加工中心的结构

数控机床销售手册（2011.3版）

VCL850立式加工中心

一、机床结构、性能优势及用途

VCL850是南通科技在原有规格基础上自主开发的高档立式加工中心产品。与老款850规格加工中心相比，立柱改为马鞍型设计、加大了工作台尺寸和Y/Z向行程、放大了床身上分流槽、增加了铣头部件循环冷却装置、改进了排屑方式、提高了主关件的配置、使用了新型靓丽大罩，根据客户需要，可实现三轴全闭环控制及使用德国HEIDENHAIN高性能数控系统。使VCL850产品结构更合理、性能更优越、使用范围更广泛。

结构：VCL850立式加工中心采用十字型床鞍工作

台、立式主轴结构，主轴组整套从台湾进口，配套前四

后二轴承结构，主轴动刚度性能好，确保最佳的加工精度；铣头两侧设计有循环水冷却，减少了切削热变形对主轴加工精度的影响；马鞍型立柱设计，有助提高机床刚性；机床大件采用稠筋封闭式框架结构，刚性高，抗振性好，底座、立柱、铣头、十字滑台、工作台等基础件全部采用高强度铸铁，组织稳定，确保整机品质；合理的结构程度与加强筋的搭配，保证了基础件的高刚性；宽实的机床底座，箱型腔立柱、负荷全支撑的十字滑台可确保加工时的重负载能力。

性能：大件粗、精加工均在进口五面体加

数控机床销售手册（2011.3版）

VCL850立式加工中心

一、机床结构、性能优势及用途

VCL850是南通科技在原有规格基础上自主开发的高档立式加工中心产品。与老款850规格加工中心相比，立柱改为马鞍型设计、加大了工作台尺寸和Y/Z向行程、放大了床身上分流槽、增加了铣头部件循环冷却装置、改进了排屑方式、提高了主关件的配置、使用了新型靓丽大罩，根据客户需要，可实现三轴全闭环控制及使用德国HEIDENHAIN高性能数控系统。使VCL850产品结构更合理、性能更优越、使用范围更广泛。

结构：VCL850立式加工中心采用十字型床鞍工作

台、立式主轴结构，主轴组整套从台湾进口，配套前四

后二轴承结构，主轴动刚度性能好，确保最佳的加工精度；铣头两侧设计有循环水冷却，减少了切削热变形对主轴加工精度的影响；马鞍型立柱设计，有助提高机床刚性；机床大件采用稠筋封闭式框架结构，刚性高，抗振性好，底座、立柱、铣头、十字滑台、工作台等基础件全部采用高强度铸铁，组织稳定，确保整机品质；合理的结构程度与加强筋的搭配，保证了基础件的高刚性；宽实的机床底座，箱型腔立柱、负荷全支撑的十字滑台可确保加工时的重负载能力。

性能：大件粗、精加工均在进口五面体加

1 五轴联动数控加工中心的结构

五轴联动加工中心大多是3+2的结构,即ｘ,ｙ,ｚ三个直线运动轴加上分别围绕ｘ,ｙ,ｚ轴旋转的ａ,ｂ,ｃ三个旋转轴中的两个旋转轴组成。这样,从大的方面分类,就有ｘ,ｙ,ｚ,ａ,ｂ;ｘ,ｙ,ｚ,ａ,ｃ;ｘ,ｙ,ｚ,ｂ,ｃ三种形式;由二个旋转轴的组合形式来分,大体上有双转台式、转台加上摆头式和双摆头式三种形式。这三种结构形式由于物理上的原因,分别决定了机床的规格大小和加工对象的范围。其中,双转台结构的五轴联动机床由于在加工工件时工件需要在两个旋转方向运动,所以只适合加工小型零件,如小型整体涡轮、叶轮、小型精密模具等,由于结构最为简单,所以相对价格较为低廉,就应用来讲,这是数量最多的一类五轴联动数控机床(图1)。

图1 双转台式五轴联动机床加工(汽车大灯)模具

转台加上摆头式结构的五轴联动机床由于转台可以是ａ轴、ｂ轴或ｃ轴,摆头也是一样,可以分别是ａ轴、ｂ轴或ｃ轴,所以转台加上摆头式结构的五轴联动机床可以有各种不同的组合,以适应不同的加工对象,如加工汽轮发电机的叶片,需要ａ轴加上ｂ轴,其中ａ轴需要用尾座顶尖配合顶住工件,如果工件较长同时直径又细,则需要两头夹住并且拉伸工件来进行加工,当然这里一个必要条件是两个转台必须严

