数控机床 （模块四）数控镗铣床结构及应用

数控机床模块四数控镗铣床结构及应用

数控机床4.1

数控镗铣床的应用4.2

数控铣床4.3

加工中心布局和分类4.4

立式加工中心4.5卧式加工中心模块一数控镗铣床的应用4.1数控镗铣床的应用

一、数控镗铣床加工的典型案例

1.加工板类零件图示的零件为典型的板类零件，主要加工平面、孔系、型腔及外轮廓等，适合采用数控铣床加工。

图4-1板类零件4.1数控镗铣床的应用

2.加工凸轮类零件

图示圆盘槽形凸轮零件，毛坯为铸件，本序加工凸轮槽的内外轮廓，适合采用数控铣床加工。图4-2圆盘凸轮

3.加工模具类零件

如图所示的餐盘凸模具为曲面轮廓，适合采用三轴联动的数控铣床加工，先进行粗加工、后进行经精加工。

精加工要选用球

头铣刀，在加工过

程中，加工面与

球头铣刀始终为

点接触。触。4.1数控镗铣床的应用图4-3餐盘凸模4.1数控镗铣床的应用

二、数控铣床的应用范围

在机械制造业，数控铣床用途广泛，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。

数控铣床所加工的零件在普通铣床上是难以加工或无法完成的。数控铣床适合应用于一般机械加工、汽车制造、模具制造等领域。4.1数控镗铣床的应用

三、加工中心加工的典型案例

1.加工箱体类零件

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。

（a）图所示为使用端铣刀铣刀加工箱体平面。箱体零件端铣刀图4-4（a）4.1数控镗铣床的应用

1.加工箱体类零件

（b）图所示为使用镗刀加工孔系（c）图所示为加工连接孔

镗刀孔加工刀具图4-4（c）

图4-4（b）

4.1数控镗铣床的应用

2.加工模具类零件如图所示的连杆锻造模具零件，加工内容包括铣削平面、分层铣削连杆外轮廓及孔加工等。

先进行粗加工、后进行经精加工，需要使用多把铣削类和钻削类刀具。

该零件适于采用立式加工中心进行加工。

图4-5连杆锻造摸具4.1数控镗铣床的应用

3.加工曲面零件

如图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4-6人工膝关节

4.1数控镗铣床的应用4.加工整体叶轮如图所示整体叶轮，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加工中心进行加工。图4-7叶轮

4.1数控镗铣床的应用

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；是现代机械制造业中广泛使用的金属切削加工设备。

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。4.1数控镗铣床的应用

（一）

加工中心的特点1.工序高度集中2.工件一次安装自动完成多面加工3.具备自动换刀装置4.有的卧式加工中心配有交换工作台5.数控系统的控制功能强4.1数控镗铣床的应用

（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、复杂的多任务加工，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

