JCS-018型立式数控铣削加工中心_X-Y向工作台装配设计

毕业设计开题报告题目：JCS018 型立式数控铣削加工中心外型，X-Y 向工作台装配姓名：能宗英班级：090101 班学号：20093043联系方式导老师：田彦加工中心是综合了数控铣床、数控镗床、数控钻床等机床的功能并集中在一台设备上，且增设了自动换刀装置和刀库的数控机床，是高效、高速、自动化技术和数控技术的最佳组合,是高性能与经济性的完美统一。加工中心是高度机电一体化的产品，它可在一次安装工件后，由数控系统控制机床按不同工序自动选择和更换刀具，自动改变主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助功能，依次完成平面、孔系等多面和多工序的加工，因而大大减少了工件装夹时间、测量和机床调整等辅助工序时间，使机床的切削时间达到机床开动时间的 80%左右(普通机床仅为 1520%)，同时也减少了工序之间的工件周转、搬运和存放时间，缩短了生产周期，对加工形状比较复杂，精度要求较高，品种更换频繁的零件具有良好的经济效果。其中 JCS-018 型立式加工中心的特点是：（1） 可进行强力切削。机床主轴电机变速范围中恒功率范围宽，低转速扭矩大，机床主要构件刚度高，可进行强力切削。（2） 高速定位。工作台由直流伺服电机通过联轴节、滚珠丝杠带动，X、Y 方向移动速度可达 14m/min，主轴箱 Z 向移动可达10m/min，定位精度可达 0.0060.015mm/300mm。（3） 采用随机换刀。随机换刀由数控系统管理，刀具和刀座上不设固定编号，换刀由机械手执行，结构简单、可靠。加工中心通常以主轴与工作台相对位置分类，分为卧式、立式和万能加工中心。 (1)卧式加工中心：是指主轴轴线与工作台平行设置的加工中心，主要适用于加工箱体类零件。 (2)立式加工中心：是指主轴轴线与工作台垂直设置的加工中心，主要适用于加工板类、盘类、模具及小型壳体类复杂零件。 (3)万能加工中心(又称多轴联动型加工中心) ：是指通过加工主轴轴线与工作台回转轴线的角度可控制联动变化，完成复杂空间曲面加工的加工中心。适用于具有复杂空间曲面的叶轮转子、模具、刃具等工件的加工。加工原理大致为：加工之前，根据零件图纸制定出工艺方案，采用手工或计算机自动编制零件加工程序，把零件所需要的机床的各种动作及全部工艺参数变成数控装置能接受的信息代码，并把这些代码存储到信息载体上，如穿孔带、磁盘等。然后将信息载体送到输入装置，由输入装置读出信息并送入数控装置。信息载体为穿带孔时，输入装置为光电阅读机；磁带输入装置可用磁带录音机。信息载体是磁盘时，可用驱动器输入。以上是最常用的程序输入方法。另一种方法是利用计算机和加工中心直接通信，实现零件程序的输入和输出。进入数控装置的信息，经过一系列处理和运算转变为脉冲信号。有的信号送到机床的伺服系统，通过伺服机构进行置换和放大，再经过传动机构、驱动机床执行机构，使刀具和工件严格执行零件程序所规定的相应运动。其他信号被送到可编程控制器，用以顺序控制机床的其他辅助动作，实现刀具的自动更换。在数控机床的基础上，再配以刀具库和自动换刀系统，就构成了加工中心，而构成车削中心，一般只需要在数控车床的刀架上增加驱动刀具旋转的装置即可。车削中心除了能加工各种回转表面外，还可以钻径向孔、攻螺纹、铣键槽、铣油槽和铣扁等。在车削中心增设的自驱动力刀具传动装置中，传动原理一般如下：传动箱装在转塔刀架体的上方。变速电机经锥齿轮副和同步齿形带，将动力传至位于转塔回转中心的空心轴。轴左端的中央锥齿轮再经自驱刀具附件传动刀具。其中，自驱刀具铣削附件分为两部分，其一为中间传动装置轴套的 A 部装入转塔刀具孔中，齿轮与传动装置的中央锥齿轮啮合。齿轮将运动经轴和轴上的锥齿轮副、横轴和两个圆柱齿轮将运动传至铣主轴。铣主轴前端装有铣刀。铣主轴除了传动铣刀运动之外，还可以与传动装置一起旋转，以适应不同方位加工表面的加工。尽管加工中心有各种不同的总体布局形式，外型结构各异，但从总体上来看，大体上由以下几部分构成。（1）基础部件。它由床身、立柱和工作台等大件组成，是加工中心的基础部件。他们可以是铸铁，也可以是焊接钢结构件，均要承受加工中心的静载荷以及在加工时的切削负荷，故必须是刚度很高的部件，亦是加工中心质量和体积最大的部件。（2）主轴组件。它由主轴箱、主轴电机、主轴和主轴轴承等零件组成。