各種立式、臥式、五軸加工中心各部分結(jié)構(gòu)的形式種類(lèi)及特點(diǎn)

CNC車(chē)床分為臥式和立式車(chē)床，還有就是簡(jiǎn)易數(shù)控車(chē)床。臥式數(shù)控車(chē)床，定義方式為主軸是水平放置，主要進(jìn)給軸有兩個(gè)軸X、Z，主軸前端以錐度端面定位聯(lián)結(jié)卡盤(pán)或車(chē)削夾具，卡盤(pán)及夾具需做嚴(yán)格的動(dòng)平衡，否則機(jī)床主軸會(huì)產(chǎn)生振顫?？ūP(pán)有液壓、手動(dòng)之分，有三爪、四爪、多爪和花盤(pán)等各個(gè)分類(lèi)。主軸與主軸電機(jī)的聯(lián)結(jié)方式基本上分為兩種，一、同步帶傳動(dòng)；二、齒輪箱傳動(dòng)。同步帶傳動(dòng)一般用于較小型的車(chē)床，為滿(mǎn)足機(jī)床切削的功率要求，電機(jī)功率會(huì)選擇大一些的；轉(zhuǎn)速一般會(huì)超過(guò)4000RPM，多用于要求轉(zhuǎn)速較高的有色金屬及較小的軸類(lèi)零件加工。齒輪箱傳動(dòng)多用于大型機(jī)臺(tái)，用戶(hù)的加工需要用到較大的切削扭力，或者客戶(hù)的加工要求是以車(chē)代磨的方式。轉(zhuǎn)速一般不會(huì)超過(guò)4000RPM，多用于重型切削或大型軸類(lèi)零件的加工。床身設(shè)計(jì)一般有:鞍型、方箱底座、30°斜背、45°斜背設(shè)計(jì)。刀塔部分，常見(jiàn)的形式有液壓、電動(dòng)刀塔兩種，刀位一般分10刀位和12刀位特大型機(jī)床除外，刀具接口有標(biāo)準(zhǔn)的刀方、圓柱接口也有Coromant的Capto接口。含有標(biāo)準(zhǔn)的切削液接口。應(yīng)用，此類(lèi)機(jī)床用途廣泛，涵蓋的行業(yè)很多。例如:汽車(chē)、摩托車(chē)工業(yè)的曲軸、凸輪軸、傳動(dòng)軸等零件；汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子；航空、航天用軸類(lèi)零件；機(jī)床行業(yè)的軸類(lèi)零件等等。立式數(shù)控車(chē)床，定義位主軸為垂直放置。主要進(jìn)給軸有兩個(gè)軸，主軸安裝介面以花盤(pán)為主。主軸箱同樣分兩種方式，因加工對(duì)象不同，主軸功率一般較大。床身設(shè)計(jì)為立式結(jié)構(gòu)，大型數(shù)控立車(chē)會(huì)做門(mén)型設(shè)計(jì)，方便加工。立車(chē)刀庫(kù)類(lèi)似加工中心刀庫(kù)，車(chē)削頭接口有BT或其它形式，可自動(dòng)換刀。應(yīng)用，此類(lèi)機(jī)床主要用于車(chē)削盤(pán)類(lèi)零件，例如:火車(chē)機(jī)車(chē)的車(chē)輪、方向架等；發(fā)電機(jī)組端蓋等；汽車(chē)、摩托車(chē)輪轂、剎車(chē)盤(pán)等…加工中心的種類(lèi)較多，有立式、臥式、龍門(mén)、落地鏜銑、多軸加工中心。臥式加工中心，目前國(guó)內(nèi)多見(jiàn)國(guó)外品牌，主軸水平放置，主軸轉(zhuǎn)速不同使用不同刀具接口，ISO40主軸轉(zhuǎn)速10000RPM以下一般選擇BT、ISO、DIN69871等，8000～15000RPM可以選擇BBT、HSK；15000RPM以上應(yīng)選擇HSK，CAPTO。ISO50主軸劃分方式為轉(zhuǎn)速6000RPM以下；6000～10000RPM；10000RPM以上。ISO4015000轉(zhuǎn)、ISO5010000RPM以上一般使用電主軸，即主軸就是電機(jī)轉(zhuǎn)子，功率較大，潤(rùn)滑采用油氣潤(rùn)滑。對(duì)于低轉(zhuǎn)速機(jī)床，電機(jī)采用同步帶聯(lián)結(jié)或齒輪箱聯(lián)結(jié)，也有直聯(lián)式結(jié)構(gòu)。