式主轴电机直接驱动机床主轴,省掉了主电机到主轴之间的所有传动零部件,大大简化了机床主传动结构,主轴zui高转速可达18000rpm。
3、大扭矩精密双回转工作台
A、C轴采用大扭矩力矩电机驱动,液压夹紧;并采用高精度角度编码器形成闭环控制,分度精度高、夹紧力大、刚性好。
4、高效、高精度、高速精密直线进给
本机床X、Y、Z三轴均采用滚柱直线滚动导轨,刚性好、移动速度快; X轴导轨采用两条滚柱直线导轨另加一贴塑滑动导轨,Y﹑Z两轴导轨均采用两滚柱直线导轨,因而机床在高速进给时振动小,在低速进给时无爬行。X﹑Y﹑Z三坐标轴均带光栅全闭环反馈装置,可以进行精确定位,具有精度稳定性高的特点,可以对工件进行高效、高精度的加工。
5、换刀
本机床带有32把刀的双机械手随机刀库,通过程序控制,既可随机换刀,又可对大直径*进行固定地址换刀,换刀动作快速稳定。
6、主轴箱采用液压平衡装置
拖板上装有两只单作用液压平衡油缸装置,用来平衡滑枕的重量,以减少Z轴滚珠丝杠的空载扭矩,从而减少Z轴滚珠丝杠的磨损,延长Z轴滚珠丝杠的精度稳定性。
7、冷却充分
在加工过程中,主轴边的三根外冷却管喷射冷却液对*进行冷却;电主轴内的主电机和A、C轴的扭矩电机还通过水冷装置进行循环冷却,来保证加工精度。
8 、机电一体化设计
机床总体设计采用机电一体化结构,电气柜安装有机床后部、润滑装置等安装在立柱上以减少占地面积。机床操作台布置在机床右侧,整机布置紧凑、协调、美观。
三. 机床的传动系统及各部件功能介绍:
1、床身及Y轴传动系统
由于本机床的床身采用高刚性的龙门型结构设计方式,并且采用“米字形”筋板布置,以及床身、立柱一体化的铸造结构,使得床身具有很高的结构刚性和强度。由于床身两侧是墙式结构,所以横梁在作Y向运动时,沿Z向的变形基本可以不计,精度保持性非常好。所以本结构具有刚性高、变形小、精度高等特点。
Y轴方向采用两根滚珠丝杠双伺服同步驱动,运行平稳,动力足,zui高移动速度可达32m/min。Y轴采用两根进口导轨支撑,每根导轨上有三个滑块,支撑面积大,受力均匀,承重高,精度高。Y轴行程850mm,换刀行程180mm。
Y轴驱动原理:由伺服电机通过进口弹性联轴器带动THK滚珠丝杠旋转,从而驱动横梁沿Y向前后运动,以实现Y轴的快速移动和进给运动。
2、横梁及X向传动
为提高横梁刚性,结构上采用密筋筋板布置,使用*的斜筋结构形式,这种结构不仅能地提高Z轴的刚性,还能有效抵抗滑枕和拖板作用在横梁上的翻转力矩。
另外,X轴采用两根45进口滚动导轨和一条滑动导轨,上面滚动导轨水平安装,下面的滚动导轨垂直安装,这种结构形式不仅能承载拖板和滑枕的重量,而且上导轨还能有效地承载拖板和滑枕的翻转力矩。这样将使X轴导轨具备足够的抗弯刚度和抗扭刚度,并使X轴导轨具有足够长的精度保持性。滚动导轨加滑动导轨具有动静摩擦力变化小,高速振动小,低速无爬行,X轴拖板的灵敏度高,定位精度高,伺服驱动性能优的特点,,切削抗振性能也非常好。
X轴驱动原理:伺服电机通过同步带轮和同步带轮1:2传动,带动THK滚珠丝杠旋转运动,从而驱动拖板沿X向左右移动,以实现X轴的快速移动和进给运动。
X轴行程800mm,X轴快速移动速度40m/min。
3、主轴箱及Z向传动
由于采用了内藏式电主轴的形式,大大简化了机床主传动结构,并且将主轴中心到Z轴导轨面的距离缩到zui小,大大地减小了主轴箱的翻转力矩,延长了Z轴导轨的精度寿命。在拖板上装有两只单作用液压平衡油缸装置,用来平衡滑枕的重量,以减少Z轴滚珠丝杠的空载扭矩,从而减少Z轴滚珠丝杠的磨损,延长Z轴滚珠丝杠的精度稳定性。
Z轴驱动原理:由伺服电机通过进口弹性联轴器带动THK滚珠丝杠旋转,从而驱动滑枕沿X向上下移动,以实现Z轴的快速移动和进给运动。
Z轴行程560mm,Z轴快速移动速度40m/min。
采用西门子2SP1204高速精密电主轴,主轴zui高转速可达18000rpm。
4、工作台摇篮及A、C轴
为减小工作台承重变形,摇篮采用高强度的球墨铸铁件,底部筋板星形分布,增加了整体刚性和工作台的承载能力。
A、C轴均采用大扭矩力矩电机驱动,液压夹紧,并且A轴采用双力矩电机同步驱动,双夹紧机构,并采用高精度角度编码器形成闭环控制,具有分度精度高、驱动扭矩大、夹紧力大、刚性好等特点。
驱动原理:
C轴:由力矩电机驱动工作台作360º回转,当回转到位置后,力矩电机制动,同时油腔进油,通过摩擦力使工作台停止转动。需要转动时,控制夹紧机构进油的控制阀打开,再由力矩电机驱动工作台回转。
A轴:由双侧力矩电机驱动摇篮摆动,带动工作台作+110°~-110°摆动,摆动到位置后,两侧力矩电机同时制动,同时两侧夹紧机构的油腔进油,通过摩擦力使摇篮停止摆动,使得工作台停在需要的位置。当需要摆动时,控制夹紧机构进油的控制阀打开,再由力矩电机驱动工作台进行摆动。
