LEADWELL-V50L加工中心裝配工藝優(yōu)化及排屑裝置設(shè)計目錄摘要 Ⅰ目錄 Ⅲ1引言 11.1研究背景及意義 11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 11.3主要研究內(nèi)容 22LEADWELLV50L型立式加工中心 32.1加工中心簡介 32.2加工中心的特點 43數(shù)控加工中心裝配工藝分析 63.1底座水平調(diào)整 63.2線軌裝配與測量工藝 73.3鞍座與底座配合、工作臺與鞍座配合 93.4動態(tài)精度測量 103.4.1動態(tài)水平測量 113.4.2工作臺平面度測量 113.4.3鞍座直角度測量 133.4.4工作臺T型槽測量 143.5絲杠的安裝及精度測量 143.5.1傳動座與尾端座裝配 143.5.2絲杠裝配與精度測量 163.6螺帽座校正 193.7立柱裝配及精度測量 203.8現(xiàn)存裝配問題分析與工藝優(yōu)化 223.8.1工作臺平行度測量 223.8.2底座與立柱配合面刮研 234LEADWELLV50L排屑裝置的優(yōu)化設(shè)計分析 254.1LEADWELLV50L現(xiàn)有排屑裝置 254.1.1現(xiàn)有問題 254.1.2改善措施 264.2LEADWELLV50L排屑機選擇 264.3排屑機構(gòu)的設(shè)備選型與控制系統(tǒng)設(shè)計 274.3.1電機選型 274.3.2主要電器元件選型 284.3.3排屑系統(tǒng)的工作原理 304.3.4排屑系統(tǒng)梯形圖設(shè)計 304.3.5排屑系統(tǒng)電氣控制原理圖設(shè)計 324.3.6排屑裝置重新選配后的作用 335結(jié)論與展望 345.1結(jié)論 345.2研究展望 34參考文獻 351引言1.1研究背景及意義長期以來，我國設(shè)計生產(chǎn)的數(shù)控機床主要局限于低端產(chǎn)品，高性能數(shù)控機床主要依賴進口。數(shù)控機床是集機床、電、液、氣、光等跨學(xué)科技術(shù)為一體的現(xiàn)代自動化機床。對數(shù)控機床進行有效的研究需要深入、集中、多學(xué)科的復(fù)雜分析[1-2]。目前國內(nèi)對數(shù)控機床的研究主要集中在高速、高精密、多軸加工等方面，對機床的精度保持性和可靠性的重視不夠。雖然裝配對產(chǎn)品的可靠性有很大的影響，但國內(nèi)機床企業(yè)的研究人員和技術(shù)人員對裝配工作的重視程度往往不夠，對裝配技術(shù)的研究也很少，更多的是關(guān)注產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)和加工工藝技術(shù)。這就導(dǎo)致了雖然國產(chǎn)數(shù)控機床零件的質(zhì)量很高，但組裝產(chǎn)品的生產(chǎn)率和可靠性都比較低，這極大地影響了中國數(shù)控機床的市場競爭力[3]。所以數(shù)控機床的裝配過程不僅決定著數(shù)控加工技術(shù)水平和效率，也決定著產(chǎn)品的制造質(zhì)量和使用效果，而裝配過程的規(guī)范性與工藝性也直接影響機床的裝配精度[4]。機床的裝配生產(chǎn)包含初裝、精裝、驗機、調(diào)試這四大重要過程，初裝過程作為機床生產(chǎn)的第一步，對機床的精度穩(wěn)定性和可靠性起著至關(guān)重要的影響，同時直接影響后續(xù)機床的精裝以及在驗機過程中使用激光干涉儀測量得到的螺距補償值和背隙補償值。所以可見，機床的初裝過程是機床裝配生產(chǎn)的關(guān)鍵基礎(chǔ)。本文以數(shù)控加工中心為研究對象，針對數(shù)控加工中心實際裝配過程，對機床初裝過程進行系統(tǒng)研究探討分析。并且對切削過程中的排屑裝置進行分析改善，針對目前缺陷選用更加適合的自動排屑裝置，以便提高數(shù)控切削加工效率，降低加工成本，獲得高質(zhì)量產(chǎn)品的目的，兩者的研究探討分析同時具有重要的現(xiàn)實意義和深遠的歷史意義[5]。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀數(shù)控加工技術(shù)是于20世紀(jì)40年代發(fā)展起來的，其目的是為了自動、高效、優(yōu)質(zhì)的加工復(fù)雜外形零件。特別是近來伴隨著CAD/CAPP/CAM等先進技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，使數(shù)控加工技術(shù)的先進性得到了更深刻的體現(xiàn)[6]。自從1980年，我國開始有關(guān)于切削參數(shù)優(yōu)化方面的技術(shù)研究，同時啟動建立切削數(shù)據(jù)庫的研究。目前，國內(nèi)許多高校和單位，都已經(jīng)致力于研究切削參數(shù)的優(yōu)化以及建立數(shù)據(jù)庫的研究并取得了一些成績。2017年，張麗麗等人經(jīng)過加工仿真，計算出每步走刀時的切削深度和切削寬度，并且對此進行了區(qū)間的劃分，各個區(qū)間中的全部刀步構(gòu)成了加工特征組合段，之后在加工特征組合段上面建立了一個多目標(biāo)的優(yōu)化模型，此優(yōu)化模型之后應(yīng)用遺傳算法對每一段的參數(shù)進行了優(yōu)化，并且對NC程序中的切削加工參數(shù)進行了自動的修改，能夠一目了然的反映出優(yōu)化的效果[7-10]。通過以上綜述可見，國內(nèi)在銑削加工參數(shù)優(yōu)化上的研究已經(jīng)有一定的基礎(chǔ)，但值得反思的是，切削參數(shù)的優(yōu)化只是對加工質(zhì)量保證的一方面作用，只能在后續(xù)進行操作，略顯被動。