数控锋铳床结构与应用

数控锋铳床结构与应用

项目任务：1.数控镇铁床的应用。

2.数控铳床的传动系统及功能部件的结构。

3.加工中心的布局和分类。

4.立式加工中心的传动系统及功能部件的结构。

5.卧式加工中心的传动系统及功能部件的结构。

6.加工中心知识拓展。

第一单元：模块一数控钱钱床的应用

模块二数控铁床

学习目标：1.了解数控铳床加工的典型案例。

2.熟悉数控铳床的应用范围。

3.了解加工中心加工的典型实例。

4.熟知加工中心的特点。

5.熟悉立式加工中心和卧式加工中心的应用范围。

6.熟知数控铳床的布局及分类。

7.了解XK5750数控铳床的主要技术参数。

教学重点：1.数控铳床加工的典型案例和应用范围。

2.加工中心加工的特点和典型加工实例。

3.立式加工中心和卧式加工中心的应用范围。

4.数控铳床的布局及分类。

教学难点：1.加工中心加工的典型实例。

2.立式加工中心和卧式加工中心的应用范围。

3.立、卧两用数控铳床的布局。

辅助教学：1.多媒体课件

2.微课

单元学时：2学时

教学过程：

模块一数控镀铳床的应用

一、数控铳床加工的典型案例

1.加工板类零件

图4”所示为典型的板类零件，主要加工平面、外轮廓、型腔及连接孔系等，适合采用

数控铳床进行加工，先粗加工、后精加工。

2.加工凸轮类零件

如图4-2所示零件为典型的圆盘凸轮零件，其毛坯为铸件，零件定位基准已加工完成，

本工序主要加工凸轮槽的内、外轮廓。该凸轮零件很适合在数控铳床上加T,先粗铳、后精

铳。

3.加工模具类零件

图4-3所示的餐盘凸模具为曲面轮廓，适合采用三轴联动的数控铳床加工，先进行粗加

工、后进行经精加工。

加工曲面轮廓，其精加工要选用球头铳刀。

二、数控铳床的应用范围

在机械制造业，数控件床用途广泛，可以加工各种平面、成型表面、螺旋槽、沟槽和孔,

也可以加工各种平面曲线轮廓和三维曲面轮廓，例如凸轮、模具、样板等零件。

通常数控铳床所加工的零件，在普通铳床上是难以加工或无法完成的。数控铳床适合应

用于一般机械加工、汽车制造、模具制造及航空航天领域。

三、加工中心加工的典型案例

1.加工箱体类零件

图4-4所示的零件属于箱体类零件，主要加工内容包括用铳刀加工平面、用伸刀加工孔

系和加工连接孔。通常箱体类零件工艺过程复杂且加工精度要求高，适于采用卧式加工中心

进行加工。

2.加工模具类零件

图4-5所示的连杆模具零件，加工内容包括铳削平面、分层诜削连杆外轮廓及孔加工等。

先进行粗加工、后进行经精加工，该零件适于采用立式加工中心加工。

3.加工曲面零件

图4-6所示的零件为钛合金材料人工膝关节，是较复杂的曲面类零件，其加工表面为三

维曲面，需要采用五轴联动的加工中心进行加工。

图4-5连杆锻造模具图4-6人工关节

4.加工整体叶轮

如图4-7所示的培尔顿式叶轮零件为整体叶轮，各叶片轮廓为三维曲面。加工过程中，

完成一个叶片的轮廓加工之后，工作台需要分度，再加工下一个叶片的轮廓。该零件适于采

用五轴联动的加工中心进行加工。

四、加工中心的特点及应用范围

加工中心又称为多工序自动换刀数控机床。

使用加工中心加工工件，可以缩短工件装夹、测量和机床调整等辅助工序时间，对于形

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加工经济性。

(-)加工中心的特点

1.工序高度集中

加工中心集中了钻床、铳床、馍床等金属切削设备的加工方法，能实现工件一次装夹后

的铳、镇、钻、较、钩、攻丝等多工序加工。对形状较复杂、精度要求高的单件加工或中小

批量生产更为适用。

2.工件•次安装自动完成多面加工

卧式加工中心一般带有自动分度回转工作台，工件一次安装后，可以自动完成多个平面

或多个角度位置的加工。

3.具备自动换刀装置

加工中心与数控铳床为主要区别是：具有储存加工所需刀具的刀库，且可通过刀具交换

装置实现自动换刀。

4.有的卧式加工中心配有交换工作台

中、大型卧式加工中心通常配置交换工作台，这样使得在机床进行加工的同时，在非工

作位置的工作台上可进行工件的装卸，可缩短辅助加工时间，提高生产率。

5.数控系统的控制功能强

加工中心可实现两轴以上的多轴联动控制，完成复杂曲面的加工；还具有工件与加工过

程图形显示、刀具破损报警、刀具寿命管理、故障自诊断、工件在线检测等各种辅助控制功

能，可保证产品的加工精度和质量。

(二)加工中心的应用范围

加工中心在机械制造领域承担着精密、复杂的多任务加T,按给定的工艺指令自动加工

出所需几何形状的工件，完成大量人工直接操作普通设备所不能胜任的加工任务，在现代化

机械制造工厂，加工中心的应用日益广泛。

1.立式加工中心的应用范围

立式加工中心装卡方便，便于操作，易于观察加工情况，调试程序容易，主要适用于加

图4-8XK5040A数控铳床的布局

(一)数控铳床的分类

数控铳床是一种用途广泛的数控键铳机床，常见的数控铳床有立式、卧式和立、卧两用

式三种布局。

1.立式数控铳床

(1)立式数控铳床的布局

立式数控诜床的结构特征是主轴轴线垂直于工作台面安装,它是数控铳床中数量最多的

一种，应用范围也最为广泛。小型立式数控铳床一般都采用如图4-9所示的升降台式布局;