主要适用于加工板类、盘类、模具及小型壳体类复杂零件。

2.卧式加工中心的应用范围

卧式加工中心适用于零件形状比较复杂和精度要求高的产品的批量生产，特别是箱体和复杂结构工件的加工。

3.多轴联动加工中心的应用范围多轴联动型加工中心可以完成复杂空间曲面的加工，例如加工复制空间曲面的叶轮转子、模具、刃具等。4.2数控铣床

一、数控铣床的布局及分类

（一）数控铣床的布局1.数控铣床的布局与结构特点

数控铣床与加工中心相比较，在布局与结构上有以下四个特点：

（1）机床外防护装置采用半封闭或全封闭防护。

（2）手动操作实现换刀功能，机床无自动换刀装置

（3）具有三个移动坐标轴，当使用数控回转

工作台附件时，可增加一个回转坐标轴。

（4）数控系统的控制功能多为三轴两联动或

三轴三联动。4.2数控铣床

（一）数控铣床的布局

图4-8所示为XK5040A数控铣床的布局。

纵向工作台、横向溜板安装在升降台上，由各轴伺服电动机驱动，完成X、Y、Z轴进给运动。图4-8XK5040A数控铣床4.2数控铣床

（二）数控铣床的分类

数控铣床是一种用途广泛的数控镗铣机床，常见的数控铣床有立式数控铣床、卧式数控铣床、立、卧两用数控铣床和数控龙门铣床。1.立式数控铣床

（1）立式数控铣床的布局

立式数控铣床的结构特征是主轴轴线垂直于工作台面安装，它是数控铣床中数量最多的一种，应用范围也最为广泛。4.2数控铣床

1.立式数控铣床（1）立式数控铣床的布局

小型立式数控铣床一般都采用如图4-9所示的升降台式布局。

主轴带着刀具旋转，铣头不运动，工作台可纵、横向移动，升降台可带着滑座和工作台垂直移动。

图4-9立式升降台数控铣床

4.2数控铣床

1.立式数控铣床

（1）立式数控铣床的布局

中型立式数控铣床通常采用主轴头升降式布局，也称作数控床身铣床，如图4-10所示，工作台采用十字滑台结构，工作台做纵向移动为X轴，滑座沿床身导轨横向移动Y轴。

中小型立式数控铣床结构简单，工件安装方便，加工过程便于操作者观察，但不便于排屑。

图4-10数控床身铣床4.2数控铣床

1.立式数控铣床

（2）立式数控铣床的坐标系

如图所示，X坐标正方向指向右边，Y坐标正方向指向后方，Z坐标正方向指向上方。

对于立式升降台数控铣床，由于主轴只做旋转运动，X、Y轴进给运动由工件的移动来实现，故坐标用+Xˊ、+Yˊ表示；Z轴进给运功是升降台的移动，属于第二坐标系，用+Wˊ表示。

图4-114.2数控铣床

2.卧式数控铣床

（1）卧式数控铣床的布局

卧式数控铣床的主轴轴线平行于工作台面安装。图（a）所示，为升降台式卧式数控铣床，铣刀轴支承在悬梁上，工作台纵向移动为X轴，滑座的横向移动为Z轴，升降台沿立柱导轨的垂直移动为Y轴。

图4-12（a）

4.2数控铣床

2.卧式数控铣床

（1）卧式数控铣床的布局

图（b）所示为主轴升降式卧式数控铣床。

为了扩大加工范围和

扩充加工功能，卧式控

铣床可以增加数控转盘或

万能数控转盘来实现

四坐标或五坐标加工。图4-12（b）4.2数控铣床

2.卧式数控铣床

（2）卧式数控铣床的坐标系

如图所示为卧式数控铣床的坐标系，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。

对于具备回转工作台的卧式数控铣床，工作台绕Y轴的回转为B轴，顺时针转动方向为B轴正方向，用+Bˊ表示。

图4-13卧式数控铣床坐标系

3.立、卧两用数控铣床

立、卧两用数控铣床的主轴方向可以更换，能达到在一台机床上既可以进行立式加工,又可以进行卧式加工的目的，使机床工艺范围更广、功能更全、选择加工的对象和余地更大。机床布局如图4-14所示。

特别适合生产批量小、品种较多的生产环境。

4.2数控铣床滑枕万能铣头工作台升降台操作台图4-14XKA5750数控铣床4.数控龙门铣床

数控龙门铣床属于大型数控设备，可用于大中型尺寸工件的平面、斜面、曲面和孔的加工。

数控龙门铣床外观如图4-15所示。

数控龙门铣床适用于汽车、模具、机床、印刷、轻纺等制造行业。4.2数控铣床图4-15数控龙门铣床

二、XKA5750数控铣床

（一）XKA5750数控铣床的用途、布局及技术参数

XKA5750型数控铣床又称为滑枕式数控铣床，它与一般的数控铣床的区别在于横向移动由床身顶部的滑枕来完成，而工作台只做纵向移动和升降台的垂向移动，滑枕前端装有万能铣头。因滑枕较长，故横向行程比滑座移动的铣床要大。4.2数控铣床（一）XKA5750数控铣床的用途、布局及技术参数