國內(nèi)機床企業(yè)的研究人員和技術(shù)人員對裝配工作的重視程度往往不夠，對裝配技術(shù)的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定也不夠完善，而裝配工藝技術(shù)恰恰能直接影響機床的加工精度，由此可見，裝配技術(shù)的研究分析一樣重要[11-12]。數(shù)控加工中心等設(shè)備裝配技術(shù)的研究起步較晚。在裝配過程和技術(shù)方面，MilbergJ對裝配產(chǎn)品和裝配過程進行了噪聲分析，利用噪聲光譜圖，對裝配產(chǎn)品的裝配質(zhì)量進行控制和監(jiān)測。通過一個保證三相電機裝配質(zhì)量的實例，證明了該方法的可行性。林忠勤根據(jù)車身的裝配特性，利用經(jīng)驗貝葉斯理論，對小樣本上發(fā)現(xiàn)的車身尺寸和制造質(zhì)量進行估算，實現(xiàn)了有效的控制和提高制造質(zhì)量。韓偉軍利用THOR網(wǎng)絡(luò)，研究了機器人裝配系統(tǒng)對裝配質(zhì)量的預(yù)測，并通過模塊化的裝配質(zhì)量建模，實現(xiàn)了機器人裝配系統(tǒng)對裝配質(zhì)量的綜合評價與質(zhì)量控制[13-14]。綜上所述，目前還是有許多學(xué)者對數(shù)控加工中心的裝配和切削工藝進行了比較深入的研究，但是目前依舊有很多數(shù)控加工中心的裝配技術(shù)處于比較落后狀態(tài)，缺少必要的合格作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)支持，導(dǎo)致裝配完成后機床精度達不到使用要求，以至于造成作業(yè)周期的延長。鑒于此，本文對數(shù)控加工中心的初裝過程進行研究探討，分析標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)下所具備的規(guī)范性和工藝性，通過對切削過程中的排屑裝置進行分析改善，針對目前缺點選用合適的排屑裝置，對排屑系統(tǒng)進行優(yōu)化改善，以達到更高的生產(chǎn)效率，這兩者的研究探討分析同時具有重要的現(xiàn)實意義和深遠的歷史意義[15-16]。1.3主要研究內(nèi)容本文研究主要研究內(nèi)容如下：第一部分，數(shù)控加工中心的裝配工藝，對LEADWELLV50L數(shù)控加工中心的初裝過程及基本工藝流程進行介紹和分析，對其中存在的問題進行分析并提出工藝優(yōu)化改善方案。第二部分，排屑裝置結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，對目前數(shù)控加工中心的排屑裝置所存在的缺點進行分析，選用鏈板式排屑裝置和相關(guān)電氣元件，以及完成控制系統(tǒng)設(shè)計。第三部分，結(jié)論與展望，對本文研究成果進行總結(jié)和展望。2LEADWELLV50L型立式加工中心2.1加工中心簡介本文中介紹的LEADWELLV50L型立式加工中心，主要是由機床本體、數(shù)控單元裝置、控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、刀庫和換刀裝置、電器控制裝置、輔助系統(tǒng)等基本部分組成。該立式數(shù)控加工中心適用加工范圍廣，可加工普通鋼、鑄鐵、不銹鋼等材料，具有高剛性高精度的銑、鉆、攻等功能操作。該型號加工中心的行程較大，但對機床三軸的定位和重復(fù)定位精度都分別要求控制在0.01毫米和0.007毫米之內(nèi)。所以，機床初裝過程的精度控制是機床生產(chǎn)中最基本也是最重要的一步。初裝過程主要包括底座水平調(diào)整、線軌安裝與測量、鞍座與底座以及工作臺裝配、動態(tài)精度測量、絲杠安裝與測量、螺帽座校正、立柱安裝這7個重要模塊。初裝后的機床精度直接影響后續(xù)機床的精裝和使用激光干涉儀測量得到的螺距補償值和背隙補償值。我以LEADWELLV50L型立式加工中心為對象，研究分析數(shù)控加工中心裝配工藝過程。LEADWELLV50L型立式加工中心的基本規(guī)則如表2.1.所示，外形圖如圖2.1所示。表2.1LEADWELLV50L型立式加工中心的基本規(guī)格工作臺工作面尺寸（外形尺寸）（毫米）1420×610工作臺T型槽寬×槽數(shù)（毫米）18×5工作臺左右行程（X軸）（毫米）1270工作臺前后行程（Y軸）（毫米）635工作臺上下行程（Z軸）（毫米）610主軸端面至工作臺面（毫米）70～680主軸錐孔BT50主軸轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）6000主軸驅(qū)動電機（千瓦）交流主軸電機5.5/7.5（額定/30分鐘）快速移動速度（X、Y軸）（米/分）（Z軸）（米/分）15（X、Y軸）10（Z軸）進給速度1～4000（X、Y、Z軸）（毫米/分）進給驅(qū)動電機（千瓦）交流1.4刀庫容量20選刀方式任選最大刀具尺寸（毫米）Φ150×250最大刀具重量（公斤）30刀庫電機（千瓦）交流伺服1.4工作臺容許負載（公斤）1000滾珠絲杠尺寸（X、Y、Z軸）（毫米）φ40×P10×1216L鉆孔能力（毫米）42攻絲能力M30銑削能力（厘米/分）525氣源（巴）5～7（250升/分）機床重量（公斤）7200占地面積（毫米）3840×2200圖2.1LEADWELLV50L型立式加工中心2.2加工中心的特點LEADWELLV50L型立式加工中心的特點如下：（1）加工中心五大鑄件(底座、鞍座、工作臺、立柱、主軸頭)均使用HT300灰鑄鐵鑄造而成，經(jīng)過回火處理消除其內(nèi)應(yīng)力，增強其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，不易變形；X/Y/Z三向線軌支承面（分別在底座、鞍座與立柱上）使用高頻淬火工藝處理，并在后續(xù)精密磨削，以獲得高硬度與高耐磨性；還可根據(jù)客戶需求在線軌支承面上進行貼塑工藝。