中型立式数控诜床通常采用主轴头升降式布局，也称作数控床

身铳床，如图4-10所示。

一般三坐标立式数控铳床可控制三坐标联动加工，但也有

部分机床只能进行三坐标中的任意两个坐标联动加工，也称为

两轴半加工。

(2)立式数控铳床的坐标系

在数控机床坐标和运动方向命名时，为了统一坐标轴的正

方向，假定：在判定机床坐标系时，机床上的工件是不动的，

只有刀具相对工件做进给运动，以刀具运动的正方向来确定机

床坐标系的正方向。

立式数控铳床有X、Y、Z三个坐标，其坐标系如图4-11

所示。

图4-11立式数控铳床竺标系

2.卧式数控铳床

(I)卧式数控铳床的布局

卧式数控铳床的结构特征是主轴轴线平行于工作台

面安装。图4T2(a)所示为升降台式卧式数控铳床；图

4-12(b)所示为主轴升降式卧式数控铳床。

为了扩大加工范围和扩充功能，卧式数控铳床上可以

增加数控转盘或万能数控转盘未实现四坐标或五坐标加

工。

（2）卧式数控铳床的坐标系

图4T3所示为卧式数控铳床的坐标系，主轴Z轴是水平的，从刀具（主轴）向工件看时,

X坐标的正方向指向右边，Y坐标正方向指向上方，Z坐标正方向指向后方。

图4T3卧式数控铳床坐标系

3.立、卧两用数控铳末

立、卧两用数控铳床的主轴轴线方向可以转换，实现在一台机床上同时具备立式数控铳

床和卧式数控铳床的加工功能，但是主轴单元相对立式和卧式数控铳床主轴单元的结构要复

杂。该机床的使用范围更广、加工的适应性更强、选择加工对象的余地更大。

图474所示的XKA5750数控铳床就具备了立、卧两用功能。

立、卧两用数控铳床主轴方向的转换有手动和自动两种，对于具备数控万能主轴头的立、

卧两用数控铳床，其主轴头可以任意转换方向，能加工出与水平面呈各种不同角度的工件表

面。立式、卧式和立、卧两用式数控铳床在加工制造领域被应用广泛，除此之外还有数控仿

形铳床、数控工具铳床等。

5.数控龙门铳床

数控龙门铳床属于大型数控设备，可用于大中等尺寸、大中等质量的黑色金属和有色金

属的各种平面、曲面和孔的加工。图4T5所示为北京第一机床厂生产的数控龙门铳床。

数控龙门铳床适用于汽车、模具、航空航天、机床、印刷、轻纺等制造行业。

二、XKA5750数控铳床

（一）XKA5750数控洗床的用途、布局及技术参数

XKA5750型数控铳床又称为滑枕式数控铳床，它与一般的数控铳床的区别在于横向移动

由床身顶部的滑枕来完成，工作台只做纵向移动和升降台的垂向移动，滑枕前端装有力能铳

头。

1.XKA5750数控铳床的用途

XKA5750数控铳床是带有万能铳头且具备立、卧两用功能的数控铳床，可以实现三坐标

联动，滑枕前端的铳头具有互呈45°的两个回转面，主轴可在前半个球体范围调整到立式位

置、卧式位置或其他倾斜位置。因此，能够铳削具有复杂曲线轮廓的零件，例如样板、凸轮、

模具和叶片等零件。

2.XKA5750数控铳床的布局

XKA5750数控铳床的组成与布局如图4T6所示。

3.XKA5750数控铳床的主要技术参数

XKA5750数控铳床的主要技术参数见表4T。

第二单元：模块二数控铁床

模块三加工中心布局和分类

学习目标：1.掌握数控铳床主传动系统的组成及万能铳头结构。

2.掌握数控铳床进给传动系统的组成和X轴、Y轴传动结构。

3.熟知数控铳床升降台自动平衡装置的功用和工作过程。

4.掌握组成加工中心的主要部件。

5.掌握立式加工中心布局的结构特征。

6.掌握卧式加工中心布局的结构特征。

7.熟知加工中心的五种分类方式。

教学重点：1.数控铳床万能铳头结构。

2.数控铳床进给传动系统的组成和X轴、Y轴传动结构。

3.数控铳床升降台自动平衡装置的功用和工作过程。

4.立式加工中心、卧式加工中心的布局的结构特征。

5.加工中心的五种分类方式。

教学难点：1.数控铳床万能铳头结构。