1.XKA5750型数控铣床的用途

XKA5750数控铣床是带有万能铣头且具备立、卧两用功能的数控铣床，可以实现三坐标联。

滑枕前端的铣头具有互呈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，该机床能够铣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。4.2数控铣床

2.XKA5750型数控铣床的布局

XKA5750型数控铣床布局如图所示。

滑枕前端的铣头具有互呈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。4.2数控铣床图4-16XKA5750数控铣床3．XK5750数控铣床的主要技术参数

工作台：

工作台尺寸1600mm×500mm

工作台最大纵向行程1200mm

滑枕最大横向行程700mm

工作台最大垂直行程500mm

主轴：主轴锥孔ISO50

主轴端面到工作台面距离50-550mm

主轴中心线至床身垂直导轨距离28-728mm

主轴转速范围50-2500rpm切削进给率：X轴、Y轴6-3000mm/mimZ轴3-1500mm/mim快速移动速度：X轴、Y轴6m/min；Z轴3m/min4.2数控铣床

3.XK5750数控铣床的主要技术参数电动机:主轴电动机功率11KWX轴电机扭矩9.3N·mY轴电机扭矩9.3N·mZ轴电机扭矩13N·m

润滑电动机功率60W

冷却电动机功率125W

数控系统：轴数3（可选4轴）同时控制轴数（联动轴数）3

最小设定单位0.001mm/0.0001英寸

4.2数控铣床

（二）主传动系统与传动结构

1.主运动传动系统

机床传动系统如图4-17所示

4.2数控铣床图4-17

（二）主传动系统与传动结构1.主运动传动系统

图示为XKA5750数控铣床的主传动系统，由11kW主轴电动机驱动，径一对弧齿同步齿形带轮传到水平轴Ⅰ上，再经万能铣头内33/34和26/25两对弧齿锥齿轮副，将运动传到主轴IV。4.2数控铣床

1.主运动传动系统主轴电动机的转速范围为120~6000r/min，主轴的实际转速范围为50~2500r/min。主轴转速在625r/min以下为恒转矩输出；主轴转速在625~1875r/min为恒功率输出。

主轴转速超过1875r/min输出功率下降，当主轴转速达到2500r/min时，输出功率下降到额定功率的1/3。4.2数控铣床

2.万能铣头结构

（1）驱动主轴旋转4.2数控铣床Ⅳ轴为主轴Ⅲ轴Ⅱ轴锥齿轮传动副锥齿轮传动副图4-18

2.万能铣头结构（2）主轴及传动轴的结构4.2数控铣床主轴前支承主轴后支承轴Ⅱ支承滚针轴承图4-18

（3）万能铣头立卧位置的转换主轴Ⅳ可以分别绕轴Ⅱ和轴Ⅲ转动0~45°，以调节主轴的方位。

4.2数控铣床轴Ⅳ为主轴轴Ⅲ图4-18轴Ⅱ

三、进给传动系统及传动装置

1.进给传动系统

图示为XKA5750数控铣床的进給传动系统工作台移动X轴滑枕移动Y轴升降台移动Z轴4.2数控铣床

2.X向工作台传动装置

X向工作台传动机构如图所示。4.2数控铣床图4-19X向工作台进给机构

2.X向工作台传动装置

滚珠丝杠两端采用角接触球轴承支承。如图4-19所示，右支承采用三个角接触轴承，其预紧力由轴承7、8的内、外圈轴向尺寸差实现。

4.2数控铣床图4-19局部

2.X向工作台传动装置

滚珠丝杠右支承预紧力调整方法：轴承外圈比内圈轴向尺寸稍短，通过螺母10经隔套压紧轴承内圈，用螺钉9经法兰盘12压紧轴承外圈，即产生预紧力。修磨垫片13的厚度

可控制预紧力的大小。。4.2数控铣床图4-19局部

隔套

3.Z向升降台传动及自动平衡装置XKA5750型数控铣床升降台传动及自动平衡装置如图所示。

4.2数控铣床图4-20三支承传动轴升降台自动平衡装置4.3加工中心的布局和分类

一、加工中心的布局及特点

在实际生产中，数控铣床与加工中心应用十分广泛，这两种机床的工艺范围相近，都可以实现铣削、镗削、钻削、攻丝等加工。而加工中心相对数控铣床在机床布局、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，生产效率高。

