为机床工具企业提供深度市场分析                     

用户名:   密码:         免费注册  |   申请VIP  |  

English  |   German  |   Japanese  |   添加收藏  |  
司宾太克
功能部件

车床 铣床 钻床 数控系统 加工中心 锻压机床 刨插拉床 螺纹加工机床 齿轮加工机床
磨床 镗床 刀具 功能部件 配件附件 检验测量 机床电器 特种加工 机器人

功能部件

电工电力 工程机械 航空航天 汽车 模具
仪器仪表 通用机械 轨道交通 船舶

搜索
热门关键字:

数控机床

 | 数控车床 | 数控系统 | 滚齿机 | 数控铣床 | 铣刀 | 主轴 | 立式加工中心 | 机器人
您现在的位置:功能部件网> 技术前沿>数控铣床工作台与床身设计
数控铣床工作台与床身设计
2018-12-13  来源: 中捷机床有限公司   作者:王 岩 郝宝珠




  
        摘 要:数控车床是对回转体进行加工的设备,它可以实现复杂的回转体加工,但是对于其他的复杂非回转体的零件,就不能用车床加工了,加工这种零件需要用到数控铣床,数控铣床具有智能化、加工多元化的特点,而近年来数控铣床的工作台发展也比较迅速,与以前相比加入了一些新的技术,提高了生产效率,使数控铣床的整体质量提高了很多,同时数控铣床的床身也得到了很大的提升,在床身的设计上注入了新的元素。
  
        关键词:数控铣床;工作台;床身设计
  
  
        1 、数控铣床
  
        数控铣床大多数是立式铣床,和车床一样也是主轴作旋转运动,而铣床之所以能加工复杂的工件,是因为数控铣床是可以作 x,y,z 三轴运动,也就是升降台式数控铣床。而数控铣床的设计上一般是需要通过这几个部分进行研究分析,分两个主要部分,一个是数控装置部分,另一个部分是机械部分,数控装置部分是数控铣床的系统,也就相当于人体的大脑,而机械部分就是数控铣床的机构组成部分,包括动力系统、导向装置、传动元件、机械机构等。
  
        在数控铣床的机械部分,对于铣床的主传动系统和齿轮设计,是最为重要的一部分,同时需要通过分析数控铣床的转速图和设计要求,最终绘制机械结构装配图,再将装配图拆分成零件图。

        2 、工作台
  
        工作台的设计上,需要从多方位进行设计,首先是对导轨的选择,对于工作台,它的要求需要工作台的定位精度高,不要有爬行现象,同时在传递效率上要高,所以工作台的导轨选择直线滚动导轨副。
  
        数控铣床的伺服电机与工作台连接,使工作台运动,需要通过丝杠螺母副进行连接,本工作台选取滚珠丝杠副,这样可以使工作台寿命长,精度高。
  
        为了使工作台的传动精度高,不应使工作台的移动速度过快,尽量减轻工作台轴上的扭转力,这样可以减轻工作台的颤动,减小工作台的惯量,所以选取联轴起到减速装置的作用,通过以下公式来对工作台或者工件折算到电机轴上的惯量:式中:Jw-惯量;S-丝杠的导程;M-工作台的质量。
  
        为了能更好的对工作台进行检查,需要对数控铣床工作台增加检测装置,检测装置可以选用开环也可以选用闭环控制系统,本工作台的检测系统采用闭环控制系统,安装光栅尺来对整个工作台进行监测。通过以上的设计分析最终绘制出整体工作台的方案图,如图1。
 
 
  

图 1 工作台总体方案示意图


        通过图中可以看出,人是主要控制者,电机通过接到控制信息,信号传给电机,伺服电动机启动,驱动电路控制步进电机,步进电机通过丝杠控制工作台作 x,y,z 方向直线运动。
  
        3 、床身设计
  
        床身作为数控铣床的一个支撑件,是最基础的部分,在对床身的要求上,要使床身的刚度比较大,能满足整个铣床的整体震动,能有太大的噪音,需要有一定的动态特性,同时数控铣床在工作时候排屑要顺畅,具有较好的工艺性。床身作为性能对整个数控铣床有着不小的影响,在床身的设计当中,数控铣床的床身强度是一个重要的指标,图 2 是数控铣床整体受力的模型,床身的重量又是占数控机床整体重量最大的部分,在数控铣床床身的设计上要将悬梁、机床整体、底座、升降台以及要加工零件的总质量相加起来,通过这个总质量来设计床身。

  
   
图 2 受力模型


        但在数控铣床的受力上并不是床身的重量对机床影响最大,数控铣床外载荷和机床工作时候切削力影响最大。床身的设计是通过对床身的受力分析,然后初步拟定设计方案和总体外形,再对这个设计方案进行核算,或者进行 CAD、3D 建模,如图 3,如果设计方案不合理,再进行修改,而对床身的材料设计上,要选择合理的材料,满足机床和设计要求,不能使用高成本材料,也不能选用太重的材料,数控铣床床身的材料选择灰铸铁,因为该材料的抗拉强度高,对于抗震性能高,可以吸震。

  

图 3 三维建模示意图
  
        数控铣床的床身制造上,采用铸造生产方法,因为铸造成本低,同时铸造的制造方法工艺性能好,对复杂的零件,异形零件都可以实现制造,但在铸造方法中也是分不同的方法,本次床身的设计上,采用砂型铸造方法。
  
        4 、结束语
  
        在机械设计专业,分析数据、查阅设计手册、参考期刊资料设计出新型设备,或者改善现有设备的性能,是设计环节最普遍也是最基础的能力,本数控铣床的设计中,就是采用对数控铣床的性能提升。伺服系统采用的步进电机,就是起到多元化驱动传动,像这样的性能改善,是对数控铣床精度以及自动化的提升,同时也会使设备及元件的寿命延长,但随之而来的也是有着成本上的提高,但可以设计出高品质的数控铣床。
















  

    投稿箱:
        如果您有机床行业、企业相关新闻稿件发表,或进行资讯合作,欢迎联系本网编辑部, 邮箱:skjcsc@vip.sina.com