數(shù)控車床部件結(jié)構(gòu)分析
一、主機(jī)
主機(jī)是數(shù)控車床的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分,包括床身、主軸箱、刀架、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)等關(guān)鍵部件,承擔(dān)著機(jī)械動(dòng)作的執(zhí)行任務(wù)。
床身作為數(shù)控車床的支撐框架,通常采用優(yōu)質(zhì)鑄鐵或焊接鋼結(jié)構(gòu)制成,具有高強(qiáng)度和良好的穩(wěn)定性,確保機(jī)床在加工過(guò)程中不產(chǎn)生過(guò)大的振動(dòng)和變形。
床身結(jié)構(gòu)和導(dǎo)軌有多種形式,如水平床身、傾斜床身、水平床身斜滑鞍等。中小規(guī)格的數(shù)控車床采用傾斜床身和水平床身斜滑鞍較多,傾斜角度常見(jiàn)為45°、60°和75°。
主軸箱與主軸主軸箱安裝在床身的一端,內(nèi)部裝有主軸及主軸傳動(dòng)系統(tǒng)。主軸是帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)的主要部件,其轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向可通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)精確控制,以滿足不同加工需求。
主軸的回轉(zhuǎn)精度對(duì)加工零件的精度有重要影響,功率和回轉(zhuǎn)速度則影響加工效率。
刀架與自動(dòng)換刀裝置刀架用于安裝刀具,并可根據(jù)數(shù)控指令自動(dòng)調(diào)整至指定位置。數(shù)控車床的刀架分為轉(zhuǎn)塔式和排刀式兩大類。轉(zhuǎn)塔式刀架通過(guò)轉(zhuǎn)塔頭的旋轉(zhuǎn)、分度、定位實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀,是普遍采用的刀架形式。兩坐標(biāo)連續(xù)控制的數(shù)控車床一般采用6至12工位轉(zhuǎn)塔式刀架。
排刀式刀架主要用于小型數(shù)控車床,適用于短軸或套類零件加工。
自動(dòng)換刀裝置(ATC)能在加工過(guò)程中自動(dòng)更換刀具,提高加工效率和靈活性。
進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)包括X、Z軸方向的直線進(jìn)給系統(tǒng),通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠或直線導(dǎo)軌,實(shí)現(xiàn)刀具或工件在三維空間內(nèi)的精確定位和移動(dòng)。
橫向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)控制工件的徑向尺寸,縱向進(jìn)給裝置控制工件的軸向尺寸。
二、數(shù)控裝置
數(shù)控裝置是數(shù)控車床的核心控制部分,由計(jì)算機(jī)硬件和軟件組成,負(fù)責(zé)接收、解析編程指令,控制機(jī)床各部分的運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工。
功能從內(nèi)部存儲(chǔ)器中接受輸入裝置送來(lái)的數(shù)控加工程序,經(jīng)過(guò)編譯、運(yùn)算處理后,輸出控制信息和指令,控制機(jī)床的各部分工作。
具有人機(jī)交互界面,便于操作員輸入?yún)?shù)、監(jiān)控加工過(guò)程及調(diào)整加工策略。
組成包括I/O接口線路、控制器、運(yùn)算器和存儲(chǔ)器等。
三、伺服系統(tǒng)
伺服系統(tǒng)是數(shù)控車床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部分,保證運(yùn)動(dòng)精度,由伺服單元和驅(qū)動(dòng)裝置組成。
伺服單元是CNC和車床之間連接的環(huán)節(jié),將CNC裝置中的微弱信號(hào)放大,形成大功率驅(qū)動(dòng)裝置的信號(hào)。
根據(jù)接收指令的不同,分為脈沖式和模擬式。
驅(qū)動(dòng)裝置把由伺服單元擴(kuò)大的CNC信號(hào)編程機(jī)械運(yùn)動(dòng),通過(guò)簡(jiǎn)單的機(jī)械連接部件對(duì)車床進(jìn)行驅(qū)動(dòng),讓工作臺(tái)精確定位軌跡的相對(duì)運(yùn)動(dòng),最后按照要求加工出所需要的產(chǎn)品。
通常采用交流伺服電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu),在先進(jìn)的高速加工機(jī)床上已經(jīng)開(kāi)始使用直線電動(dòng)機(jī)。
四、輔助裝置
輔助裝置是數(shù)控車床的必要配套部件,用以保證數(shù)控車床的運(yùn)行,包括冷卻、潤(rùn)滑、排屑、照明、監(jiān)測(cè)等系統(tǒng)。
冷卻與潤(rùn)滑系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)在加工過(guò)程中提供冷卻液,降低刀具和工件的溫度,延長(zhǎng)使用壽命,并提高加工精度。
潤(rùn)滑系統(tǒng)對(duì)機(jī)床的關(guān)鍵部位進(jìn)行潤(rùn)滑,減少磨損。
排屑裝置清除加工過(guò)程中產(chǎn)生的切屑,保持工作區(qū)域清潔,提高生產(chǎn)效率。
其他輔助裝置如工件夾緊裝置、測(cè)量裝置等,雖非機(jī)床主體,但對(duì)于提高加工效率和加工質(zhì)量同樣至關(guān)重要。