（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。

4.3加工中心的布局和分类

一、加工中心的布局及特点

（一）组成加工中心的主要部件

1.基础部件

基础部件包括床身、立柱和工作台等。

2.主轴部件由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零件组成。3.数控系统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.5.辅助系统

包括润滑、冷却、排屑、防护、液压等。

6.自动托盘交换系统为缩短非切削时间，有的加工中心配有托盘交换装置，实现一个工作台在机床加工区域工作，另一个工作台在加工区域外，用于装卸工件。4.3加工中心布局和分类

（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：

主轴卧式布局：主轴轴线平行于工作台面主轴立式布局：主轴轴线垂直于工作台面

主轴的卧式和立式布局形式，决定了机床的加工能力和应用范围。

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，如果配置数控回转工作台可以完成圆周进给运动。可实现了工件一次装夹完成多面、多工序加工。

4.3加工中心布局和分类

（二）加工中心的布局2.加工中心刀库的布局

立式加工中心一般配置盘式刀库。

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。4.3加工中心的布局和分类

2.加工中心刀库的布局

卧式加工中心多配置链式刀库，刀库的布局通常是与主机是分离的。如图所示HMC160

型卧式加工中心，其立柱为龙门型封闭式结构，链式刀库与主机分离，采用落地式结构安装在立柱的左侧。

该机床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。框式立柱链式刀库工作台换刀机械手图4-21链式刀库相对主机布局

二、加工中心的分类

（一）按主轴在加工时的空间位置分类

1.卧式加工中心

卧式加工中心在布局上分为固定立柱式和固定工作台式。（a）图所示为固定立柱式；图（b）所示为固定工作台式。

（b）（a）图4-22卧式加工中心4.3加工中心的布局和分类

（一）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，工件一次装夹后完成四个侧面的加工，特别适于加工箱体类工件。如图所示的大型卧式加工中心配置工作台交换装置，使工件的装卸、调整时间与切削加工时间重合。

4.3加工中心的布局和分类工作台交换装置图4-23

（一）按主轴在加工时的空间位置分类

2.立式加工中心其主轴的轴线为垂直设置，一般具有三个直线运动坐标，也可以在工作台上安装一个水平轴（第四轴）的数控回转台，用于加工螺旋线类的工件。

立式加工中心适合于加工盘类、套类、板类等工件。

立式加工中心机床坐标系的命名与立式数控铣床的坐标系相同4.3加工中心的布局和分类图4-24立式加工中心

（二）按功能特征分类

1.镗铣加工中心以镗、铣加工为主，适用于加工箱体、壳体以及各种杂零件的特殊曲线和曲面轮廓的多工序加工。“加工中心”一词一般就是特指镗铣加工中心。

2.钻削加工中心

以钻削加工为主，适用于中小零件钻孔、扩孔、铰孔、攻丝及连续轮廓的铣削。

3.复合加工中心该机床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。4.3加工中心的布局和分类

（三）按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：三轴二联动、三轴三联动、四轴三联动、五轴四联动、五轴五联动等。

图示为五轴联动加工中心，它具备三个移动坐标轴和两个转动坐标轴，其数控系统可以控制五个坐标轴联动。

4.3加工中心的布局和分类图4-25五轴联动加工中心双摆工作台

（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.普通加工中心的分辨率通常为1μm，最大进给速度为15～25m/min，定位精度为10μm左右。

2.高精度加工中心的分辨率为0.1μm，最大进给速度为15～100m/min，定位精度为2μm左右。

定位精度介于2～10μm之间的加工中心（以5μm较多），可称为精密级加工中心。4.3加工中心的布局和分类

（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，用转塔的转位来换主轴头，以实现自动换刀。主轴数一般为6～12个，换刀时间短，主轴转塔头定位精度要求较高。例如，钻削加工中心多采用转塔头式自动换刀装置。

