目錄

　　章 認(rèn)識(shí)加工中心............................................................................................................................................ 1

　　圖1-1 加工中心................................................................................................................................................... 18

　　1.3 加工中心的結(jié)構(gòu)............................................................................................................................................ 18

　　1.3.1機(jī)械架構(gòu)部分............................................................................................................................................ 19

　　機(jī)械部分是加工中心的骨骼，主要起到支撐、連接其他構(gòu)件的作用。機(jī)械部分床身可分為鑄件和焊接件兩種，鑄件穩(wěn)定性較好且易于加工，在大批量生產(chǎn)中可節(jié)省開(kāi)模成本，目前在加工中心得到廣泛應(yīng)用。........................................ 19

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

　　圖1-2 加工中心機(jī)械部分.................................................................................................................................. 19

　　①立柱 ②機(jī)頭 ③主軸 ④y軸進(jìn)給方向 ⑤z軸進(jìn)給方向................................................. 19

　　⑥工作臺(tái) ⑦x軸進(jìn)給方向 ⑧床鞍 ⑨床身 ⑩減速機(jī)......................................................... 19

　　1.3.2 配電部分.................................................................................................................................................... 19

　　配電部分是加工中心的脈絡(luò)。配電部分的設(shè)立，使得機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)規(guī)定的軸向進(jìn)給，刀庫(kù)換刀及正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)，加工吹屑排屑等一系列自動(dòng)化操作。它的運(yùn)行體現(xiàn)了加工中心的功能延伸性。............................................................................... 19

　　機(jī)床動(dòng)力線、反饋線、水管、油管、氣管被包裹在拖鏈中，起到保護(hù)線路和美觀的作用。風(fēng)琴罩緊密覆蓋在三軸位置，可防止滑屑進(jìn)落入，影響精度。打刀缸是一種增力氣液轉(zhuǎn)換裝置，上部是氣缸，下部分是液壓缸，并與油杯相通，底部為壓桿回程氣缸，氣缸上腔進(jìn)氣，推動(dòng)活塞及活塞桿向下運(yùn)動(dòng)，壓縮密封在油腔內(nèi)的液壓油，產(chǎn)生推力，推動(dòng)壓桿運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行裝置的動(dòng)作。 19

　　圖1-3 加工中心配電部分.................................................................................................................................. 20

　　①減速電機(jī) ②刀庫(kù)電機(jī) ③拖鏈 ④風(fēng)琴罩 ⑤刀庫(kù)............................................................ 20

　　圖1-4 打刀缸........................................................................................................................................................ 20

　　1.3.3 電柜部分.................................................................................................................................................... 20

　　電柜是加工中心的控制中樞。電柜的作用是對(duì)加工中心的各個(gè)用電設(shè)備進(jìn)行電能分配和控制，在電路出現(xiàn)過(guò)載、短路和漏電現(xiàn)象時(shí)，電柜還可以提供斷電保護(hù)。............................................................................................................................... 20

　　伺服放大器可以將伺服馬達(dá)編碼的脈沖信號(hào)放大轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)值信號(hào)，經(jīng)由NC控制器處理，再由伺服放大器轉(zhuǎn)為脈沖信號(hào)，以達(dá)到控制伺服軸運(yùn)動(dòng)的目的。I/0模塊用來(lái)控制信號(hào)的輸入與輸出。................................................................... 20

　　圖1-5 電柜............................................................................................................................................................ 21

　　①電抗 ②伺服放大器 ③電動(dòng)機(jī)斷路器 ④交流接觸器 ⑤繼電器模塊.................................. 21

　　⑥接線端子 ⑦24v電源 ⑧小型斷路器 ⑨I/0模塊....................................................................... 21

　　1.3.4 鈑金部分.................................................................................................................................................... 21

　　鈑金部分是加工中心的保護(hù)層。鈑金件覆蓋在機(jī)床的設(shè)備上，可以保護(hù)設(shè)備不被意外損壞，保持設(shè)備的理論使用壽命。經(jīng)過(guò)無(wú)外露孔設(shè)計(jì)和防水設(shè)計(jì)的鈑金件能夠保持機(jī)床整潔美觀。.................................................................................... 21

