数控机床的铸件部件 PPT课件

数控床身及铸件 制作张树峰 1 数控机床的床身及铸件 2 机械结构的主要特点 1 结构简单 操作方便 自动化程度高主轴箱 进给箱结构简单 电机直接连主轴 滚珠丝杠 采用直线电机 电主轴则不需丝杠 主轴箱 不需手柄等操作机构 2 广泛采用高效 无间隙传动装置滚珠丝杠副 塑料滑动导轨 静压导轨 直线滚动导轨3 具有适应无人化 柔性化加工的特殊部件工艺复合化 功能集成化 自动换刀装置 动力刀架 自动排屑装置 自动润滑装置 自动工作台交换装置 自动装卸 自动对刀 破损检测 立卧转换等 4 对机械结构零部件要求高 刚度 功率 精度 高速 高精度 高效 无人化 工艺复合 功能集成 开机时间长 工作负载增加 粗精合一 3 机床的床身及作用 床身床身是机床的基础件 要求要有足够高的静动刚度和精度保持性 在满足总体设计要求的前提下 应尽可能的做到既要结构合理筋板布置恰当 又要保持良好的冷热加工工艺性 立柱机床立柱主要是对主轴箱起支承作用 满足主轴箱的Z向的运动 立柱要有较好的刚性和热稳定性 主轴箱主轴箱包括主轴传动结构主轴结构刀具自动夹紧机构主轴电机等部分 配重架和配重主轴箱平衡 主轴箱采用平衡重进行平衡 使其重量不形成颠覆力矩作用在丝杠之上 从而保证丝杠的传动精度 平衡重是由链条通过两对固定在立柱上的滚轮和主轴箱连接起来 平衡重中间有导向杆阻止它晃动 4 铸件的重要性 直接影响机床的刚性热变形成本床身及立柱重量占机床总重量的比重大 同样在机床的总成本中也占相当大的比重 要使用尽量少的材料 达到高的刚性 5 床身及立柱设计 合理的结构程度和加强筋的搭配使其抗扭抗震提高刚性为使数控机床具有良好的静刚度 应注意合理选择构件的结构形式 如基础件采用封闭的完整箱体结构 构件采用封闭式截面 合理选择及布局隔板和筋条 图1 1 1 2 尽量减小接合面 提高部件间接触刚度等 6 7 8 提高动刚度的措施 1 改善机床的阻尼特性 如填充阻尼材料 2 床身表面喷涂阻尼涂层3 充分利用结合面的摩擦阻尼4 采用新材料 提高抗震性 9 FEA 有限元分析 的使用在设计环节 就通过FEA软件和机床动力学对床身及立柱进行受力分析 10 数控机床应有更小的热变形 控制热变形的措施 对机床热源进行强制冷却 采用热对称结构 11 热对称结构立柱 12 基本布局 13 14 15 铸件的质量 铸件的标准密烘 是美国密烘铸造公司的注册商标 指的是一种铸造的工艺和管理标准ISO9002的铸造工艺管理标准 使用30级铸铁 铸铁的抗拉强度达30 000PSI 铸件在露天自然时效或人工失效处理 减少装配后的铸件变形 保证精度和耐用性保证铸件的质量 无铸造裂纹 沙眼 气孔 在铸件内部填充一些聚合物 提高机床的稳定性 16 比较 优点 有优良的设计和铸造工艺缺点 使用单一的铸铁材料制造床身 一些欧洲及日本的生产商使用高强度混凝土或大理石制造床身 高强度混凝土有更好的抗震性 大理石有更好的刚性和抗热变形能力 17 关于加工中心机床的重量与刚性 在企业的技术改造中 为提高竞争力 都把加工中心放在优先选择的地位 都希望用最少的投资获得精度高 功能强 运行可靠的机床 而用户在机床选型中 都会着重考虑到机床刚性这一重要因素 目前 在机加工行业 普遍存在着这样一种误解 认为机床的重量越大 刚性就越高 为了说明这个问题 首先来谈谈机床刚性这一概念 机床的刚性是机床的一个重要特征 它直接影响到生产率和加工精度 目前 对机床刚性的评价尚无可借鉴的标准 实际上 机床的刚性涉及到很多因素 如机床铸件的成份与结构 铸造工艺 铸件的加工工艺 主轴电机的功率与转矩 轴推力和进给力以及机床精度保持性等 机床的重量主要集中在所有的铸件上 它在机床刚性这一理念中 只占一小部分 18 谈到机床的重量 不知大家有没有注意到这样一种现象 那就是国产机床比台湾机床重 台湾机床比日本机床重 而日本机床又比欧美机床重 如果以机床重量来评价机床刚性的话 那欧美机床的刚性不就是最差的了 欧美机床为什么会比其它机床重量轻 因为它采用了一种欧美机床全新的设计理念 包括机床铸件结构设计 导轨 丝杆的选择 主轴功率 轴功率及独特的装配工艺 特别是针对机床铸件的设计及加工 首先 它们采用在铸铁中加入了硅 铝 镁 铜等合金元素的高强度铸铁 采用先进的 密烘 铸造技术成形各部分构件 使之达到高抗振性及高刚性 其吸震能力比普通铸铁高10倍 提高了机床的稳定性 机床的铸件采用最优化设计方法设计分布在机床内部的各类加强筋及床身 立柱 工