工作台面尺寸630mm,T型槽18mm×6,回转360°,摆动+110°~-110°定位精度A轴12”,C轴8”,工作台承重600Kg。
5、刀库
32把链式机械手刀库。换刀前,后机械手首先把刀库上的刀取下来, 把刀放到过渡刀套里,等待换刀(这一过程在机床加工时进行);需换刀时,刀库门自动打开, 主轴移动到换刀位,前机械手再把过渡刀套里的刀换到主轴上。
四、机床的主要规格及技术参数
名 称 | 单 位 | 数 值 | ||
行程 | X轴行程 | mm | 800 | |
Y轴行程 | mm | 850 | ||
Z 轴行程 | mm | 560 | ||
A轴回转角度 | ° | +110~-110 | ||
C轴回转角度 | ° | 360 | ||
主轴端面至工作台面距离 | mm | 250~810 | ||
工作台 | 工作台面积 | mm | Ф630 | |
工作台zui大承重 | kg | 600 | ||
主轴 | 主轴孔锥度 | - | HSKA63 | |
主轴zui高转速 | r/min | 20~18000 | ||
主轴额定扭矩 | N.m | 78 | ||
主轴额定转速 | r/min | 4300 | ||
进给速度 | X、Z轴快速位移 | m/min | 40 | |
Y轴快速位移 | m/min | 32 | ||
X、Y、Z切削进给速度 | mm/min | 3~20000 | ||
A轴快速回转速度 | r/min | 30 | ||
C轴快速回转速度 | r/min | 60 | ||
自动换刀系统 | 刀库形式 | | 链式 | |
*数 | pcs | 32 | ||
换刀时间(刀-刀) | sec | 2 | ||
*zui大长度 | mm | 300 | ||
*zui大直径 | mm | 76/127(相邻空刀) 230(相邻无刀) | ||
*zui大重量 | kg | 6.5 | ||
电机 | 主轴电机 | kw | 35 | |
X/Y1/Y2/Z电机 | kw | 5.37x4 | ||
A轴力矩电机 | kw | 27.1x2 | ||
C轴力矩电机 | kw | 22.7 | ||
工件冷却水泵电机 | kw | 0.75 | ||
液压站电机 | kw | 5.5 | ||
水冷机水泵电机 | kw | 4.5 | ||
油脂润滑泵电机 | kw | 0.025 | ||
稀油润滑泵电机 | kw | 0.02 | ||
螺旋排屑器电机 | kw | 0.2x2 | ||
链板式排屑器电机 | kw | 0.4 | ||
精度 | X/Y/Z轴定位精度 | mm | 0.1 | |
X/Y/Z轴重复定位精度 | mm | 0.005 | ||
A/C轴定位精度 | | 8〃 | ||
A/C轴重复定位精度 | | 5〃 | ||
机床尺寸 | 机床总高 | mm | 3780 | |
占地面积(长×宽) | mm | 4170×4200 | ||
机床重量 | kg | 16000 | ||
电力需求 | kw | 170 | ||
工作环境 | 环境温度 | ℃ | -5~45 | |
相对湿度 | | 0~90% | ||
气源压力 | Mpa | 0.6 | ||
液压系统工作压力 | Mpa | 10 | ||
电源 | | 50Hz 380V±10% |
五、主、关配套件配置清单
名 称 | 规 格 | 制 造 商 |
CNC控制系统(标配) | SIEMENS840D | 德国SIEMENS840D系统 |
电主轴 | 2SP1204-1HB05-2DF2 | 德国SIEMENS主轴 |
伺服单元 | | 同CNC控制系统 |
直线光栅尺 | GOP-5 | 西班牙FAGOR |
角度编码器 | RCN729 | 德国HEIDENHAIN |
滚珠丝杆 | | 日本THK |
滚珠丝杆轴承 | | 德国IBC丝杆轴承 |
双回转工作台轴承 | SX 01 1868 VSP | 德国INA轴承 |
YRT395 | ||
线性导轨 | | 瑞士施耐博格 |
润滑系统 | | 永嘉流遍 |
联轴器 | | 德国KTR |
刀库 | | 中国台湾吉辅 |
行程开关 | | 德国巴鲁夫 |
防护罩 | | 合资品牌同乐 |
液压元器件 | | 日本大金液压元件 |
拖链 | | 德国易格斯 |
电器接触器 | | 德国SIEMENS |
恒温油箱装置 | | 江苏无锡开源 |
气动系统 | | 日本SMC公司 |