其启动、停止和转动等均由数控系统控制，并通过装在主轴上的刀具完成切削运动，是切削加工的功率输出部件。主轴是加工中心的关键部件，其结构优劣对加工中心的性能有很大影响。 （3）数控系统。单台加工中心的数控部分是由 CNC 装置、可编程控制器、伺服驱动装置以及电机等部分组成。它们是加工中心执行顺序控制动作和完成加工过程中的控制中心。CNC 系统一般由中央处理器、存储器和输入、输出接口组成；中央处理器又由存储器、运算器、控制器和总线组成。CNC 装置由硬件和软件两大部分组成，软件在硬件支持下运行，离开软件，硬件便无法工作，两者缺一不可。（4）伺服系统。伺服系统的作用是把来自数控装置的信号转换为机床运动部件的运动，其性能的好坏是决定机床的加工精度、表面质量和生产效率的主要因素之一。加工中心的伺服系统有半闭环、闭环和混合环三种。（5）自动换刀装置。它由刀库、机械手和驱动机构等部件组成。刀库是存放加工过程中所使用的全部刀具的装置。刀库有盘式、鼓式和链式等多种形式，容量从几把到几百把。当需要换刀时，根据数控系统指令，由机械手将刀具从刀库取出装入主轴中，机械手的结构根据刀库与主轴的相对位置及结构的不同也有多种形式，如单臂式、双臂式、回转式和轨道式等。有的加工中心不用机械手而利用主轴箱或刀库的移动来实现换刀。尽管换刀过程、选刀方式、刀库结构、机械手类型等各不相同，但都是在数控装置及可编程控制器控制下，由电机和液压或气动机构驱动刀库和机械手实现刀具的选择与交换。当换刀装置中装入接触式传感器，还可以实现对刀具和工件误差的测量。 （6）辅助系统。包括润滑、冷却、排屑、防护、液压和随机检测系统等部分。辅助系统虽然不直接参加切削运动，但对加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起着保障作用，因此，也是加工中心不可缺少的部分。（7）自动托盘更换系统。有的加工中心为进一步缩短非切削时间，配有两个自动交换工件托盘，一个安装在工作台上进行加工，另一个则位于工作台外装卸工件，当完成一个托盘上的工件加工后，便自动交换托盘，进行下一个零件加工。这样可减少辅助时间，提高生产率。加工中心采用的标准是机床工具行业内控标准。主要有JB/GQ1140-89加工中心精度 ，JB/GQ1140-89加工中心精度附则，JB/GQ1141-89加工中心技术条件 。标准规定了加工中心的几何精度和工作精度的要求及检验方法。加工中心检验时还须参照JB2670-82金属切削机床精度检验通则和 GB9061-88金属切削机床通用技术条件等标准进行。加工中心按其精度等级可分为普通级和精密级。检验项目一般在30 项以上，其细目及检验条件、方法在标准中均有明确规定。一台加工中心全项验收工作是比较复杂的一般需要使用如激光干涉仪、三座标测量机等大型高精度仪器，对机床的机械、电器、液压、气动、微机控制等各部分及整机运行性能检测试验，最后得出对该机的综合技术评价。主要包括以下几项：(1)几何精度：包括综合反映主轴和工作台的相关和相互位置精度、主轴径跳、端面跳动(窜动)、工作台平面度、回转精度等。(2)机床定位、重复定位精度：即工作台或主轴运动位置，回转角度的设定值与实际值(实测值)之差或多次测量差值的均值，它是反映机床数控系统的控制、差补精度和机床自身设定的综合指标。(3)工作精度：是指对代表性工件精加工尺寸进行检验，尺寸精度是对机床几何精度，定位精度在一定切削和加工条件下的综合考核。主要有镗孔精度、平行孔孔距精度、调头镗孔同轴度、铣削四周面精度、圆弧插补铣削精度等。(4)外观：可参照通用机械相关标准检验，但加工中心由于其单台价格昂贵，外观要求也高于一般机床。加工中心多采用木箱包装，各木箱生产厂家在制造木箱时，依据GB7284-98框架木箱 ，GB/T13384-92机电产品包装通用技术条件及相关标准。上述标准对包装箱的材质、结构、含水率等项目做了具体规定。包装箱检验抽样判定时还须参照 SN/T0275-93出口商品运输包装木箱检验规程 。箱内的加工中心应进行有效的固定和衬垫，其电器及加工未涂漆表面应做防锈防潮处理，其防锈有效期为两年。在存放及滞港期间加工中心应库内保管，暂时露天存放时应垫高并加苫盖防止雨淋、水浸。箱面重心、防雨、勿倒置、轻放等标识应齐全，以保证运输时产品完好、安全运抵目的地。目前生产加工中心的国内厂家主要有：青海第一机床厂、大河机床厂