2.数控铳床升降台自动平衡装置的功用和工作过程。

3.加工中心刀库的布局。

辅助教学：1.多媒体课件

2.微课

单元学时：2学时

教学过程：

模块二数控铳床

二、XKA5750数控诜床

（二）主传动系统与传动结构

1.主运动传动系统

XKA5750数控铳床的传动系统如图4-17所示。数控铳床的主运动是主轴的旋转运动，交

流主轴伺服电动机安装在滑枕的后部,通过传动比为1:2.4的•对弧齿同步齿形带轮传到滑

枕的水平轴I上，再经过万能铳头内33/34和26/25两对弧齿锥齿轮副，将运动传到主轴IV。

主轴的实际转速范围为50〜2500r/min。主轴转速低于625r/min时为恒转矩输出；主

轴转速为625—1875r/min时为恒功率输出。

2.万能铳头结构

图4T8所示为万能铳头的结构，图示状态主轴（IV）轴线垂直于工作台面。结合图4-18,

介绍：

（1）驱动主轴旋转

（2）主轴及传动轴的结构

（3）万能铳头立、臣、位置的转换

万能铳头的主轴IV可以分别绕传动轴II和传动轴IH转动0°〜45°,以调节主轴的方位。

主轴绕水平轴线和45°轴线转动的粽合结果，使铳头主轴在前半个球体范围内可处于立、卧

或其他倾斜位置。

（三）进给传动系统及传动装置

L进给传动系统

如图4T7所示，XKA5750数控铳床的进给运动包括工作台的X轴移动、滑枕的Y轴移动和

升降台的Z轴移动。轴和Y轴的进给运动分别由交流伺服电动机通过21/42的一对同步圆弧齿

形带轮，传动滚珠丝杠，由螺母分别带动工作台移动和滑枕移动。Z轴的进给运动由交流伺

服电动机通过28/56的一对同步齿形带轮彩运动传到轴VU,再经过一对弧齿锥齿轮传动垂直

滚珠丝杠，由螺母带动升降台移动。

2.X向工作台传动装置

X向工作台传动机构如图4T9所示，结合图4T9介绍X向工作台传动装置的结构。

3.Z向升降台传动及自动平衡装置

XKA5750数控铳床Z向升降台传动及自动平衡装置如图4-20所示。交流伺服电动机1经一

对齿形带轮2、3将运动传到传动轴VR,轴vn右端的弧齿隹齿轮7带动锥齿轮8使垂直滚珠丝杠

VIII旋转，使工作台上升或下降。

图4-20中轴IX的实际安装位置在水平面内，与轴VII的轴线呈90°,其右端为自动平衡装

置。由于滚珠丝杠无自锁功能，在一般情况下，垂直放置的滚珠丝杠会因部件的重力作用而

自动下落，所以必须有阻尼或锁紧机构。除驱动工作台升降运动的电动机带有制动器外，还

在传动机构中设置有自动平衡装置。该自动平衡装置•方面可以防止工作台因自重而下落，

另一方面还可以平衡工作台做升降运动时的驱动力。自动平衡装置主要由单向超越离合器及

自锁器组成。

结合图4-20介绍升降台自动平衡装置的_£作过程。

模块三加工中心布局和分类

一、加工中心的布局及特点

在实际生产中，数控铳床与加工中心应用十分广泛，这两种机床的工艺范围相近，例如

均可以实现铳削、镣削、钻削、攻丝等加工。但是，加工中心与数控铳床相比较，在机床的

布局、结构等方面有明显的区别及特点。

（1）全封闭防护且加工精度高。

（2）具备自动换刀系统，生产率高。

（3）工序高度集中，加工连续进行。

（4）至少有三个坐标轴，数控系统可控制多轴联动，加工能力强。

（5）操作者的劳动强度减轻。

（一）组成加工中心的主要部件

1.基础部件

基础部件一般指床身、立柱和工作台，它们是组成加工中心的结构基础，是铸铁件或焊

接的钢结构件，在加工中心中质量和体积最大。

2.主轴部件

主轴部件一般由主轴箱、主轴电机、主轴和主轴轴承等零件组成，其启动、停止和速度

变化等均由数控系统控制，并通过装在主轴上的刀具参与切削运动，是切削加工的功率输出

部件。

3.数控系统

单台加工中心的数控系统由数控装置、可编程序控制器、伺服驱动装置及电动机等部分

组成。它们是加工中心加工过程控制和执行顺序动作的控制中心.