加工中心结构及附件

2.1.1 主传动系统

1.对加工中心主轴系统的要求

加工中心主轴系统主要由主轴动力、主轴传动、主轴组件等部分组成。由于加工中心相对一般的数控铣床来说必须具有更高的加工效率，更宽的使用范围，更高的加工精度，因此，它的主轴系统必须满足如下要求： (1)具有更大的调速范围并实现无级变速

(2)具有较高的精度与刚度，传动平稳，噪声低 (3)良好的抗振性和热稳定性 (4)具有刀具的自动夹紧功能 2.主轴电动机与传动

1）主轴电动机 加工中心常用的主轴电动机有交流调速和交流伺服电动机两种。交流调速电动机通过改变电动机的供电频率可以调整电动机的转速，这种电动机成本较低，但不能实现电动机轴的径向准确定位。交流伺服主轴电动机是一种高效能的主轴驱动电动机，这种电动机轴不但能实现任意径向的定位，还能以大转矩实现微小角度的转动。

2）主轴传动系统

低速主轴常采用齿轮变速机构或同步带构成主轴的传动系统，从而可增强主轴的驱动力矩，适应主轴传动系统性能与结构。

图2-1为VPl050加工中心的主轴传动结构。主轴转速范围为10 r/min～4000r/min。当滑移齿轮3处于下位时，主轴在10～1200r/min间可实

加工中心结构及附件

2.1.1 主传动系统

1.对加工中心主轴系统的要求

加工中心主轴系统主要由主轴动力、主轴传动、主轴组件等部分组成。由于加工中心相对一般的数控铣床来说必须具有更高的加工效率，更宽的使用范围，更高的加工精度，因此，它的主轴系统必须满足如下要求： (1)具有更大的调速范围并实现无级变速

(2)具有较高的精度与刚度，传动平稳，噪声低 (3)良好的抗振性和热稳定性 (4)具有刀具的自动夹紧功能 2.主轴电动机与传动

1）主轴电动机 加工中心常用的主轴电动机有交流调速和交流伺服电动机两种。交流调速电动机通过改变电动机的供电频率可以调整电动机的转速，这种电动机成本较低，但不能实现电动机轴的径向准确定位。交流伺服主轴电动机是一种高效能的主轴驱动电动机，这种电动机轴不但能实现任意径向的定位，还能以大转矩实现微小角度的转动。

2）主轴传动系统

低速主轴常采用齿轮变速机构或同步带构成主轴的传动系统，从而可增强主轴的驱动力矩，适应主轴传动系统性能与结构。

图2-1为VPl050加工中心的主轴传动结构。主轴转速范围为10 r/min～4000r/min。当滑移齿轮3处于下位时，主轴在10～1200r/min间可实

HA5C分度磁头

2003年1月 操作人员手册 安装HA5C 1．HAAS的 HA5C介绍 1．1描述

HAAS的HA5C数字分度磁头是一种全自动的、可编程的、旋转定位装置。这种装置由两个部分组成：一张夹持工件的机械工作台以及一个控制芯轴旋转的电子装置。通过把角运动编入控制器的内存，然后按下前面板上的“循环起动”按钮，就能够实现对工件的定位。 本装置专门设计用来在二次加工（譬如铣、钻和攻丝）中迅速对部件进行定位。本设备特别适用于自动机床，譬如数控铣床和自动化生产机床。通过您的设备即可激活遥控，且无需人员帮助，从而实现全自动操作。而且，一台装置可用于几种不同的机床，因此可以减少对多台装置的需求。 芯轴

通过一种专门接地的、自锁蜗杆和蜗轮装置就能够实现对芯轴的定位。把蜗杆连接到一个伺服马达上。您不再会受到24或者48位分度板的限制。简单的编程操作就可以很容易地解决奇数螺栓圆周和不均匀的钻孔间距问题。

控制器

可以对控制器进行编程，以按照（顺时针或者逆时针方向）来旋转芯轴，步骤尺寸从0.001到999.999度。内存中可存储99个不同步骤。此外，可以重复（或者循环）每一个步骤多达999次。控制器的内存是不易挥发，这样即使在切断电源时也可保存

西安文理学院机械电子工程系

本科毕业设计（论文）

题 目 加工中心自动换刀机构设计 专业班级 08级机电（2）班 学 号 08102080213 学生姓名 侯飞龙 指导教师 姚慧 设计所在单位 西安文理学院

2012年 2月

目录

目录

第1章 绪论 ................................................................................................................................................. 1

1.1 加工中心换刀机构设计的目的及意义 ....................................................................................... 1 1.2 加工中心换刀机构的发展现状 ..........