機(jī)床結(jié)構(gòu)一般情況下分為兩種:正T型和倒T型，正T型結(jié)構(gòu)是X軸動(dòng)柱，倒T型結(jié)構(gòu)是Z軸動(dòng)柱。需要注意的是Y軸在工作臺(tái)面上有一段范圍是加工的盲區(qū)。工作臺(tái)形式一般標(biāo)準(zhǔn)為點(diǎn)陣螺孔臺(tái)面，也有使用T型槽的工作臺(tái)。雙工作臺(tái)，臺(tái)面小于800x800mm的采用旋轉(zhuǎn)式交換方式，臺(tái)面大于800X800mm采用直進(jìn)式交換方式。更大的臺(tái)面就只有一個(gè)工作臺(tái)。刀庫(kù)形式有刀盤(pán)式和鏈?zhǔn)浇粨Q臂方式，刀庫(kù)容量有60、80、120、160、180…可根據(jù)客戶(hù)需求選擇。應(yīng)用，此類(lèi)機(jī)床多用于加工汽車(chē)、摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋、變速器殼體；制動(dòng)鉗、制動(dòng)泵；箱體類(lèi)零部件；壓縮機(jī)的殼體；大型模具的模架、型腔較深的中大型模具…立式加工中心，主軸垂直放置，目前國(guó)內(nèi)有大量的臺(tái)灣產(chǎn)品及進(jìn)口歐美設(shè)備，也有相當(dāng)多的國(guó)產(chǎn)品牌在同一個(gè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，近兩年來(lái)有民營(yíng)企業(yè)也參與進(jìn)來(lái)，使此類(lèi)機(jī)床銷(xiāo)售市場(chǎng)成為國(guó)內(nèi)最競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)。每年國(guó)內(nèi)需求量約為4500～5000臺(tái)。機(jī)床主軸接口的劃分方式與臥式加工中心基本相同。機(jī)床結(jié)構(gòu)從側(cè)面看為C型結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)只適合Y軸小于1200mm，如大于此數(shù)值，因主軸頭部懸伸過(guò)長(zhǎng)，會(huì)造成主軸頭部剛性不足，在加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生振顫現(xiàn)象，所以一般情況下可以看到X軸行程較大的立式加工中心，Y向行程較大的很少看到。從軸向運(yùn)動(dòng)方式來(lái)區(qū)分的話，大至分為定柱式、動(dòng)柱式和全動(dòng)柱式。定柱式為傳統(tǒng)機(jī)床結(jié)構(gòu)，立柱固定于底座之上，X軸Y軸相互垂直重疊安裝與立柱前面。此種方式對(duì)機(jī)床的三軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率要求不高，軸向運(yùn)動(dòng)對(duì)機(jī)床的控制系統(tǒng)有較迅速的相應(yīng)，比較容易解決機(jī)床爬行問(wèn)題。動(dòng)柱式為工作臺(tái)只做X或Y向運(yùn)動(dòng)，相應(yīng)的立柱會(huì)做Y或X向運(yùn)動(dòng)。這種設(shè)計(jì)方式對(duì)立柱的驅(qū)動(dòng)電機(jī)有較大的功率要求。全動(dòng)柱式設(shè)計(jì)為工作臺(tái)固定，立柱固定于X、Y軸上，此種結(jié)構(gòu)對(duì)X、Y軸的驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率要求較大，所以機(jī)床相對(duì)較小，一般多會(huì)安裝雙工作臺(tái)，可以附加旋轉(zhuǎn)交換工作臺(tái)。