4.自动换刀系统

自动换刀系统由刀库、机械手等部件组成，刀库是存放加工过程中所要使用的全部刀具

的装置。

5.辅助系统

辅助系统包括润滑、冷却、排屑、防护、液压和随机检测系统等。

6.自动托盘交换系统

为缩短非切削时间，有的加工中心配有两个自动交换工件的托盘，一个在工作台上加工,

另一个位于工作台外用于装卸工件。

（二）加工中心的布局

1.加工中心主轴的布局

加工中心主轴的布局有两种方式：主轴轴线平行于二作台面为卧式布局；主轴轴线垂直

于工作台面为立式布局。卧式布局的加工中心上具备回转工作台，可以进行分度运动，实现

了工件一次装夹完成多面、多工序加工。

2.加工中心刀库的布局

立式加工中心一般配置盘式刀库，刀库相对于机床的布局形式有两种。一种是刀库中刀

具的轴线平行于主轴轴线，主轴上的刀具与刀库中的刀具可直接进行交换；另一种是刀库中

的刀具轴线垂直主轴轴线，通过机械手交换主轴上刀具与刀库中刀具的位置。

卧式加工中心多配置徒式刀库，刀库的布局通常是可主机是分离的。图4-21所示为沈

阳机床股份有限公司生产出£16（）型卧式加工中心，立柱为龙门型封闭式结构，立柱可以沿

床身导轨纵向移动，工作台可以沿床身导轨横向移动。链式刀库与主机分离，采用落地式结

构安装在立柱的左侧。刀库相对主机的布局结构紧凑，有利于刀库中刀具数量的柔性化和提

高换刀速度。

二、加工中心的分类

现代加工中心机床单台的综合功能极强，而且不同类型的机床功能相互交叉，目前大致

按以卜.几种方式分类。

1.按主轴在加工时的空间位置分类

(1)卧式加工中心

卧式加工中心的主轴轴线为水平设置。卧式加工中心在布局上分为固定立柱式和固定工

作台式。图4-22(a)所示为固定立柱式卧式加工中心；图4-22(b)所示为固定工作台式

(也称为动柱式)卧式加工中心。

卧式加工中心一般具有3〜5个运动坐标，通常是三个直线运动坐标加一个回转运动坐

标，它能在工件一次装夹后完成除安装面和顶面以外的其余四个面的加工，特别适于加工箱

体类工件。

具备三个直线运动坐标加一个I可转运动坐的标卧式加工中心，其机床坐标系的命名与卧

式数控铳床的坐标系相同，见图4-13。

如图4-23所示的大型卧式加工中心一般配置交换工作台，使工件的装卸、调整时间与

切削加工时间重合，有效地提高了加工效率。

2.立式加工中心

立式加工中心主轴的轴线为垂直设置。如图4-24所示的立式加工中心多为固定立柱式,

工作台为十字滑台方式，一般具有三个直线运动坐标。

立式加工中心机床坐标系的命名与立式数控铳床的坐标系相同，见图4-1lo

(二)按功能特征分类

1.馍铳加工中心

锋铳加工中心以镇、铳加工为主，适用于加工箱体、壳体以及各种复杂零件的特殊曲线

和曲面轮廓的多工序加工。

2.钻削加工中心

钻削加工中心以钻削加工为主，刀库形式以转塔头形式为主。适用于中小零件的钻孔、