（2）X/Y/Z三軸伺服電機規(guī)格為輸出扭矩為22Nm，軸向推力938Kgf；三軸使用臺灣TBI高精密、高強度滾珠絲杠。（3）機床使用自動潤滑系統(tǒng)，線軌潤滑使用分油座向線軌滑塊均勻供油（安裝時需要注意供油管方向，防止供油過多造成泄露），達到給多處軸承均勻潤滑的目的。（4）使用德國FAG高精度軸承，該機床使用無極變速，主軸轉(zhuǎn)速恒定，高速運轉(zhuǎn)時主軸穩(wěn)定性好且震動極小（使用震動儀測量），一般最高轉(zhuǎn)速可達12000RPM。主軸電機與主軸兩者的放置位置有一定距離，所以電機的發(fā)熱對主軸熱誤差影響較小。（5）三軸都使用高精度激光干涉儀進行鐳射作業(yè)檢測，修改其螺距補償以獲得更好的機床精度；使用QC20-W精密球桿儀進行旋圓測量。（6）主軸配有氣動拉刀裝置、中央出水裝置，冷卻潤滑能力強。使用最新FANUC數(shù)控系統(tǒng)和多功能拓展面板，功能強大，編程與手動操作更為簡便。（7）配有基本水箱，水箱采用兩處過濾網(wǎng)，客戶可根據(jù)加工要求選配副水箱與副冷卻電機以滿足對切削液流量的需求；機床使用ATC自動換刀系統(tǒng)（裝置），刀庫容量最高可達24，刀具最大直徑為Φ150×250mm，滿足多種加工工序要求。3數(shù)控加工中心裝配工藝分析3.1底座水平調(diào)整LEADWELLV50L型立式加工中心的底座采用HT300灰鑄鐵鑄造而成，經(jīng)過回火處理消除其內(nèi)應(yīng)力，增強其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，不易變形。加工中心底座是加工中心的最基本的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性對機床的加工精度和可靠性有直接的影響。由于底座水平會直接影響后續(xù)裝配環(huán)節(jié)的精度，所以在安裝線軌之前必須對底座進行水平調(diào)整。用行車緩緩將底座吊起，對機臺進行定位，放置在水平地面上。該機型底座設(shè)計有6個地基螺絲孔，用風(fēng)槍清理螺絲孔，在地基螺絲上涂抹黃油并旋上螺帽，在螺絲孔上鎖入地基螺絲至螺絲底部約10毫米處。將基礎(chǔ)墊塊放置于地基螺絲下方，使墊塊中心凹陷處對準(zhǔn)地基螺絲頭部，繼續(xù)旋下螺絲，確保兩者中心對齊并緊密接觸。用油石、刮刀及去漬水清理一側(cè)線軌滑道面（中間部位即可）和傳動座支承面，刮去殘留噴漆并擦拭干凈。選擇兩個分度值為0.02毫米的水平儀，分別放置于之前清理的線軌滑道面和傳動座支承面中間處，待氣泡移動停止后觀察其偏移量。此時我們遵循“雙向偏低角升高”的原則，用扳手?jǐn)Q動地基螺絲進行調(diào)整。由于水平儀變化靈敏且氣泡停止移動需要時間，為避免調(diào)整量過多，每次轉(zhuǎn)動的角度不超過15°（根據(jù)實際情況進行微調(diào)）。底座水平調(diào)整如圖3.1所示。圖3.1底座水平調(diào)整在調(diào)整過程中會出現(xiàn)一種情況，升高最低角后，它的對角反而下降，此時我們就要對另外兩處地基螺絲也進行調(diào)整升降，以防止個別地基螺絲未與基礎(chǔ)墊塊接觸。待兩水平儀氣泡都處于中間位置時，才可確定底座水平調(diào)整完成。在調(diào)整過程中主要是對前后四只地基螺絲進行升降調(diào)整，待底座水平調(diào)整后，再用手旋轉(zhuǎn)中間兩只螺絲貼緊對齊基礎(chǔ)墊塊即可。3.2線軌裝配與測量工藝線軌是機床中精密直線導(dǎo)向部件的直線導(dǎo)軌副，具有高速、磨損小、定位精度高、承載能力強等優(yōu)秀特性。機床線軌是測量機床幾何精度的基準(zhǔn)，其安裝精度直接影響后續(xù)安裝過程中各部件的相對精度。無論是在空載運行還是在切削加工負荷下運行，該機床的線軌都必須保證X、Y、Z三軸的精準(zhǔn)導(dǎo)向以獲得穩(wěn)定的直線運動，同時還要確保絲杠進給的直線度，這樣才能獲得精準(zhǔn)穩(wěn)定的加工條件。所以，線軌的安裝與精度測量是機床生產(chǎn)過程中非常重要的一步。在底座水平調(diào)整到規(guī)定值之內(nèi)后才可以進行線規(guī)的安裝。LEADWELLV50L加工中心采用日本THK直線導(dǎo)軌，在底座水平調(diào)整到規(guī)定值之內(nèi)后才可以進行線規(guī)的安裝。用刀具刮去底座滑道面上（即底座與線軌的接觸面）殘留的油漆，然后在滑道面上用油石輕輕地往復(fù)滑動，清除滑道面上殘留的毛刺，用風(fēng)槍將所有固定線軌的螺絲孔內(nèi)鐵屑吹出，再用去漬水清洗滑道面并擦拭干凈。然后取出線軌，檢查線軌是否存毛邊及其他問題，確定好承靠軌，將線軌輕輕放置在滑道面上。先內(nèi)六角扳手將線軌固定螺絲鎖入并松半圈，然后再用扭力扳手以150kgf/cm扭力值直接依次鎖入緊迫塊，使線軌與承靠面緊密接觸，再以800kgf/cm扭力值依次鎖入線軌固定螺絲，使線軌底面與滑道面緊密接觸。線軌的安裝如圖3.2所示。圖3.2線軌安裝在線軌的精度要求中，主要包括線軌上下、左右的真值度和平行度，這是后續(xù)安裝過程的基礎(chǔ)。在該機型的測量中，采用承靠軌基準(zhǔn)測量方法，將承靠軌作為基準(zhǔn)參照。測量線軌上下平行度時，將大理石平尺（如圖3.3所示）放置于兩條線軌之間，側(cè)面向上，并清理表面污漬。平尺的一端為固定端，即高度固定，另一端為活動端，即在平尺下方放置可微調(diào)高度的治具。選擇承靠軌作為基準(zhǔn)，將千分表固定在承靠軌滑塊上，表頭打在平尺側(cè)面的一端上，兩者夾角呈30°最佳。