機(jī)床刀庫(kù)多見(jiàn)斗笠式和雙向換刀臂方式，也有頭部圓盤(pán)式換刀方式。斗笠式換刀一般用于對(duì)換刀頻率、換刀時(shí)間要求不高的加工，雙向換刀臂的刀庫(kù)換刀速度快，刀具重量可以用到較大。頭部圓盤(pán)式換刀方式對(duì)機(jī)床要求較高，多用于進(jìn)口高級(jí)立式加工中心，如設(shè)計(jì)合理，換刀效率極高。工作臺(tái)有點(diǎn)陣式螺孔和T型槽兩種類(lèi)型，針對(duì)大批量的零部件生產(chǎn)，小型機(jī)床也可以選配交換工作臺(tái)。交換方式有旋轉(zhuǎn)式和直進(jìn)式，直進(jìn)式中分齒輪齒條和油壓驅(qū)動(dòng)擺臂兩種方式。應(yīng)用，此類(lèi)機(jī)床為泛用型機(jī)床的代表，它廣泛應(yīng)用于涉及到金屬切削領(lǐng)域的各行各業(yè)，隨著工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)方式向多品種小批量的生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變，此類(lèi)機(jī)床需求量會(huì)不斷攀升，眾多機(jī)床廠商甚至為了適應(yīng)市場(chǎng)需求對(duì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)機(jī)化改造，接受非標(biāo)定制。龍門(mén)型加工中心，此類(lèi)機(jī)床的定義為機(jī)床主軸立式放置。主軸劃分方式與臥式加工中心相同。機(jī)床結(jié)構(gòu)，機(jī)床立柱為雙立柱，Y軸為橫梁，與立柱成門(mén)型結(jié)構(gòu)，Z軸與主軸箱一起沿門(mén)型橫梁移動(dòng)，此類(lèi)設(shè)備因是門(mén)型結(jié)構(gòu)，所以機(jī)床的Y軸行程可以做到很大，解決了立式加工中心Y軸行程局限。此類(lèi)機(jī)床從X軸行程600mm到幾十米，行程跨度極大，如在主軸頭部安裝角度頭，機(jī)床就稱(chēng)為龍門(mén)五面體加工機(jī)，可以做到一次裝夾加工五面。對(duì)大型設(shè)備的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)件的加工精度有很好的保障。相對(duì)小型的機(jī)器，工作臺(tái)可移動(dòng)，使用T型槽。大型機(jī)床為定工作臺(tái)，立柱移動(dòng)，也是使用T型槽。刀庫(kù)，機(jī)床刀庫(kù)在機(jī)床側(cè)面，一般是鏈?zhǔn)降稁?kù)，換刀臂換刀。特殊的是角度頭也可以自動(dòng)更換。應(yīng)用，龍門(mén)機(jī)床多用在需要大型零件加工的場(chǎng)所，如:造船工業(yè)結(jié)構(gòu)件的加工，機(jī)床業(yè)基礎(chǔ)件的加工，汽車(chē)業(yè)覆蓋件模具的加工，大型水壓機(jī)模具的加工，紡織機(jī)械行業(yè)大型機(jī)架的加工等等，因門(mén)型結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在小型高精度模具加工中也會(huì)選擇此類(lèi)結(jié)構(gòu)，如加工電腦接插件模具，樹(shù)脂鏡片注塑模具等等。落地鏜銑床，此類(lèi)機(jī)床為臥式主軸，主軸功率一般很大，采用齒輪箱傳動(dòng)，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速不會(huì)太高。主軸接口多用ISO的接口形式。機(jī)床結(jié)構(gòu)，機(jī)床同樣根據(jù)X軸行程大小不同制造成定柱式和動(dòng)柱式，機(jī)床Y軸滑軌裝于立柱側(cè)面；Z軸側(cè)掛于立柱側(cè)面，因其形狀頗似枕頭，故稱(chēng)之為滑枕，在滑枕內(nèi)有一可伸出、縮進(jìn)的主軸頭，稱(chēng)之為W軸，軸徑較細(xì)，行程比Z軸行程略小。