扩孔、较孔、攻丝及连续轮廓的铳削等多工序加工。

3.复合加工中心

更合加工中心除用各种刀具进行切削外，还可使用激光头进行打孔、清角，用磨头磨削

内孔，用智能化在线测量装置检测、仿形等。

3.按运动坐标数和联动轴数分类

加工中心的数控装置可实现多个坐标轴控制和多轴联动控制，因此还可以按运动坐标数

和联动轴数将加工中心分为三釉二联动、三轴三联动、四轴三联动、五轴四联动、五轴五联

动等。如图4-25所示为五轴联动加工中心，由主釉实现X、Y、Z三个移动坐标轴运功，工

作台双回转动实现B、C坐标轴运动（B轴摆动、C轴回转），且数控系统可以同时控制五

个坐标轴即五轴联动。

（四）按加工精度分类

加工中心按加工精度不同可分为普通加工中心和高精度加工中心。

1.普通加工中心

普通加工中心的分辨率为1Hm,最大进给速度为15〜25m/min,定位精度为10Pm

左右。

2.高精度加工中心

高精度加工中心的分辨率为0.1um,最大进给速度为15〜100m/min,定位精度为2P

m左右。对于定位精度为2〜1（）um的加工中心（以5Um较多），通常称为精密级加工中

心。

（五）按自动换刀装置分类

1.转塔头加工中心

转塔头加工中心有立式和卧式两种，采用转塔的转位来更换主轴头，以实现自动换刀。

卧式8轴转塔头的结构见图2-3U

2.无机械手换刀加工中心

无机械手换刀加工中心虽无机械手，但刀库中刀具的安装方向与主轴装刀方向一致，通

过刀库和主轴箱的配合实现换刀。

3.机械手换刀加工中心

机械手换刀加工中心自动换刀系统的结构多种多样，由于机械手卡爪可同时分别抓住刀

库上所选的刀具和主轴上的刀具，换刀时间短，并且选刀时间与机加工时间重合，所以得到

广泛应用。

第三单元：模块四立式加工中心

学习目标：1.掌握立式加工中心的用途。

2.掌握FV-800A立式加工中心主传动系统和主轴的传动结构。

3.掌握FV-800A立式加工中心进给传动运动和X轴的传动结构。

4.掌握盘式刀库的结构及换刀动作过程。

教学重点：1.立式加工中心主轴的传动结构。

2.立式加工中心进给运动X轴的传动结构。

3.盘式刀库的结构及换刀动作过程。

教学难点：1.立式加工中心主轴传动结构。

2.立式加工中心进给运动X轴的传动结构。

辅助教学：1.多媒体课件

2.微课

单元学时：2学时

教学过程：

模块四立式加工中心

一、用途、布局及技术参数

1.用途

在FV-800A立式加工中心上，工件一次装夹后，可以自动连续地完成铳、钻、较、扩、

惚、攻螺纹等多工序加工，适用于中小型板类、盘类、箱体类、模具等零件的多品种、小批

量和单一产品的成批生产。

2.布局

FV-800A立式加工中心的总体布局如图4-26。

4.FV-800A立式加工中心的主要技术参数

FV-800A立式加工中心的主要技术参数见表4-2.