微調(diào)千分表使表針到達60μm位置處，然后移動滑塊，觀察表針的變化量，微調(diào)治具的螺母變化高度，使千分表在平尺兩端的數(shù)值一致，此時承靠軌與平尺上下平行。然后保持千分表表身與表頭不動，將千分表輕輕取下，固定在另一側(cè)線軌滑塊上，將表頭打到平尺側(cè)面的一端上，移動滑塊測量并記錄過程中的最大偏差值，即為單軌上下平行度，單軌精度要求在0.02mm之內(nèi)。再次保持千分表身與表頭動，將千分表輕輕取下，重新固定到承靠軌滑塊上，重復(fù)上述步驟，兩次偏差值中的最大值為雙軌上下平行度，雙軌精度要求在0.025mm之內(nèi)。線軌的上下平行度測量如圖3.4所示。圖3.3大理石平尺圖3.4線軌上下平行度測量測量線軌左右平行度時，將大理石平尺翻轉(zhuǎn)90°，使用兩側(cè)面進行測量。再次選擇承靠軌作為基準(zhǔn)，將千分表固定在承靠軌滑塊上，表頭打在平尺側(cè)面的一端上，兩者夾角呈30°最佳。微調(diào)千分表使表針到達60μm位置處，然后移動滑塊，觀察表針的變化量，輕輕拍打平尺側(cè)面進行微調(diào)，使千分表在平尺兩端的數(shù)值一致，此時承靠軌與平尺左右平行。然后保持千分表表身與表頭不動，將千分表輕輕取下，固定在另一側(cè)線軌滑塊上，將表頭打到平尺側(cè)面的一端上，移動滑塊測量并記錄過程中的最大偏差值，即為單軌左右平行度，單軌精度要求在0.01mm之內(nèi)。再次保持千分表身與表頭不動，將千分表輕輕取下，重新固定到承靠軌滑塊上，重復(fù)上述步驟，兩次偏差值中的最大值為雙軌左右平行度，雙軌精度要求在0.015mm之內(nèi)。底座、鞍座以及立柱的線軌安裝與測量均如上述操作。線軌的左右平行度測量如圖3.5所示。圖3.5線軌左右平行度測量在線軌精度測量過程中，必須保證單軌和雙軌精度都在規(guī)定精度范圍內(nèi)，才可確認線軌裝配無誤，可進行后續(xù)作業(yè)。一般情況下，線軌的加工精度較高，在出廠前已經(jīng)過精度檢測，若實際測得的偏差值超出規(guī)定精度值，則需要將線軌拆下，檢查底座滑道面是否有殘留油漆或毛刺等，再次清理后重新安裝線軌并測量。如果還是達不到精度范圍，可以確定底座滑道面存在較大加工誤差，無法滿足使用，必須進行磨削加工。3.3鞍座與底座配合、工作臺與鞍座配合鞍座是機床進行Y軸向工作移動的支撐部件，工作臺是機床進行X軸向工作移動的支撐部件。鞍座安裝的底座之上，工作臺安裝在安裝之上，兩者相互關(guān)聯(lián)，可進行直線和圓周運動，滿足加工所需。將鞍座線軌裝配與測量完成后，即可進行鞍座與底座的配合，以及工作臺與鞍座的配合安裝。對鞍座上與底座線軌滑塊的接觸面進行清理，用刀具刮除油漆、油石去除毛刺，再用去漬水擦拭干凈，將配合的滑塊噴上防銹油。用天車將鞍座吊運至底座的正上方，確定鞍座的方向，承靠端在左側(cè)。將鞍座緩緩放下，在即將接觸滑塊時，可將螺絲放入起導(dǎo)向作用，用力推動鞍座使承靠端接觸面與滑塊側(cè)面緊密貼合，然后將鞍座完全放下。先用內(nèi)六角扳手將鞍座固定螺絲鎖入并松半圈，然后用扭力扳手在承靠端以150kgf/cm扭力值鎖入緊迫塊，保證鞍座承靠面與滑塊側(cè)面緊密接觸。最后以800kgf/cm扭力值將鞍座固定螺絲鎖緊，切記要大對角鎖緊，保證受力均勻，防止應(yīng)力集中。鞍座與底座裝配完成后，對工作臺上與鞍座線軌滑塊的接觸面進行清理，對滑塊噴上防銹油。將治具放入工作臺T型槽內(nèi)，吊帶穿過治具，再用天車勾住吊帶，將工作臺吊運至鞍座的正上方，確定工作臺的方向，承靠端在前。將工作臺緩緩放下，在即將接觸滑塊時，可將螺絲鎖入，用力推動工作臺使承靠端接觸面與滑塊側(cè)面緊密貼合，然后將工作臺完全放下。先用內(nèi)六角扳手將工作臺固定螺絲鎖入并松半圈，然后用扭力扳手在承靠端以150kgf/cm扭力值鎖入緊迫塊，保證工作臺承靠面與滑塊側(cè)面緊密接觸。最后以800kgf/cm扭力值將工作臺固定螺絲鎖緊，也必須要大對角鎖緊。三者配合安裝完成圖如圖3.6所示。圖3.6鞍座與底座、工作臺與鞍座安裝配合3.4動態(tài)精度測量機床在加工過程中，由于零件的加工需要，鞍座和工作臺會運動到各個位置，甚至是極限位置。安裝過程中的累積誤差不可避免，繼而會影響機床運動時的精度，稱為動態(tài)精度，即在不同位置的平行度、直角度有所差異，所以在鞍座和工作臺安裝配合后，要對機床的動態(tài)精度進行測量調(diào)整。3.4.1動態(tài)水平調(diào)整由于安裝過程中的各種誤差累積，造成鞍座與工作臺在移動過程中在各個位置的水平度會有所不同，動態(tài)水平的測量目的就是控制其各個運動位置的水平度，調(diào)整至規(guī)定值內(nèi)以保證使用條件。用去漬水將工作臺擦拭干凈后，將工作臺移動到鞍座中心處，再將兩只水平儀放置于工作臺中心處。首先將鞍座移動到機臺中心位置處，調(diào)整底座前后四只地基螺絲，使兩只水平儀氣泡在中心處。待靜態(tài)水平調(diào)好后，移動鞍座至機臺前端，觀察水平儀氣泡變化，分別代表Y軸Y方向和Y軸X方向，記錄水平儀氣泡偏移方向和數(shù)值。將鞍座移動至機臺后端，重復(fù)之前操作。再將鞍座移動至機臺中間，將工作臺移動至鞍座左側(cè)，觀察水平儀變化，分別代表X軸X方向和X軸Y方向，記錄水平儀氣泡偏移方向和數(shù)值。將工作臺移動至鞍座右側(cè)，重復(fù)之前操作。動態(tài)水平以YY、YX、XX、XY方向水平度為測量標(biāo)準(zhǔn)，只有當(dāng)四個方向的水平度都滿足在0.02mm之內(nèi)，方可確定動態(tài)水平調(diào)整完成，達到精度要求。若不滿足，則需要將鞍座拆下，對鞍座與底座線軌滑塊的接觸面進行刮研或磨削處理，再重新裝配測量。動態(tài)水平調(diào)整過程如圖3.7所示。