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

　　1.4.1 硬軌與線軌................................................................................................................................................ 21

　　硬軌與線軌都是機(jī)床上軸向運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)方式。硬軌的導(dǎo)軌和床身是一體的鑄造件，在鑄件的基礎(chǔ)上加工出導(dǎo)軌面，最后通過(guò)淬火熱處理和磨削工藝加工完成。硬軌剛性好，強(qiáng)度高，但是慣性也很大，較難進(jìn)行加工、裝配及維修。同時(shí)由于導(dǎo)軌接觸面大，使得摩擦阻力也較大，導(dǎo)軌較易磨損，進(jìn)給速度受限，易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。硬軌常用于經(jīng)濟(jì)型機(jī)床或加工速度精度要求不高的重型切削上，如切削鑄鐵、大型模具等。............................................................................................................................................ 22

　　圖1-6 硬軌圖........................................................................................................................................................ 22

　　線軌全稱(chēng)為線性導(dǎo)軌，一般指的是滾動(dòng)導(dǎo)軌。線軌本身分為滑軌和滑塊兩部分，滑塊內(nèi)設(shè)有可以進(jìn)行內(nèi)循環(huán)的滾珠或滾珠，滑軌的長(zhǎng)度可以定制。它是一種模塊化的元件，選擇余地大，通過(guò)壓板安裝在床身上，磨損后可以拆下來(lái)更換，安裝維修方便。線軌是滾動(dòng)摩擦，通過(guò)滾珠或滾珠在導(dǎo)軌上滾動(dòng)來(lái)帶動(dòng)導(dǎo)軌滑動(dòng)，承受切削力和摩擦阻力相對(duì)較小，無(wú)爬行現(xiàn)象，運(yùn)動(dòng)速度快，精度高。線軌的承載能力和平穩(wěn)性相比于硬軌而言相對(duì)較低，但是隨著機(jī)械工藝的發(fā)展已經(jīng)得到極大的提升，除了特殊構(gòu)件，一般能夠滿足設(shè)備加工的需求。線軌因其高精度，需要按規(guī)范對(duì)它進(jìn)行潤(rùn)滑等檢修防護(hù)。線軌多用于高速度加工、高精度要求和快速走刀的工件加工上。................................................................................................................................................................................... 22

　　線軌按結(jié)構(gòu)可分為滾珠型導(dǎo)軌和滾柱型導(dǎo)軌。滾珠型導(dǎo)軌與接觸面屬于點(diǎn)接觸，成本低，速度快，但是由于接觸面小，剛性相對(duì)較低，適合高速輕切削。滾柱與接觸面屬于線接觸，接觸面較大，因此剛性相對(duì)高，承載能力大，相應(yīng)的，速度相比于滾珠型導(dǎo)軌較低，適合低速重切削。..................................................................................................................................................... 22

　　圖1-7 線軌圖........................................................................................................................................................ 23

　　1.4.2 絲桿和齒輪齒條裝置.............................................................................................................................. 23

　　絲桿主要功能是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動(dòng)，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反復(fù)作用力。由于滾珠絲桿副是利用絲桿軸與絲桿螺母之間的滾珠做滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的，所以絲桿傳動(dòng)摩擦力小，傳動(dòng)效率高，精度高，噪音低，能夠?qū)崿F(xiàn)精確的微進(jìn)給，絲桿不能自鎖，所以絲桿的傳動(dòng)具有可逆性。但是在長(zhǎng)距離直線傳動(dòng)時(shí)，絲桿在重力作用下有可能因?yàn)閺?qiáng)度不夠而產(chǎn)生自垂，導(dǎo)致絲桿彎曲、變形，影響精度，所以絲桿一般適用于短距離高速往返傳動(dòng)。.............................................................................................................. 23