FV-800A立式加工中心采用FANUC0iMA数控系统进行控制。

二、主传动系统及主轴箱结构

1.主运动传动系统

主轴电动机通过一对同步带轮将运动传递给主轴，使主轴可以在50〜8000r/min转速

范围内实现无级调速。

该电动机的功率、扭矩特性曲线如图4-27所示。

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图4-27功率、扭矩特性曲线

2.主轴箱结构

（1）主轴结构

图4-28所示为、FV-800A立式加工中心主轴箱结构简图。该主轴选择的轴承类型和配

置形式，能够满足主轴高速转动和承受较大轴向载荷的要求。

（2）主轴准停装置

机床的切削扭矩由主轴上的端面键来传递，每次机械手自动装取刀具时，必须保证刀柄

上的键槽对准主轴的端面漫，这就要求主轴具有准确的定位功能。为了满足主轴这一功能而

设计的装置称为主轴准停装置或主轴定向装置。FV-800A立式加工中心采用如图4-29所示

的电气式主轴准停装置，即采用磁力传感器检测定向。

主轴电动HI

图4-29电气式主轴准停装置

三、进给传动系统及传动装置

1.进给运动传动系统

FV-800A立式加工中心有'X轴、丫轴和z轴三个坐标轴的进给运动。x轴、丫轴和z轴

进给传动系统动分别由交流伺服电动机直接驱动滚珠丝左旋转，螺母带动工作台、鞍座或主

轴箱移动，实现x轴、丫轴和z轴的进给运动。

2.进给系统传动装置

FV-800A式加工中心X轴、y轴和Z轴的运动部件均采用滚动直线导轨支承。图4-30

所示为工作台的滚动直线导凯支承结构。

为了保证各轴的进给传动系统有较高的传动精度，电动机与滚珠丝杠间采用锥环无键联

轴器的连接结构。以X轴进给装置为例，结合图4-31分析电动机轴与滚珠丝杠之间的连接

结构。

四、自动换刀装置

FV-800A'工式加工中心的刀库为盘式刀库，能存储24把刀具。图4-32所示为刀库、机

械手与主轴的相对位置示意图。其动作过程如图4・33所示。

图4-33换刀装置

（1）刀套向下翻转90°

（2）机械手旋转90°

（3）刀具松开

（4）机械手拔刀

机械手下降，同时拔出刀库和主轴上的刀具。

（5）交换刀具位置

机械手带着两把刀具沿逆时针方向旋转180°,使主轴刀具与刀库刀具交换位置。

（6）机械手插刀

机械手上升，分别把刀具插入主轴锥孔和刀库的刀套中。

（7）刀具夹紧

刀具插入主轴锥孔后，刀具的自动夹紧机构夹紧刀具。

（8）驱动机械手旋转180°的液压缸复位

驱动机械手旋转180。的液压缸复位，为下次换刀做准备，而机械手无动作。

（9）机械手反转90°

机械手反转90°,回到原始位置。

（10）刀套向上翻转90°

刀套带着刀具向上翻转90°,为下一次选刀做准备。

第四单元：模块四卧式加工中心

学习目标：1.掌握卧式加工中心的用途。

2.掌握MH~630卧式加工中心主传动系统及主轴箱传动结构。

3.掌握MH-630卧式加工中心进给传动系统及X轴、Y轴的传动结构。

4.了解回转工作台的结构及动作过程。

5.熟知链式刀库的结构。

6.了解MH~630卧式加工中心机械手换刀过程。

教学重点：1.MH-630卧式加工中心主传动系统及主轴箱传动结构。

2.M1I-630卧式加工中心进给传动系统及X轴、Y轴的传动结构。

3.链式刀库的结构。

4.MH-630卧式加工中心机械手换刀过程。

教学难点：1.MH-630卧式加工中心主传动系统及主轴箱传动结构。

2.MH-630卧式加工中心进给传动系统及X轴、Y轴的传动结构。

3.链式刀库的结构。

4.MH-630卧式加工中心机械手换刀过程。

辅助教学：1.多媒体课件

2.微课

单元学时：2学时

教学过程：

一、机床的用途、布局及技术参数

1.机床的用途