2.无机械手换刀加工中心

无机械手换刀加工中心其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，在加工中心得到广泛应用。4.3加工中心的布局和分类4.4立式加工中心

一、JDVT600T_A15SH立式加工中心用途、布局及技术参数

1.用途

JDVT600T_A15SH立式加工中心可以进行钻孔、攻螺纹镗孔、铰孔、盘刀铣削、小刀具加工等，综合加工能力强。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

JDVT600T_A15SH立式加工中心的总体布局如图4-26所示。该立式加工中心为单立柱十字滑台结构，所配24刀位圆盘式刀库换刀效率高，机床内部空间较大，易于加装回转工作台实现多轴加工，易于配自动供料系统实现自动化生产。

4.4立式加工中心图4-26JDVT600T_A15SH立式加工中心布局4.4立式加工中心

产品型号JDVT600T_A15SH单位行程X轴×Y轴×Z轴600×400×340mm

工作台工作台尺寸（长×宽）830×400mmT型槽尺寸（槽宽×间距×槽数）12×20×5mm最大承重量300KgX/Y/Z轴运动定位精度0.005/0.005/0.005mmX/Y/Z轴重复定位精度0.0045/0.0045/0.0045mm

进料高度主轴端面至工作台面的最大高度526mm刀库最下端至工作台面的高度460mm

主轴型号JD150S-20-HA50/C

主轴直径Φ150mm转速范围0－20000r/min刀柄形式HA50

输出功率18Kw输出扭矩21.5Nm松刀气压0.52Mpa3.技术参数4.4立式加工中心刀库圆盘式刀库容量24把最大刀具直径Φ130mm换刀时间1.2s动力参数电源电压三相380V/50Hz

总电源容量17KVA进气量（不含冷却风冷）600-800L/min气压源0.52-0.65Mpa进给速度快速移动速度15m/min最高切削进给速度15m/min机床尺寸本体尺寸（不含电控柜、油箱等附件）1840×2300×2500mm整体尺寸（包括电控柜、油箱等附件）2300×2300×2500mm重量机床总重量（含电柜）5800Kg3.技术参数4.4立式加工中心

二、电主轴特点和结构

1.电主轴特点JD150S-20-HA50电主轴可以在0～20000r/min转速范围内实现无级调速，该电主轴的功率、扭矩特性曲线如图4-27所示。

图4-27功率、扭矩特性曲线4.4立式加工中心

1.电主轴特点

电主轴转速的范围为0～20000r/min，额定转速为8000r/min，其中在0～8000r/min转速范围内为恒扭矩区域；在8000～20000r/min转速范围内为恒功率区域。扭矩随主轴转速的升高而逐渐减小。在恒扭矩区域中，连续运转的最大扭矩为21.5N·m，电动机在30min超载时的最大输出扭矩为33N·m;在恒功率区域里，连续运转的最大功率为18kW，电动机在30min超载时的最大输出功率为28kW。

二、电主轴特点和结构4.4立式加工中心2.电主轴结构

图4-28所示为JDVT600T_A15SH立式加工中心电主轴的结构。电主轴中前轴承组1和后轴承组8分别安装于芯轴3前后两端，前轴承组1前端分别装有前端密封盖18和轴承压盖17对前轴承组1进行压紧和密封；同时后轴承组8的外侧安有后轴承座15，前端安装有预紧弹簧14，后端装有编码器齿轮13。在芯轴3内部安装有松拉刀机构7，由拉刀爪20、拉刀杆11、碟簧16等组成，通过松拉刀机构7的内部动作实现对刀柄19的夹紧或松开。在芯轴3的外侧安装有转子6，在转子6的外侧有固定在前套筒2内侧的定子5；并且在前套筒2的外侧设有冷却水道4，起到降温作用。