圖3.7動態(tài)水平調(diào)整位置3.4.2工作臺平面度測量加工中心工作臺是零件的支撐，采用HT250灰鑄鐵鑄造而成，經(jīng)過回火處理消除其內(nèi)應(yīng)力，增強其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，有良好的耐磨性和抗震性。同時其表面經(jīng)過精密研磨處理，有良好的平面度和表面粗糙度。在加工過程中，被加工零件與工作臺為直接接觸關(guān)系，工作臺平面度會直接影響工件表面質(zhì)量，若平面度不合格，會導(dǎo)致加工后的零件上下表面不平行。工作臺安裝在鞍座之上，當(dāng)動態(tài)水平調(diào)整完成后，鞍座也成為工作臺臺面的一個參照基準(zhǔn)，所以先要對工作臺平面度進行測量。圖3.8Z型治具先將Z型治具（如圖3.8所示）固定在底座上（立柱安裝面上），再將千分表固定在Z型治具上，用去漬水重新清理工作臺面，將表頭接觸工作臺面中心處，呈30°角最佳，微調(diào)千分表使表針達到60μm位置處。緩慢往復(fù)移動鞍座測量Y軸向精度，觀察表針變化量，要求最大與最小值之間差值在0.015mm之內(nèi)即為合格。繼續(xù)緩慢往復(fù)移動工作臺測量X軸向精度，觀察表針變化量，最大與最小值之間差值在0.015mm之內(nèi)為合格。工作臺平面度測量如圖3.9所示。圖3.9工作臺平面度測量X軸向與Y軸向精度需同時合格才能確保工作臺平面度達到標(biāo)準(zhǔn)，若不在標(biāo)準(zhǔn)公差值內(nèi)，需將工作臺拆下，對工作臺與鞍座滑塊的接觸面進行刮研，重新安裝并測量，直至X軸向與Y軸向精度都合格。3.4.3鞍座直角度測量鞍座是工作臺的支撐，也是機床進行Y軸向工作移動的支撐部件，采用HT300灰鑄鐵鑄造而成，經(jīng)過回火處理消除其內(nèi)應(yīng)力，增強其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。其線軌安裝面經(jīng)過精密研磨處理，獲得較好的表面質(zhì)量。在之前過程中，我們先通過調(diào)節(jié)鞍座使機臺的動態(tài)水平達到合格標(biāo)準(zhǔn)，又對工作臺平面度進行測量調(diào)整，所以我們現(xiàn)在可以確定機臺的整體平行度以達到精度要求，但是鞍座和工作臺的直角度未能確保，我們還要對兩者進行測量調(diào)整。由于工作臺安裝在鞍座上方，為防止誤差累積，要先對鞍座直角度進行測量調(diào)整。此時我們需要使用到大理石直角尺。首先將把大理石直角尺放于在工作臺中心位置，保持Z型治具和千分表不變動，將表頭與直角尺X向測量面接觸，呈30°角最佳，微調(diào)千分表使表針達到60μm位置處，緩慢往復(fù)移動工作臺，調(diào)整直角尺至表針在測量面兩端數(shù)值一致。然后將表頭與直角Y向測量面接觸，呈30°角最佳，微調(diào)千分表使表針達到60μm位置處，緩慢往復(fù)移動鞍座，此時不能觸碰直角尺，觀察數(shù)值變化并記錄，精度要求為每300mm上誤差不超過0.005mm。若不在標(biāo)準(zhǔn)公差值內(nèi)，則需將鞍座拆下對其承靠面進行刮研處理，并重新安裝測量調(diào)整，直至鞍座直角度合格。鞍座直角度測量如圖3.10所示。圖3.10鞍座直角度測量3.4.4工作臺T型槽測量在鞍座直角度測量調(diào)整完成后，由于工作臺安裝在鞍座之上，需要對工作臺T型槽的平行度進行測量，以保證工作臺和鞍座兩者之間垂直度。保持Z型治具和千分表不變動，將表頭與工作臺T型槽面接觸，呈30°角最佳，微調(diào)千分表使表針達到60μm位置處。緩慢移動工作臺，觀察數(shù)值變化并記錄，最小與最大值之間差值不超過0.01mm即為合格。若不在標(biāo)準(zhǔn)公差值內(nèi)，則需要將工作臺拆下，對其承靠面進行刮花，并重新安裝測量調(diào)整，直至T型槽平行度合格。圖3.11T型槽測量通過對動態(tài)精度的測量和調(diào)整，我們可以確保機床在運動過程中的平行度和直角度都達到了標(biāo)準(zhǔn)要求，能為用戶提供精確穩(wěn)定的生產(chǎn)加工條件。3.5絲杠的安裝及精度測量在絲杠的安裝過程中，由于絲杠出廠已為標(biāo)準(zhǔn)部件，所以我們首先要準(zhǔn)備相關(guān)零部件，將傳動座和尾端座兩個個體裝配完成，再將絲杠裝入傳動座和尾端座中，最后將絲杠整體安裝在配合面上進行精度測量和調(diào)整。3.5.1傳動座與尾端座裝配傳動座和尾端座對絲杠起支撐固定作用，其中傳動座聯(lián)接驅(qū)動電機和絲杠，搭配滾動軸承使用，帶動絲杠旋轉(zhuǎn)以獲得機床的直線進給運動。傳動座和尾端座具有高精密性、高定位精度、高剛性等優(yōu)秀特性。傳動座與尾端座安裝步驟如下。（1）首先要將傳動座和尾端座裝配完成，才能將絲杠裝入并對其支承。在安裝前，要將傳動座和尾端座本體、分油隔環(huán)、隔環(huán)、軸承壓板、軸承封蓋、油封這些零部件進行清理和去毛刺，再將個別零部件上的螺絲孔用風(fēng)槍吹凈。裝配所需零件如圖3.12所示。圖3.12各零部件組成（2）傳動座裝配時先要將其軸承座進行組成。往軸承封蓋內(nèi)打入油封備用，注意方向，確保油封凸出的一側(cè)與軸承接觸。然后將軸承壓板裝入傳動座內(nèi)，準(zhǔn)備6個M8×30的螺絲，用扭力扳手以350kgf/cm扭力值對角鎖緊。該機床傳動座使用的軸承為斜角滾珠軸承，將兩個軸承以DB排列方式裝入軸承壓板內(nèi)孔中，兩個軸承之間要加入分油隔環(huán)，若裝入過程困難，可使用鋁棒輕輕敲擊軸承外圈，直至軸承完全裝入內(nèi)孔。軸承封蓋用6個M8×35的螺絲以350kgf/cm扭力值對角鎖緊，對軸承外圈逼緊，然后將隔環(huán)放在軸承封蓋孔內(nèi)，即壓在軸承之上，軸承座組成如圖3.13所示。然后將軸承座整體裝入傳動座內(nèi)，用6個M8×35的螺絲以350kgf/cm扭力值對角鎖緊固定。