這種結(jié)構(gòu)主要解決了在機(jī)械加工中，很多零件是較為深孔或干涉較多的難加工問(wèn)題。小型機(jī)床的工作臺(tái)是T型槽結(jié)構(gòu)，因工作臺(tái)較小，所以有的機(jī)床工作臺(tái)可以分度。大型機(jī)床工作臺(tái)為定工作臺(tái)，立柱移動(dòng)。落地鏜銑床一般不裝刀庫(kù)，也有用戶(hù)裝刀庫(kù)，但刀庫(kù)裝刀數(shù)量不多。應(yīng)用，此類(lèi)機(jī)床多用于難加工的大型機(jī)架類(lèi)零件，要求主軸懸伸較長(zhǎng)。例如:一些機(jī)器的主軸箱的加工，大型船用發(fā)動(dòng)機(jī)的加工等等。多軸加工中心，此類(lèi)機(jī)床驅(qū)動(dòng)軸多為五軸或以上軸數(shù)，國(guó)內(nèi)目前所見(jiàn)多為歐洲產(chǎn)品。機(jī)床一般較小，功率大小一般。主軸接口一般采用HSK、CAPTO形式。主軸轉(zhuǎn)速較高，一般在10000RPM以上。機(jī)床結(jié)構(gòu)，以五軸機(jī)床為例，此種機(jī)床主結(jié)構(gòu)類(lèi)似于立式加工中心的結(jié)構(gòu)，一般機(jī)床較小，除正常的X、Y、Z三軸外還有旋轉(zhuǎn)軸，A、B、C軸，常見(jiàn)的有工作臺(tái)可沿X、Y平面B軸，Y、Z平面A軸同時(shí)旋轉(zhuǎn)做千分之一分度，立柱為全動(dòng)柱形式；或者，工作臺(tái)可沿X、Y平面，主軸沿X、Z平面C軸在一定角度內(nèi)連續(xù)擺動(dòng)。 這樣可以根據(jù)不同的加工需要，選擇不同聯(lián)動(dòng)軸的機(jī)床。工作臺(tái)一般為圓形，成十字花盤(pán)結(jié)構(gòu)，便于裝夾被加工零件。刀庫(kù)，多見(jiàn)雙向換刀臂結(jié)構(gòu)。應(yīng)用，此類(lèi)機(jī)床多用于高精密機(jī)床零部件的加工，特別是針對(duì)有復(fù)雜曲面的零件加工，可以有很好的效果。例如:航空、航天工業(yè)中飛機(jī)、火箭的零部件，兵器工業(yè)的常規(guī)武器零部件；飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的葉輪，各類(lèi)發(fā)電機(jī)組的動(dòng)力葉輪的加工等等。多功能機(jī)床，常見(jiàn)的有車(chē)銑復(fù)合加工機(jī)床、車(chē)削中心和特殊用途機(jī)床。車(chē)銑復(fù)合加工中心，主軸部分有臥式的車(chē)床軸，結(jié)構(gòu)與車(chē)床主軸類(lèi)似，可做普通車(chē)削主軸應(yīng)用，功率較大，車(chē)床軸上安裝有分度裝置，可進(jìn)行千分之一度連續(xù)分度，類(lèi)似于CNC轉(zhuǎn)臺(tái)的共用。另外機(jī)床還安裝有一銑主軸，一般刀具接口為BT、HSK、CAPTO等，可做普通銑削主軸使用，功率等級(jí)一般略小于立式加工中心。刀具通過(guò)主柄轉(zhuǎn)接可安裝車(chē)削刀具、旋轉(zhuǎn)刀具，銑削軸可沿幾個(gè)方向移動(dòng)X、Y、Z。一般車(chē)銑復(fù)合機(jī)床，安裝車(chē)銑軸，也有機(jī)床同時(shí)加裝車(chē)削通用刀塔，即機(jī)床同時(shí)會(huì)安裝車(chē)刀塔和雙向換刀臂刀庫(kù)。可根據(jù)不同的加工需求選擇不同的刀塔或銑削軸加工。應(yīng)用，該類(lèi)機(jī)床因價(jià)格較為昂貴且技術(shù)含量較高，目前國(guó)內(nèi)所見(jiàn)大部分為國(guó)外產(chǎn)品，主要用于復(fù)雜軸類(lèi)零件的加工上，減少了復(fù)雜軸類(lèi)零件加工的裝夾次數(shù)，有效保證了零部件的加工精度。