二、电主轴特点和结构4.4立式加工中心1-前轴承组2-前套筒3-芯轴4-冷却水道5-电机定子6-转子7-拉刀机构8-后轴承组9-松刀多级气缸10-后端密封盖11-拉刀杆12-后套筒13-编码器齿轮14-预紧弹簧15-后轴承座16-碟簧17-轴承压盖18-前端密封盖19-刀柄20-拉刀爪2.电主轴结构

前套筒2的后方依次与后轴承座15、后套筒12相连接，在后套筒12后方由后端密封盖10对其进行密封。在后端密封盖10前面与后套筒12内部装有一个松刀多级气缸9，为松拉刀机构提供动力。

二、电主轴特点和结构图4-28电主轴的结构4.4立式加工中心

三、进给传动系统及传动装置1．进给传动系统JDVT600T_A15SH立式加工中心有X轴、Y轴和Z轴三个坐标轴的进给运动，其中X轴的运动执行件为工作台；Y轴的运动执行件为鞍座；Z轴的运动执行件为主轴箱。X轴、Y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杠旋转，螺母带动工作台、鞍座或主轴箱移动，实现X轴、Y轴和Z轴的进给运动。4.4立式加工中心

三、进给传动系统及传动装置2．进给传动装置JDVT600T_A15SH立式加工中心X轴Y轴和Z轴的运动部件均采用滚动直线导轨支承。图4-29所示为X轴滚动直线导轨支承结构,滚动直线导轨副由导轨7与滑块3组成，滑块3固定安装在工作台1上,导轨7安装在座4的顶面，工作台沿导轨移动实现X轴方向的进给。图4-29滚动直线导轨支承结构1-作台2-螺母座3-滑块4-鞍座5-限位支架6-防撞缓冲垫7-导轨4.4立式加工中心

三、进给传动系统及传动装置2．进给传动装置为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联轴器以及弹性环的连接结构。如图4-30所示为X轴进给装置,交流服电动机1与滚珠丝杠5之间采用梅花形联轴器2及弹性环14连接,这种连接结构同心度好,传递动力平稳,加工工艺性好,安装与维修方便。滚珠丝杠左、右两端分别由一对角接触球轴承12和8支承,安装在丝杠左支座3内的角接触球轴承12由锁紧螺母13、轴承压盖4进行预紧:丝杠右支座11内的角接触球轴承8由锁紧螺母10、轴承压盖7进行预紧。螺母6的工作行程为600mm,如图4-29所示的限位支架5与防撞缓冲垫6起到超程保护作用防止滚珠丝杠与导轨受到冲击。图4-30X轴进给转动装置4.4立式加工中心

四、自动换刀装置JDVT600T_A15SH立式加工中心的刀库为盘式刀库,最多能存储24把刀具,图4-31所示为刀库、机械手与主轴的相对位置。加工中心自动换刀是连接两个工步的重要环节,当上一个工步完成以后,主轴2在定向位置,由机械手3进行刀库1与主轴2之间的刀具交换,其动作过程可以分解为10步。1-刀库；2-主轴；3-机械手；4-刀库防护罩图4-31刀库、机械手与主轴的相对位置4.4立式加工中心

四、自动换刀装置1.刀套向下翻转90°如图4-32所示,JDVT600T_A15SH立式加工中心的刀库2位于立柱左侧,刀具5在刀库中的安装方向与主轴3垂直。换刀之前,刀库将待换刀具送到换刀位置,一般选刀时刀库旋转的角度小于180°,之后把带有刀具的刀套向下翻转9o°,使得刀具轴线与主轴轴线平行。1—机械手;2—刀库;3—电主轴;4—刀柄;5—刀具图4-32换刀装置4.4立式加工中心2.机械手旋转90°在机床切削时，机械手1的手臂与主轴中心到换刀位置的刀具中心的连线呈90°，该位置为机械手的原始位置，机械手换刀的第一个动作是沿逆时针方向旋转90°（从主轴前端观察），两只手爪分别抓住刀库上和主轴上的刀柄4。3.刀具松开机械手抓住主轴刀具的刀柄后，主轴内部的刀具自动夹紧机构松开刀具。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。