最后將絲杠一端由傳動座上方裝入，從隔環(huán)穿出，鎖緊螺帽加上滑道油對絲杠進行預(yù)緊，同時鎖緊螺帽與隔環(huán)緊密接觸。圖3.13軸承座組成（3）用與傳動座裝配相同的方式對尾端座進行裝配，但是尾端座裝配使用的是深槽滾珠軸承，兩個軸承以DF排列方式裝入尾端座軸承壓板內(nèi)孔中，同時注意尾端座的安裝方向，尾端座裝配完成圖如圖3.14所示。將絲杠的另一端裝入尾端座內(nèi)，并用自鎖螺帽預(yù)緊，絲杠整體如圖3.15所示。圖3.14尾端座裝配圖3.15絲杠整體3.5.2絲杠裝配與精度測量LEADWELLV50L型立式加工中心采用臺灣TBI高精密、高強度滾珠絲杠，其安裝質(zhì)量直接影響機床直線進給運動精度和性能。滾珠絲杠的安裝精度以線軌作為基準(zhǔn)進行測量并調(diào)整，需保證兩者之間的平行度，而與絲杠安裝并支承的傳動座和尾端座會影響絲杠的上下和左右平行度。絲杠上下平行度的調(diào)整是將傳動座端作為基準(zhǔn)，向尾端座端配合面上放置墊片，對墊片厚度進行磨削調(diào)節(jié)來實現(xiàn)。首先準(zhǔn)備兩塊精密磨削至4.8mm的墊片放置在尾端座配合面上，再將之前裝配好的絲杠整體放置在傳動座和尾端座配合面上，插入定位銷，傳動座端采用4個M16×55的螺絲預(yù)緊，尾端座端采用4個M10×35的螺絲預(yù)緊。然后用夾具夾緊螺桿，拆下傳動座鎖緊螺帽上的螺絲，用螺帽治具對螺桿進行鎖緊，先用900kgf/cm扭力值鎖緊，然后松開，再以800kgf/扭力值鎖緊，避免對軸承應(yīng)力集中，再將鎖緊螺帽上的螺絲鎖入。尾端座的自鎖螺帽要以250kgf/cm扭力值預(yù)拉。在鎖緊過程中自鎖螺帽可以對軸承內(nèi)圈起到逼緊作用。最后將分別以1800kgf/cm和700kgf/cm扭力值將傳動座與尾端座端的固定螺絲均勻鎖緊。絲杠整體安裝如圖3.16所示。圖3.16絲杠整體安裝固定先對絲杠上的下平行度進行測量。此時需要使用到千分表和平板治具，將平板治具放置在承靠軌（即基準(zhǔn)線軌）的滑塊上，再將千分表吸附在平板治具上。將千分表表頭與傳動座端絲杠的第三個螺牙接觸，呈30°角最佳，前后緩慢移動平板治具，尋找最高點并記錄數(shù)值。然后將千分表退出，保持其表針不變動，把滑塊移動至尾端座端，將千分表表頭與尾端座端絲杠的第三個螺牙接觸，呈30°角最佳，前后緩慢移動平板治具，尋找最高點并記錄數(shù)值。測得兩數(shù)值之間的差值在0.01mm之內(nèi)，則表示絲杠上下平行度在精度要求范圍內(nèi)，若不滿足，該差值即為墊片所需磨削厚度。該過程中需要注意重新裝入后墊片后要用規(guī)定扭力值鎖緊固定螺絲后再測量。絲杠上下平行度測量如圖3.17所示。圖3.17絲杠上下平行度測量磨削墊片時不可按照理論值直接磨削到位，要留有0.02~0.03mm的余量，防止磨削過量導(dǎo)致墊片不能使用。然后繼續(xù)測量調(diào)整直至合格。其次是對絲杠的左右平行度進行測量。此時需要使用到千分表和L型治具，將傳動座與尾端座端的固定螺絲依次擰松，將L型治具放置在承靠軌的滑塊上，再將千分表吸附再L型治具上。將千分表表頭與傳動座端絲杠的第三個螺牙側(cè)面接觸，呈30°角最佳，左右緩慢移動滑塊，尋找最大值并記錄數(shù)值。然后保持千分表表針不變動，將滑塊移動至尾端座端，將千分表表頭與尾端座端絲杠的第三個螺牙側(cè)面接觸，呈30°角最佳，左右緩慢移動滑塊，尋找最大值并記錄數(shù)值。若兩數(shù)值之差在0.01mm之內(nèi)，則表示絲杠左右平行度在精度要求范圍內(nèi)，若不滿足，用鋁棒輕敲尾端座或傳動座，再次測量調(diào)整直至合格。絲杠左右平行度測量如圖3.18所示。圖3.18絲杠左右平行度測量在絲杠的平行度調(diào)整完成后，需對絲杠進行偏擺度的測量調(diào)整。將千分表表頭與尾端座端絲杠第三個螺牙接觸，轉(zhuǎn)動絲杠，尋找最低點，然后用木槌和鋁棒敲擊尾端座端的自鎖螺帽，直至數(shù)值變化在5μm以內(nèi)。再將千分表表頭與傳動座端絲杠末端接觸，轉(zhuǎn)動絲杠，尋找最高點，用木槌和鋁棒敲擊傳動座端的鎖緊螺帽，直至數(shù)值變化在5μm以內(nèi)。偏擺度測量調(diào)整如圖3.19所示。圖3.19敲偏擺度3.6螺帽座校正絲杠之所以可以讓鞍座、工作臺以及主軸頭獲得直線進給運動，是因為螺母座與螺帽座的配合。絲杠上的部件稱為螺母座，在出廠時已與絲杠配合，是標(biāo)準(zhǔn)部件，而鞍座、工作臺以及主軸頭上與之配合的部分稱為螺帽座，經(jīng)鍛造而成，配合精度不能直接保證，一般不能直接裝配。所以要對螺帽座配合面進行測量校正，保證配合精度。此處以工作臺螺帽座校正為例，準(zhǔn)備千分表、刮花刀、直壓尺、螺桿校正棒、L型治具。首先將螺桿校正棒鎖入螺帽座內(nèi)，模擬絲杠，將直壓尺放置于工作臺承靠端，模擬線軌。把L型治具放置在直壓尺上，將千分表吸附在L型治具之上，表頭與螺桿校正棒頂部接觸，左右移動L型治具，觀察記錄兩端數(shù)值之差，差值在5μm內(nèi)即螺帽座上下校正合格，若不滿足，則需拆下螺桿校正棒對螺帽座配合面進行刮研處理。然后將千分表表頭與螺桿校正棒側(cè)面接觸，以同樣的測量方式測出兩端數(shù)值之差，差值在5μm內(nèi)即螺帽座左右校正合格，若不滿足，拆下螺桿校正棒對螺帽座配合面進行刮研處理。注意此過程中必須以左右交叉方式刮研以求得較好的配合面。螺桿校正棒如圖3.20所示，螺帽座校正如圖3.21所示。圖3.20螺桿校正棒圖3.21螺帽座校正3.7立柱裝配及精度測量立柱是主軸頭、電機箱、刀庫以及相關(guān)零部件的承載，立柱安裝的垂直度會直接影響刀具對工件的加工精度，將導(dǎo)致刀具和工件之間產(chǎn)生振動、傾斜等現(xiàn)象。所以對立柱是機床各部件中一個非常重要的部分，需要對其安裝精度嚴(yán)格把控。