卧式加工中心适用于箱体类零件及复杂零件的加工。卧式加工中心工艺性能好，工件安

装方便，利用分度工作台和回转工作台可以加工四个面或多个面。在卧式加工中心上可以进

行铳削、钻削、镶削等加工，卧式加工中心的刀库容量较大，能够完成较复杂的加工过程。

2.机床的主要参数

以MH-63O卧式加工中心为例介绍，其主要技术参数见表4-3。

3.机床的布局

如图4-34所示为外观及行程范围示意图。

二、主传动系统及主轴箱结构

1.主运动传动系统

主轴电动机通过齿轮传动将运动传递给主轴，使主轴可以在46〜4500r/min转速范围内

实现无极调速。

主轴电机采用卜ANUCAC#12s交流主轴电动机，该电动机连续运转时的最大输出功率

为UKWo电动机的功率-转速曲线如图4-35所示,主轴计算转速为I71i7min,其中在

46~171r/min转速范围内为恒扭矩区域；在171~4500r/min转速范围内为恒功率区域。

2.主轴箱

（1）主轴箱传动结构

图4-36为MH-63。卧式加工中心主轴箱结构简图。介绍主轴支承配置形式，该主轴选

择的轴承类型和配置形式，能够满足主轴高速转动和承受大的轴向载荷和径向载荷的要求。

主轴中可以通冷却液，采用可通冷却液的钻头进行深孔钻削时，可以达到较好的冷却效

果，保证孔的加工精度。

电动机经过齿轮变速机构带动主轴旋转，分为高速挡、中速挡和低速挡三个速度段。用

M43指令指定高速挡，对应的主轴转速为1536-4500r/min,由电动机到主轴的高速拦传动

路线为：主轴电动机一齿轮Z]-齿轮Z2—齿轮Z3-内齿轮Z6—齿轮Z7一齿轮ZI0：用M42指

令指定中速挡，对应的主轴转速为516〜154617min,中速挡传动路线为：主轴电动机一齿

轮Z|一齿轮Z2-齿轮Z3-齿轮Z4-齿轮Z5-齿轮Z7-齿轮Z10：用M41指令指定低速挡，对

应的主轴转速为46〜512r/min,低速挡传递路线为：主轴电动机一齿轮。一齿轮z?一齿轮

Z3f齿轮Z4f齿轮Z5f齿轮Z7f齿轮Z8f齿轮Z9。在每一个挡位中，主轴转速均可实现无级

变速，由指令S控制。

（2）主轴锁退刀机构

当主轴换刀时，主轴后端的锁退刀液压缸右腔通压力油，活塞推动拉杆向左移动，使拉

杆左端的锁刀爪放松刀柄，刀具脱离主轴鼻端;同时主轴内孔吹气以清洁刀套推拔孔及刀柄。

主轴刀具的锁紧由蝶形弹簧的弹性力作用将拉杆向右拉，并带动锁刀爪抓紧刀具柄端，使刀

具固定在主轴鼻端。

3.液压配重机构

如图4-37所示，该机床配重机构采用液压缸与链条组合方式，具有惯性小、系统稳定

性良好的特点，可确保配重机构的动作过程平稳。液压缸驱动动滑轮，滑轮组与链条带动主

轴箱，使主轴箱平衡，防止在运动过程中滚珠丝杠副承受主轴箱重力，以减少滚珠丝杠副的

磨损。

三、进给传动系统及传动装置

LX轴传动机构

X轴传动机构如图4-38所示。交流伺服电动机通过联轴器直接传动滚珠丝杠副，从而

带动工作台在导轨上进行左、右往复运动。X轴采用光学尺检测方式，减小系统误差，提高

系统精度。X轴行程为1000mm,为了避免工作台超出最大行程并确保安全，该机床设有零

位置检测机构，利用微动开关和定位块控制避免过行程。当工作台到达最大行程时，定位块

触及微动开关，微动开关将信号传至NC控制器，控制工作台停止，确保机床安全。机床开

机时，应将X轴返回参考点。

图4-38X轴传动结构示意图

2.y轴传动机构

y轴传动机构与X轴传动机构近似，如图4-39所示，交流伺服电动机通过联轴器直接

传动滚珠丝杠，螺母带匆主轴箱沿立柱导轨进行上、下往复运动。y轴行程为800mm,换

刀时，主轴箱应上升到换刀原点。

3.Z轴进给传动装置

Z轴传动装置与X轴传动装置近似，交流伺服电动机通过联轴器直接传动滚珠丝杠，螺

母带动立柱沿底座导轨向前或向后往复运动。机床开机后，应