四、自动换刀装置4.4立式加工中心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。

四、自动换刀装置4.4立式加工中心

四、自动换刀装置图4-33刀库换刀过程空间示意图刀库换刀过程如下:1.待机位置。2.等待主轴定位，旋转90°。3.待主轴夹爪松开信号ON,刀臂向下拉刀。4.刀臂向下拉刀后,旋转180换刀。5.当沿逆时针方向旋转180°后,刀套回刀动作,回刀信号确认后,完成一次换刀动作。6.机械手沿顺时针方向旋转90°后，回原点待机。4.5卧式加工中心1.用途

HM63TD卧式加工中心适用于箱体类零件及复杂零件的加工。其工艺性能好，工件安装方便，利用分度工作台或转工作台可以加工四个面或多个面。在加工过程中可以自动交换刀具，可一次装夹进行四个面的铣削、钻孔、扩孔、镗孔、铰削、攻螺纹多种工序。现代化的机床及控制理念体现在紧凑的结构设计，以保证高效率和高精度的单件或中小批量产品的加工要求。

一、HM63TD卧式加工中心用途、布局及技术参数4.5卧式加工中心序号项目单位参数备注HM63TD1工作台台面面积mm630×630

2工作台分度角°1°×360分度台0.001°数控台3工作台分度精度″6分度台10数控台4工作台回转重复分度精度″2分度台5数控台5T型槽（槽数×槽宽×间距）mm5×18×125

6工作台最大载荷kg1200

7工作台交换时间S20

8横向行程（X轴）工作台mm1000

9纵向行程（Y轴）立柱mm850

10垂向行程（Z轴）主轴箱mm900

2.技术参数4.5卧式加工中心11主轴端面到工作台中心的距离mm200～1100

12主轴中心线至工作台面的距离mm80～930

13X、Y、Z定位精度mm0.010

14X、Y、Z重复定位精度mm0.006

15主轴锥孔7:24BT50[BBT50*、CAT50*]

16主轴转速r/min20～4500配ZF减速箱17主轴电机功率kW15/18.5

18主轴最大扭矩N.m1050配ZF减速箱307皮带直联95.4直联主轴19进给电机驱动功率(X、Y、Z)kW3.0/3.0/3.0

20工作台回转电机驱动功率kW1.8/（进口回转台*4）

21快速进给速度(X、Y、Z)mm/min20000

22快速移动速度(X、Y、Z)mm/min1-10000

23最小设定单位mm0.001

2.技术参数4.5卧式加工中心24刀库容量把40[24/32/60/80*]括号内选配25刀具最大长度mm400

26最大刀具尺寸mmΦ125（相邻无刀Φ250）

27刀具最大重量kg25

28选刀方式

任选

29换刀时间（刀-刀）S4.75

30机床净重kg21000

31机床外形尺寸mm6880×4315×3330

32数控装置

FANUC-0i-MF

33机床电源总容量kVA55

2.技术参数4.5卧式加工中心3.机床布局（a）主视图（b）左视图图4-34卧式加工中心4.5卧式加工中心3.机床布局（c）后视图（d）外观图图4-34卧式加工中心4.5卧式加工中心二、主传动系统及主轴箱1.主传动系统主轴电动机与行星减速机由键连接经过同步带传送到主轴上,使主轴可以在0~4500r/min转速范围内实现无级调速。

主轴电动机采用FANUCβiIP30/8000交流主轴电动机，主电机在0～1000r/m转速范围内为恒扭矩区域，其连续运转的最大扭矩为236N·m，加速时最大扭矩为259N·m；在1000～3000r/min转速范围内为恒功率区域，连续运转最大输出功率为18.5kW，加速时最大功率为20.4kW。电动机的功率-转速曲线如图4-35所示。4.5卧式加工中心图4-35主轴电动机的功率、扭矩曲线4.5卧式加工中心2.主轴箱