準(zhǔn)備8個M20×100的螺絲和彈墊，將立柱與底座配合面去毛刺并清理干凈，用風(fēng)槍吹凈螺絲孔。用天車將立柱吊起，緩慢放下，在即將接觸底座時，將8個螺絲旋入，對立柱定位作用。然后將立柱完全放下，用扭力扳手以2000kgf/cm扭力值將螺絲對角均勻鎖緊。將大理石直角尺豎直放于工作臺中心位置，測量面朝向Y方向，千分表吸附在主軸頭上，表頭接觸測量面上端，調(diào)節(jié)表盤使表針對準(zhǔn)零位。轉(zhuǎn)動手輪使主軸頭向下移動，測量其上下偏差，其值若為負值則為前傾，若為正值則為后傾。由于在后續(xù)安裝過程中，立柱上還要裝載電機、刀庫等重型部件，所以此時要求立柱呈前傾狀態(tài)，即要求偏差值在-0.01mm之內(nèi)。立柱前后傾測量如圖3.22所示。圖3.22立柱前后傾測量然后將大理石直角尺轉(zhuǎn)動90°，使其測量面朝向Y方向，表頭接觸測量面上端，調(diào)節(jié)表盤使表針對準(zhǔn)零位。以同樣的方式測量上下偏差，其值若為負值則為左傾，若為正值則為右傾。由于刀庫安裝在立柱左側(cè)，所以此時要求立柱呈右傾狀態(tài)，即要求偏差值在+0.01mm之內(nèi)。立柱左右傾測量如圖3.23所示。圖3.23立柱左后傾測量若以上測量中前傾和右傾對應(yīng)的偏差值不在要求范圍內(nèi)，則要將立柱拆下，用磨光機對底座配合面進行打磨，重新安裝測量調(diào)整直至合格。打磨操作如圖3.24所示。圖3.24立柱與底座配合面拋光打磨3.8現(xiàn)存裝配問題分析與工藝優(yōu)化3.8.1工作臺平面度測量（1）問題分析平面度是指被測實際表面對其理想平面的變動量，在動態(tài)精度測量中，我們僅僅是對工作臺的中心位置處進行了平面度的測量，雖然工作臺面已經(jīng)過精密研磨處理，但在這種測量范圍過小的情況下，依然無法反映出更為真實的工作臺面情況和精確的平面度誤差。（2）工藝優(yōu)化我們對工作臺面進行測量點的劃分，平均距離劃分30個測量點，這樣可以測得多個位置處的平面度誤差，更為直觀地了解工作臺面的情況，讓測量結(jié)果變得更加精確。測量點如圖3.25所示。取工作臺一角，將千分表表頭與臺面接觸，呈30°角最佳，微調(diào)千分表使表針達到60μm位置，轉(zhuǎn)動表盤使表針回零。緩慢移動鞍座和工作臺測量并記錄所有測量點數(shù)值，其中最大值與最小值之差在0.015mm之內(nèi)即可確定工作臺平面度合格，若不在標(biāo)準(zhǔn)公差值內(nèi)，需將工作臺拆下，對工作臺與鞍座滑塊的接觸面進行刮研，重新安裝并測量直至合格。圖3.25工作臺面測量點示意圖3.8.2底座與立柱配合面刮研（1）問題分析高精密機床的生產(chǎn)中，需要對其重要零部件的配合面進行刮研處理，刮研后的表面可以消除由裝配誤差和溫度誤差所造成的偏差，使機床的整體精度大大提高。同時刮研可以消除機床的內(nèi)應(yīng)力，增加機床穩(wěn)定性。在刮研后還需進行刮花，即用刮花刀在配合面上均勻刮出燕形花紋或魚鱗花紋，這些微小的起伏可以存儲潤滑油形成油膜，對摩擦面的潤滑起到極大幫助。在LEADWELLV50L型加工中心立柱裝配時，兩者為重要配合面，也需要對底座上與立柱的配合面進行刮研處理，但是由于其配合面面積較大，通常使用磨光機進行快速打磨和輕微刮花處理，無法更多的消除裝配誤差，也無法獲得良好的磨合精度和潤滑性，往往不能獲得理想的配合效果。（2）工藝優(yōu)化為使該配合面獲得良好的磨合精度以及潤滑性等，對該配合面進行完整刮花處理。準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)治具、藍丹、刮花刀，在標(biāo)準(zhǔn)治具上均勻涂抹藍丹，將標(biāo)準(zhǔn)治具與底座配合面來回拖動對研，此時藍丹就會附著在配合面的高點上。使用刮花刀對高點研點，重復(fù)這個過程，直至配合面上呈現(xiàn)出均勻一致的著色點為止。對刮研后的表面質(zhì)量進行評定的方法是觀察配合面上每平方英寸上的高點數(shù)，要求在20-30個點數(shù)區(qū)間內(nèi)即為合格。在刮研過程中，我們需要注意防止泥沙、鐵屑進入藍丹，這樣會造成錯誤高點的顯示，同時在對研時要用適當(dāng)力量緩慢拖動標(biāo)準(zhǔn)治具，防止外力過大導(dǎo)致變形。在刮研完成后，用刮花刀在配合面上的兩個交叉方向均勻刮出燕形花紋，即為刮花工藝。刮研工藝過程如圖3.26所示。圖3.26刮研工藝

4LEADWELLV50L排屑裝置的優(yōu)化設(shè)計分析4.1LEADWELLV50L現(xiàn)有排屑裝置LEADWELLV50L加工中心現(xiàn)有的排屑裝置為螺旋式排屑機，排屑方式而切屑液則經(jīng)過機床本體的排屑口流入外部螺旋式排屑機的蓄水槽內(nèi)，再由蓄水槽的溢出口流入到機床下方的水箱之中，以便于循環(huán)使用。螺旋式排屑機如圖4.1所示，機床水箱如圖4.2所示。圖4.1螺旋式排屑機圖4.2機床水箱4.1.1現(xiàn)有問題螺旋式排屑機通過擠壓方式將廢屑排除，但喇叭形槽排屑口朝上反而不易廢屑的排出，會造成廢屑堆積，嚴(yán)重情況下會導(dǎo)致排屑電機過載，影響加工效率和維護成本。同時切削液液面只有達到一定高度位置才會經(jīng)溢出口流入水箱，排屑槽安裝在蓄水槽中，廢屑與切屑液長時間混合在蓄水槽中，時間過久會產(chǎn)生鐵銹，會導(dǎo)致水箱過濾網(wǎng)的快速失效，進而在抽水馬達抽取切削液時容易堵塞油管，影響切削液的循環(huán)使用。4.1.2改善措施因為螺旋式排屑機會造成排屑堆積，嚴(yán)重時會導(dǎo)致排屑電機過載，同時無法做到廢屑與切削液的分離，導(dǎo)致鐵銹產(chǎn)生，所以在這里重新對排屑機進行選型，替換當(dāng)前的螺旋式排屑機。對蓄水槽重新進行設(shè)計，以便配合替換后的排屑機的安裝和使用。