　　齒條可以分為直尺和斜齒。齒條的選型是根據(jù)客戶(hù)對(duì)負(fù)載、運(yùn)行速度和精度的需要進(jìn)行設(shè)計(jì)制造的。齒條的優(yōu)點(diǎn)是可以無(wú)限延長(zhǎng)，便于拼接，運(yùn)行速度快，壽命長(zhǎng)，高剛性。缺點(diǎn)是相對(duì)于絲桿來(lái)說(shuō)精度低，安裝測(cè)試復(fù)雜。齒條需要進(jìn)行定期的打油，檢查鐵屑是否在齒面是殘留。......................................................................................................................................................... 23

　　① 齒條 ② 絲桿....................................................................................................................................... 23

　　圖1-8 絲桿傳動(dòng)和齒輪齒條傳動(dòng)..................................................................................................................... 24

　　1.5 加工中心各軸實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向...................................................................................................................... 24

　　圖1-9 各軸運(yùn)動(dòng)方向........................................................................................................................................... 24

　　人面對(duì)機(jī)床站立，上下為z軸，左右為x軸，前后為y軸，“+”號(hào)方向?yàn)楦鬏S正方向。............ 24

　　1.6 加工中心不同機(jī)型部分機(jī)械規(guī)格參數(shù)示例............................................................................................ 24

　　機(jī)型.......................................................................................................................................................................... 24

　　項(xiàng)目.......................................................................................................................................................................... 24

　　主軸.......................................................................................................................................................................... 24

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

　　主軸轉(zhuǎn)速.................................................................................................................................................................. 24

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

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

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

　　進(jìn)給.......................................................................................................................................................................... 24

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

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

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

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

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

　　10000(20000電主軸)..................................................................................................................................... 24

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

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

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

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

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

　　12000(24000電主軸)..................................................................................................................................... 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電主軸)..................................................................................................................................... 24

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

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

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

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

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

　　16000(20000電主軸)..................................................................................................................................... 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 機(jī)型部分技術(shù)參數(shù).................................................................................................................................. 24

　　章 認(rèn)識(shí)加工中心

　　加工中心是從數(shù)控銑床發(fā)展而來(lái)，由機(jī)械設(shè)備與數(shù)控系統(tǒng)組成的用于加工復(fù)雜零件的高效率、高精度的自動(dòng)化機(jī)床。它與數(shù)控銑床的區(qū)別在于加工中心配有刀庫(kù)，具有自動(dòng)交換加工刀具的功能。通過(guò)在刀庫(kù)上安裝不同用途的刀具，可在單次裝夾中自動(dòng)換刀對(duì)工件進(jìn)行多道工序的加工。

　　1.1 本章內(nèi)容

　　§. 加工中心的認(rèn)識(shí)

　　§. 加工中心的結(jié)構(gòu)

　　§. 加工中心重要零部件

　　1.2 加工中心的認(rèn)識(shí)

　　加工中心(英文縮寫(xiě)為CNC，全稱(chēng)為Computerized Numerical Control)是一種裝有數(shù)字控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。數(shù)字控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理控制編碼或其他符合指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數(shù)字表示，通過(guò)信息載體輸入數(shù)控裝置。數(shù)控裝置經(jīng)運(yùn)算處理發(fā)出各種控制信號(hào)控制機(jī)床的運(yùn)行，從而能夠按照?qǐng)D紙要求的形狀尺寸，通過(guò)銑、鏜削、鉆削、攻螺紋等工序，自動(dòng)的將零件加工出來(lái)。加工中心較好的解決了形狀較為復(fù)雜，精度要求高的單件或中小批量多品種的工件生產(chǎn)問(wèn)題，是一種高綜合性的、高效能的自動(dòng)化機(jī)床。加工中心是目前世界上產(chǎn)量、應(yīng)用泛的數(shù)控機(jī)床之一，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。

　　標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)控加工中心由機(jī)床本體、數(shù)控系統(tǒng)、電氣控制裝置、輔助裝置組成。其余可供選擇的特殊配置有特殊測(cè)量裝置、排屑機(jī)、刀具等。