HM63TD卧式加工中心主轴箱标准配置采用行星减速机,可增大主轴输出扭矩,将原有1:1的输出扭矩放大到1:5.5扭矩进行输出,两挡变速兼顾高速和低速大扭矩要求,提高切削能力。主轴箱传动结构如图4-36所示，主轴服电动机的输出轴与行星减速机输入轴连接,行星减速机输出轴经同步带传动主轴。机械手换刀时,打刀缸用于控制松开主轴上的刀具。二、主传动系统及主轴箱图4-36HM63TD主轴箱传动结构4.5卧式加工中心二、主传动系统及主轴箱图4-37行星减速机的结构2.主轴箱

图4-37所示为行星减速机的结构。行星减速机是数控机床运动控制系统中连接伺服电动机和主轴的一种机械传动装置,驱动轮毅1与主轴伺服电动机的输出轴相连接,中间端板2用于固定安装主轴伺服电动机。太阳轮6、齿圈7和行星轮架14构成行星减速机的传动机构。换挡拔叉17、换挡机构19和拨杆20配合动作实现行星减速机的变速换挡。1-驱动轮毂2-中间端板3、13-径向轴封4-轮毂轴承5-齿轮箱壳体6-太阳轮7-齿圈8-齿圈轴承9-轴承壳体10、11-输出轴承12-输出轴14-行星齿轮架15-止推轴承+碟形弹簧16-滑套17-换挡拔叉18-制动盘19-换挡机构20-拨杆21-过渡端板

4.5卧式加工中心

图4-38所示为HM63TD卧式加工中心的主轴部件结构。主轴服电动机12经行星减速机10和一组同步带轮9传动主轴3转。主轴前、后支承安装在主轴支承套筒6内主轴前支承由两组高精度角接触球轴承2和4组成,采用背对背安装方式,用以承受主轴的径向及轴向载荷,且2和4两组角接触球轴承出厂前,已经预设了预紧力。主轴装配前,需确保内隔套21和外隔套19的轴向尺寸等高。主轴部件装备过程中,主轴前支承的安装只需要依据轴承制造厂家推荐的锁紧力,将锁紧螺母5拧紧即可。主轴后支承为一对角接触球轴承7,背对背安装。主轴前、后支承的配置方式,能满足主轴高转速和承受较大轴向载荷的要求。二、主传动系统及主轴箱4.5卧式加工中心二、主传动系统及主轴箱1一前轴承挡环;2、4、7一角接触球轴承;3一主轴;5一锁紧螺母;6一主轴支承套简;8一固定套;9一同步带轮;10一行星减速机;11一锁退刀液压缸;12一主轴伺服电动机;13一主轴后挡块;14一蝶形弹簧;15一隔套;16、21一内隔套;17一拉杆;18一主轴箱体;19一外隔套;20一锁刀爪;22一主轴前端盖图4-38主轴部件结构4.5卧式加工中心

目前有些企业使用的卧式加工中心主轴电动机通过齿轮变速传动装置驱动主轴旋转，其主轴箱结构如图4-39所示。

主轴的前支承配了两组高精度角接触球轴承和一个双列短圆柱滚子轴承，前端轴承可以承受较大的轴向载荷和径向载荷，双列短圆柱滚子轴承只能承受径向载荷，形成主轴轴承为前4后2的布局方式。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。二、主传动系统及主轴箱4.5卧式加工中心

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

在每一挡位中主轴转速可实现无级变速，由指令S控制。二、主传动系统及主轴箱图4-39卧式加工中心主轴箱的结构4.5卧式加工中心

★用指令M43指定高速挡，对应转速范围1536～4500rpm传动路线为：主轴电动机-齿轮z1-齿轮z2-齿轮z3-内齿轮z6-齿轮z7-齿轮z10二、主传动系统及主轴箱图4-39卧式加工中心主轴箱的结构4.5卧式加工中心

★用指令M42指定中速挡，对应转速范围：516～1546rpm传动路线为：主轴电动机-齿轮z1-齿轮z2-齿轮z3-齿轮z4-齿轮z5-齿轮z7-齿轮z10

。二、主传动系统及主轴箱图4-