鏜銑加工中心關(guān)鍵零部件設(shè)計
2017-2-21 來源：沈陽機床股份有限公司中捷鉆鏜床廠 作者：李翊群 閻遲佳
摘要：本文研究的鏜銑加工中心共三個進給軸，一個旋轉(zhuǎn)軸( 主軸) ，工作臺在床身上前后移動，實現(xiàn)X軸進給運動：滑鞍在橫梁上左右移動，實現(xiàn)Y軸進給運動；主軸箱在滑鞍上上下移動實現(xiàn)Z軸進給運動。
關(guān)鍵詞：鏜銑加工中心；關(guān)鍵零部件；設(shè)計
1.加工中心的總體結(jié)構(gòu)布局
本文研究的機床采用固定橫梁式龍門框架結(jié)構(gòu)，雙立柱與床身兩側(cè)固定聯(lián)接的布局形式，半封閉防護間。如圖1.1。床身、工作臺、立柱、橫梁、滑鞍、主軸箱等大件利用三維計算機軟件輔助優(yōu)化設(shè)計，其結(jié)構(gòu)布置合理，滿足機床的剛度和強度要求。
圖1.1機床結(jié)構(gòu)圖
2.關(guān)鍵零部件設(shè)計
2.1．床身、工作臺
(1)X軸導(dǎo)軌副采用重載滾動直線導(dǎo)軌，動靜摩擦力小，工作臺靈敏度高，高速振動小，低速無爬行，定位精度高，伺服驅(qū)動性能優(yōu)；同時承載能力大，切削抗振動性能好，可以改善機床性能特性，提高機床的精度和精度穩(wěn)定性及機床的使用壽命。如圖2.1所示。
圖2.1床身、工作臺截面圖
(2)X軸驅(qū)動———伺服電機通過齒形帶降速傳動滾珠絲杠(降速比i=2)，帶動工作臺在床身上前后移動，實現(xiàn)X軸進給運動，并對絲杠進行預(yù)拉伸，以提高絲杠副的剛度。如圖2.2所示。
圖2.2 X軸驅(qū)動裝配圖
2.2橫梁
(1)為滿足機床重負荷切削，橫梁采用大截面，導(dǎo)軌階梯式布置，具有足夠的抗彎剛度和抗扭剛度。
(2)橫梁導(dǎo)軌副采用重載滾動直線導(dǎo)軌。如圖2.3所示。
(3)Y軸驅(qū)動———伺服電機通過聯(lián)軸器與滾珠絲杠直聯(lián)，滾珠絲杠帶動滑鞍在橫梁上左右移動，實現(xiàn)Y軸進給運動。
圖2.3 Y軸驅(qū)動裝配圖
2.3主軸箱
(1)主軸箱采用矩形導(dǎo)軌，Z軸導(dǎo)軌副為滑動導(dǎo)軌副，即鑄鐵一貼塑摩擦副傳動，有良好的吸震性，保證加工時切削平穩(wěn)。
(2)主軸箱部件采用雙液壓缸平衡機構(gòu)，保證主軸箱的運動的穩(wěn)定性。
(3)主軸組和ZF變速箱具有恒溫冷卻功能。
(4)主軸組采用臺灣專業(yè)廠生產(chǎn)，具有高精度，高性能。主軸刀是靠主軸上的碟形彈簧以拉緊力通過四瓣爪式拉刀機構(gòu)作用在刀柄的拉釘上，是刀具與主軸錐孔緊密配合來實現(xiàn)抓刀的。
(5)采用德國進口的ZF變速箱，使主軸箱與變速箱分離，提高了主軸精度的穩(wěn)定性，變速箱為兩檔齒輪自動變速機構(gòu)，可實現(xiàn)低速大扭矩和高速恒功率，同時滿足粗加工和精加工要求。
(6)ZF變速箱的冷卻及主軸組部件的冷卻由專用油冷卻機完成。
(7)機床具有主軸定向功能。如圖2.4所示。
(8)Z軸驅(qū)動———伺服電機通過聯(lián)軸器與滾珠絲杠直聯(lián)，滾珠絲杠帶動主軸箱在滑鞍上上下移動實現(xiàn)Z軸進給。Z軸電機帶有自動抱閘功能，在斷電的情況下，自動抱閘將電機軸抱緊，使之不能轉(zhuǎn)動。如圖2.5所示。
圖2.4主軸箱裝配圖（左）
圖2.5 Z軸驅(qū)動裝配圖（右）
3.附屬零部件選配
3.1液壓系統(tǒng)
采用雙液壓缸平衡機構(gòu)，保證主軸箱的運動的穩(wěn)定性。如圖3.1所示
圖3.1液壓系統(tǒng)原理圖
3.2制冷系統(tǒng)
大功率的油冷機冷卻主軸組及ZF減速箱。如圖3.2所示。
圖3.2制冷系統(tǒng)原理圖
3.3潤滑系統(tǒng)
(1)三個坐標(biāo)軸承采用脂潤滑方式
(2)滾珠絲杠副均采用自動稀油潤滑方式。
(3)X、Y坐標(biāo)導(dǎo)軌為直線滾動導(dǎo)軌，采用自潤滑方式。
(4)Z坐標(biāo)導(dǎo)軌為鑄鐵一貼塑組成的摩擦導(dǎo)軌副，有自動控制的潤滑點，潤滑油經(jīng)分流潤滑導(dǎo)軌副，動作由數(shù)控系統(tǒng)自動控制。
3.4氣動系統(tǒng)
主要應(yīng)用于主軸松、夾刀；主軸中心吹氣：主軸前端密封吹氣。如圖3.3所示。
圖3.3氣動系統(tǒng)原理圖
3.5冷卻排屑系統(tǒng)
工作臺上被加工下來的鐵屑通過床身兩側(cè)的螺旋排屑器輸送到床身前端的鏈?zhǔn)脚判计魃希儆膳判计鲗⑶行妓偷叫≤囍小?/font>
3.6機床整機防護
采用半封閉防護，以防鐵屑及冷卻液飛濺，使操作者在安全舒適的環(huán)境下工作。
4.結(jié)論
本文設(shè)計的機床其主傳動采用德國進口的ZF減速箱兩檔變速，使主軸箱與變速箱分離，提高了主軸精度的穩(wěn)定性；采用臺灣專業(yè)制造廠生產(chǎn)的主軸組，內(nèi)置強力拉刀機構(gòu)，保證了主軸組的精度及使用的可靠性；主軸組及ZF變速箱采用恒溫循環(huán)冷卻系統(tǒng)，將主軸組及ZF變速箱的熱變形降至最低，保證加工精度；采用主軸箱液壓平衡系統(tǒng)，降低了Z軸絲杠的磨損，提高了主軸箱部件的移動性能.
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