　　1.3 加工中心的結(jié)構(gòu)

　　1.3.1機(jī)械架構(gòu)部分

　　機(jī)械部分是加工中心的骨骼，主要起到支撐、連接其他構(gòu)件的作用。機(jī)械部分床身可分為鑄件和焊接件兩種，鑄件穩(wěn)定性較好且易于加工，在大批量生產(chǎn)中可節(jié)省開(kāi)模成本，目前在加工中心得到廣泛應(yīng)用。

　　1.3.2 配電部分

　　配電部分是加工中心的脈絡(luò)。配電部分的設(shè)立，使得機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)規(guī)定的軸向進(jìn)給，刀庫(kù)換刀及正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)，加工吹屑排屑等一系列自動(dòng)化操作。它的運(yùn)行體現(xiàn)了加工中心的功能延伸性。

　　機(jī)床動(dòng)力線、反饋線、水管、油管、氣管被包裹在拖鏈中，起到保護(hù)線路和美觀的作用。風(fēng)琴罩緊密覆蓋在三軸位置，可防止滑屑進(jìn)落入，影響精度。打刀缸是一種增力氣液轉(zhuǎn)換裝置，上部是氣缸，下部分是液壓缸，并與油杯相通，底部為壓桿回程氣缸，氣缸上腔進(jìn)氣，推動(dòng)活塞及活塞桿向下運(yùn)動(dòng)，壓縮密封在油腔內(nèi)的液壓油，產(chǎn)生推力，推動(dòng)壓桿運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行裝置的動(dòng)作。

　　圖1-3 加工中心配電部分

　　①減速電機(jī) ②刀庫(kù)電機(jī) ③拖鏈 ④風(fēng)琴罩 ⑤刀庫(kù)

　　圖1-4 打刀缸

　　1.3.3 電柜部分

　　電柜是加工中心的控制中樞。電柜的作用是對(duì)加工中心的各個(gè)用電設(shè)備進(jìn)行電能分配和控制，在電路出現(xiàn)過(guò)載、短路和漏電現(xiàn)象時(shí)，電柜還可以提供斷電保護(hù)。

　　伺服放大器可以將伺服馬達(dá)編碼的脈沖信號(hào)放大轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)值信號(hào)，經(jīng)由NC控制器處理，再由伺服放大器轉(zhuǎn)為脈沖信號(hào)，以達(dá)到控制伺服軸運(yùn)動(dòng)的目的。I/0模塊用來(lái)控制信號(hào)的輸入與輸出。

　　圖1-5 電柜

　　①電抗 ②伺服放大器 ③電動(dòng)機(jī)斷路器 ④交流接觸器 ⑤繼電器模塊

　　⑥接線端子 ⑦24v電源 ⑧小型斷路器 ⑨I/0模塊

　　1.3.4 鈑金部分

　　鈑金部分是加工中心的保護(hù)層。鈑金件覆蓋在機(jī)床的設(shè)備上，可以保護(hù)設(shè)備不被意外損壞，保持設(shè)備的理論使用壽命。經(jīng)過(guò)無(wú)外露孔設(shè)計(jì)和防水設(shè)計(jì)的鈑金件能夠保持機(jī)床整潔美觀。

　　1.4 加工中心重要零部件

　　1.4.1 硬軌與線軌

　　硬軌與線軌都是機(jī)床上軸向運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)方式。硬軌的導(dǎo)軌和床身是一體的鑄造件，在鑄件的基礎(chǔ)上加工出導(dǎo)軌面，最后通過(guò)淬火熱處理和磨削工藝加工完成。硬軌剛性好，強(qiáng)度高，但是慣性也很大，較難進(jìn)行加工、裝配及維修。同時(shí)由于導(dǎo)軌接觸面大，使得摩擦阻力也較大，導(dǎo)軌較易磨損，進(jìn)給速度受限，易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。硬軌常用于經(jīng)濟(jì)型機(jī)床或加工速度精度要求不高的重型切削上，如切削鑄鐵、大型模具等。