刀具的选择

以下介绍在本部门加工中心上加工模具零件常用刀具 1、面铣刀

在面铣时，由于铣刀和工件之间的关系，尺寸和位置是重要的因素。在选择刀具时，工件的宽度决定铣刀的直径。对于加工小件而言，一般刀具直径比工件大30%是比较理想的，但是机床功率和稳定性在许多情况下起决定作用。面铣常常需要几次走刀才能完成。

在优化铣削效果时，铣刀的刀片是另一个重要因素。在任何一次铣削时如果同时参加切削的刀片数多于一个是优点，但同时参加切削的刀片数太多就是缺点。在切削时每一个切削刃不可能同时切削，所要求的功率和参加切削的切削刃多少有关。就切屑形成过程，切削刃负载以及加工结果来说，铣刀相对于工件的位置起到了重要作用。在面铣时，用一把比切削宽度大约大30%的铣刀并且将铣刀位置在接近于工件的中心，那么切屑厚度变化不大。在切入切出的切屑厚度比在中心切削时的切削厚度稍稍薄一些。

相对于工件的进给方向和铣刀的旋转方向有两种方式：

第一种是顺铣，如图1所示。铣刀的旋转方向和切削的进给方向是相同的，在开始切削时铣刀就住工件并切下最后的切屑。

图1

第二种是逆铣，如图2所示。铣刀的旋转方向和切削的进给方向是相反的，铣刀在开始切削之前必须在工件上滑移一段，以切削厚度为零开始，

到切削结

第4章 加工中心工艺设计

4.1 加工中心的工艺特点

1. 加工中心的工艺特点

加工中心集铣、钻、镗、铰、攻螺纹等功能于一身，综合加工能力强。显著的工艺特点有如下一些：

(1)能减少工件的装夹次数，从而减少多次装夹带来的定位误差，提高加工精度； (2)能减少装卸工件的辅助时间，节省大量的专用和通用工艺装备，降低生产成本； (3)能减少机床数量，并相应减少操作工人，并节省占地面积； (4)能减少周转次数和运输工作量，缩短生产周期； (5)在制品数量少，简化了生产调度和管理；

(6)在进行工艺设计时要避免干涉问题；

(7)夹具必须能适应粗、精加工的要求，并且夹紧变形要尽可能的小； (8)切屑处理要及时；

(9)在将毛坯加工为成品的过程中，内应力因不能进行时效而难以消除；

(10)技术复杂，对使用、维修、管理要求较高，要求操作者具有较高的技术水平； (11)加工中心一次性投资大，还需配置其它辅助装置，如刀具预调设备、数控工具系统或三坐标测量机等，机床的加工工时费用高，如果零件选择不当，会增加加工成本；

(12)由于采用自动换刀和自动回转工作台进行多工位加工，决定了卧式加工中心只能进行悬臂加工，所以应尽量使用刚性好的刀具，并解决刀具的振动和稳定性问题

高速立式加工中心静动态特性

第32卷第03期2011年03月

煤矿机械

CoalMineMachinery

Vol.32No.03Mar.2011

高速立式加工中心静动态特性分析及结构改进*

徐金华1，毛志云

2，3

，孙峻峰3，高东强

2

（1.宁夏中卫大河机床有限责任公司，宁夏中卫755000；2.陕西科技大学机电工程学院，西安710021；3.许继集团有限公

司，河南许昌461000）

要：利用ANSYSWorkbench软件对高速立式加工中心整机进行静力学分析，得出了静变

形云图，经过分析找出了整机静刚度较弱的部位；对整机进行了模态分析，获得了特殊频段的固有频率和振型，并对各阶模态振型进行分析，找到了整机结构中动态特性薄弱环节。根据分析结果对整机结构进行改进，改进后整机的静、动态性能明显要优于原整机，为机床的优化设计和再制造设计打下了基础。

关键词：高速立式加工中心；静力学分析；模态分析

中图分类号：TG541文献标志码：A文章编号：1003－0794（2011）03－0169－03

摘

StaticandDynamicCharacteristicAnalysisandStructureImprovement

ofHigh－speedVerticalProcessing