例如:槍支中的槍栓部件、紡織機(jī)械中的紡絲軸、飛機(jī)的起落架軸等等。車(chē)削中心，主軸和車(chē)銑復(fù)合機(jī)床具有同樣的結(jié)構(gòu)功能，作為主切削軸，軸電機(jī)功率較大。機(jī)床沒(méi)有銑削軸。刀塔，此類(lèi)機(jī)床刀塔稱(chēng)為動(dòng)力刀塔，即刀塔內(nèi)含有動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，除使用普通車(chē)削刀具外，還可以通過(guò)安裝動(dòng)力刀頭安裝銑削刀具，但因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的限制，動(dòng)力刀塔的功率都偏小，只能做小量的銑削工作，并且機(jī)床有的沒(méi)有Y軸，即使安裝有Y軸，軸向精度也較差。應(yīng)用，此類(lèi)機(jī)床介于CNC車(chē)床和車(chē)銑復(fù)合加工機(jī)床之間，在車(chē)銑復(fù)合機(jī)床成熟應(yīng)用之前一直用來(lái)加工復(fù)雜軸類(lèi)零件，但因其應(yīng)用上的局限性，目前已逐漸被車(chē)銑復(fù)合機(jī)床所代替，一般被用來(lái)加工復(fù)雜但精度要求不高的小型零部件。例如:汽車(chē)轉(zhuǎn)向節(jié)球頭保持架等等。特殊用途機(jī)床，簡(jiǎn)單講一下，目前還有多立柱機(jī)床，多主軸機(jī)床和利用模糊控制理論來(lái)控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)的新型機(jī)床。多立柱機(jī)床顧名思義即機(jī)床有多個(gè)立柱，可同時(shí)對(duì)零件進(jìn)行加工，例如:上海磁懸浮的軌道梁，因其單個(gè)軌道梁就有60m長(zhǎng)，但因磁浮列車(chē)高速運(yùn)行時(shí)在轉(zhuǎn)彎的時(shí)候?qū)壍赖倪\(yùn)動(dòng)曲面要求很高。所以就有了專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的軌道加工機(jī)。多主軸機(jī)床，目前有雙主軸加工中心，雙主軸雙刀塔車(chē)床等金屬切削機(jī)床，多用于大批量生產(chǎn)時(shí)使用。模糊控制運(yùn)動(dòng)的機(jī)床，目前運(yùn)用較少，從直觀上看機(jī)床的主軸即運(yùn)動(dòng)軸象一個(gè)六腳的蜘蛛，可自由旋轉(zhuǎn)加工。可以參見(jiàn)COROMANT圖像資料。機(jī)床分類(lèi)可見(jiàn)投影。數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)的好壞直接影響模具的加工精度，對(duì)刀具的使用也至關(guān)重要。目前大多數(shù)機(jī)床廠商都使用SIEMENS、FANUC的數(shù)控系統(tǒng)，即使有的廠家沒(méi)有打出這兩家的商標(biāo)，實(shí)際上他們也是使用數(shù)控系統(tǒng)廠家的基礎(chǔ)模塊，在增加了與機(jī)床相匹配的二次開(kāi)發(fā)的數(shù)控功能之后，取了自己的名字推向市場(chǎng)。數(shù)控系統(tǒng)的計(jì)算功能直接影響機(jī)床的運(yùn)動(dòng)控制精度。如，機(jī)床在加工模具的過(guò)程中，軸向運(yùn)動(dòng)的控制精度和運(yùn)動(dòng)的順暢性至關(guān)重要，這需要控制系統(tǒng)有很高的計(jì)算能力。如果機(jī)床在加工模具的時(shí)候，加減速和轉(zhuǎn)角加減速對(duì)正確描述加工路徑非常重要，解決好這兩個(gè)難題，加工出的模具曲面才會(huì)最接近理論值。而我們刀具在平滑、穩(wěn)定、均勻的切削使用環(huán)境中才可以減少磨損、保持精度。