　　圖1-6 硬軌圖

　　線軌全稱(chēng)為線性導(dǎo)軌，一般指的是滾動(dòng)導(dǎo)軌。線軌本身分為滑軌和滑塊兩部分，滑塊內(nèi)設(shè)有可以進(jìn)行內(nèi)循環(huán)的滾珠或滾珠，滑軌的長(zhǎng)度可以定制。它是一種模塊化的元件，選擇余地大，通過(guò)壓板安裝在床身上，磨損后可以拆下來(lái)更換，安裝維修方便。線軌是滾動(dòng)摩擦，通過(guò)滾珠或滾珠在導(dǎo)軌上滾動(dòng)來(lái)帶動(dòng)導(dǎo)軌滑動(dòng)，承受切削力和摩擦阻力相對(duì)較小，無(wú)爬行現(xiàn)象，運(yùn)動(dòng)速度快，精度高。線軌的承載能力和平穩(wěn)性相比于硬軌而言相對(duì)較低，但是隨著機(jī)械工藝的發(fā)展已經(jīng)得到極大的提升，除了特殊構(gòu)件，一般能夠滿足設(shè)備加工的需求。線軌因其高精度，需要按規(guī)范對(duì)它進(jìn)行潤(rùn)滑等檢修防護(hù)。線軌多用于高速度加工、高精度要求和快速走刀的工件加工上。

　　線軌按結(jié)構(gòu)可分為滾珠型導(dǎo)軌和滾柱型導(dǎo)軌。滾珠型導(dǎo)軌與接觸面屬于點(diǎn)接觸，成本低，速度快，但是由于接觸面小，剛性相對(duì)較低，適合高速輕切削。滾柱與接觸面屬于線接觸，接觸面較大，因此剛性相對(duì)高，承載能力大，相應(yīng)的，速度相比于滾珠型導(dǎo)軌較低，適合低速重切削。

　　圖1-7 線軌圖

　　1.4.2 絲桿和齒輪齒條裝置

　　絲桿主要功能是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動(dòng)，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反復(fù)作用力。由于滾珠絲桿副是利用絲桿軸與絲桿螺母之間的滾珠做滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的，所以絲桿傳動(dòng)摩擦力小，傳動(dòng)效率高，精度高，噪音低，能夠?qū)崿F(xiàn)精確的微進(jìn)給，絲桿不能自鎖，所以絲桿的傳動(dòng)具有可逆性。但是在長(zhǎng)距離直線傳動(dòng)時(shí)，絲桿在重力作用下有可能因?yàn)閺?qiáng)度不夠而產(chǎn)生自垂，導(dǎo)致絲桿彎曲、變形，影響精度，所以絲桿一般適用于短距離高速往返傳動(dòng)。

　　齒條可以分為直尺和斜齒。齒條的選型是根據(jù)客戶(hù)對(duì)負(fù)載、運(yùn)行速度和精度的需要進(jìn)行設(shè)計(jì)制造的。齒條的優(yōu)點(diǎn)是可以無(wú)限延長(zhǎng)，便于拼接，運(yùn)行速度快，壽命長(zhǎng)，高剛性。缺點(diǎn)是相對(duì)于絲桿來(lái)說(shuō)精度低，安裝測(cè)試復(fù)雜。齒條需要進(jìn)行定期的打油，檢查鐵屑是否在齒面是殘留。

　　① 齒條 ② 絲桿

　　圖1-8 絲桿傳動(dòng)和齒輪齒條傳動(dòng)

　　1.5 加工中心各軸實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向

　　圖1-9 各軸運(yùn)動(dòng)方向

　　人面對(duì)機(jī)床站立，上下為z軸，左右為x軸，前后為y軸，“+”號(hào)方向?yàn)楦鬏S正方向。

　　1.6 加工中心不同機(jī)型部分機(jī)械規(guī)格參數(shù)示例

　　表1-1 機(jī)型部分技術(shù)參數(shù)