我們對原有的電路圖進行了一些改進，以適應(yīng)目前的使用條件，同時使其對機床排屑時消耗的電能有了一定的減少；對排屑功能相關(guān)的梯形圖也進行了優(yōu)化，讓排屑系統(tǒng)的控制和響應(yīng)可以獲得一定量的加強，減少系統(tǒng)對信號的反應(yīng)時間，也簡化了對該排屑系統(tǒng)的控制與操作。4.2LEADWELLV50L排屑機選擇LEADWELL50L立式加工中心加工過程中產(chǎn)生的廢屑一般都是金屬顆粒狀或者較短的切屑，所以排屑機選擇鏈板式排屑機，搭配蓄水槽使用。而鏈板式排屑機結(jié)構(gòu)形式分為無縫鏈板和有縫鏈板兩種，鏈板排屑機按鏈條節(jié)距區(qū)別有31.75，50.8，63.5，101.6幾種供選擇，由于該機床的廢屑運輸載荷相對小，不需要鏈條具有過大的承載能力，且需要鏈板上有縫隙做到鐵屑與切削液的分離，所以決定采用31.75節(jié)距，有縫鏈板式。鏈板式排屑機為自動排屑機，可由PLC指令控制排屑機的啟停運轉(zhuǎn)。鏈板式排屑機外形圖如圖4.3所示。圖4.3鏈板式排屑機4.3排屑機構(gòu)的設(shè)備選型與控制系統(tǒng)設(shè)計4.3.1電機選型（1）電機種類選型排屑電機實質(zhì)為減速電機，減速電機即為電機和減速機的組合體。這種組合體通常也可稱為齒輪馬達或齒輪電機。減速電機的承載能力強，結(jié)構(gòu)尺寸較小，維護簡便，減速比區(qū)間較大，減速效率可達95％以上。由于排屑裝置對電機的要求并不是很高，不需要電機有精確的響應(yīng)或調(diào)速等功能，所以在電動機類型的選擇中，優(yōu)先考慮采用結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、使用維護方便的三相異步電動機，額定轉(zhuǎn)速在1500rpm左右。但該額定轉(zhuǎn)速對于排屑過程的使用過高，無法適用于排屑系統(tǒng)，需要對電動機進行減速，轉(zhuǎn)速降至20-60rpm范圍內(nèi)即可。同時該排屑裝置對排屑電機的減速性能和使用條件要求不高，所以減速方式采用齒輪減速馬達。（2）額定電壓與額定電壓選擇LEADWELLV50L立式加工中心內(nèi)部使用電壓為380V，所以選擇中小型三相異步電動機，額定電壓為380/220V。電機帶動鏈板將廢屑排除，而該機床加工過程中產(chǎn)生的廢屑一般都是金屬顆粒狀或者較短的切屑，質(zhì)量較小，所以結(jié)合實際情況選擇200W的三相異步電動機。（3）安裝方式的確定結(jié)合機床的鈑金尺寸結(jié)構(gòu)，對排屑電機選擇臥式法蘭安裝。（4）排屑電機選型綜上所述，對排屑電機進行選型，選用了廈門東歷PL28-0200-180S3-I三相異步電動機，使用齒輪減速馬達，鋁合金外殼，可塑性強，附帶電磁剎車，能耗較低，抗過載能力強，齒輪采用滲碳淬火處理，耐磨型顯著提高，同時電機經(jīng)過抗環(huán)境腐蝕設(shè)計，能保持長久的使用壽命。電機參數(shù)如表4.1所示，電機銘牌如圖4.4所示。表4.1電機參數(shù)表電機品牌：廈門東歷電機型號：PL28-0200-180S3-I電機類型：三相異步電動機額定電壓：380/220（V）額定功率：0.1-3.7(KW)額定電流：0.7/1.2(A)額定轉(zhuǎn)速：1380（r/min）減速比：1-180減速方式：齒輪減速馬達防護等級：IP44安裝方式：臥式法蘭安裝最大容許轉(zhuǎn)矩：240（N·m)圖4.4電機銘牌4.3.2主要電器元件選型（1）空氣開關(guān)空氣開關(guān)，又稱空氣斷路器，其作用是當(dāng)工作電流超過額定電流，或當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生的短路、嚴(yán)重過載及欠電壓等情況下自動切斷電路進行保護。常用的空氣開關(guān)按脫口方式分為熱動式脫扣、電磁式脫扣和復(fù)式脫扣三種。選擇空氣開關(guān)時主要考慮其額定電壓、額定電流和允許切斷的極限電流等。在選擇時脫扣器的額定電壓應(yīng)大于電路的額定電壓，額定電流應(yīng)大于或等于電路中允許的長期平均電流，同時其極限切斷能力要大于或等于電路中最大短路電流。根據(jù)機床與排屑機構(gòu)實際所需，選用正泰NXBELE-32型空氣開關(guān)，極數(shù)3P+N。（2）熔斷器熔斷器的本質(zhì)是一段金屬導(dǎo)體，利用金屬導(dǎo)體作為熔體串聯(lián)于\t"/item/%E7%86%94%E6%96%AD%E5%99%A8/_blank"電路中，當(dāng)電路發(fā)生過載或\t"/item/%E7%86%94%E6%96%AD%E5%99%A8/_blank"短路時，電流過大，電流通過金屬導(dǎo)體，導(dǎo)體自身發(fā)熱而熔斷，從而切斷電路達到保護作用。通常串聯(lián)在電源線和主開關(guān)之間。選擇熔斷器時，主要是選擇熔斷器的種類、額定電壓、額定電流、額定電流等級。額定電壓是根據(jù)所保護電路的額定電壓來選擇的。而額定電流的選擇是熔斷器選擇的核心。由于排屑機構(gòu)主回路使用380V三相交流電，所以在此選擇380V額定電壓的熔斷器。在該排屑機構(gòu)中電機的負載較小，熔斷器通常用于電機的短路保護，所以要求熔斷器的額定電流一般以電機額定電流的4-7倍選擇，所以選擇額定電流為10A的熔斷器。根據(jù)機床與排屑機構(gòu)實際所需，選用正泰RT28N-32型插入式熔斷器，保險絲選用正泰RT28-32-10A型。（3）接觸器接觸器用于帶有負載主電路的自動接通或切斷，接觸器控制容量大，適用于頻繁操作和遠距離控制。接觸器的選型主要為電源種類、主觸點額定電壓和額定電流、線圈額定電壓的選擇。由于此電路使用交流電，所以選擇交流接觸器；主回路額定電壓為380V，所以主觸點額定電壓為380V，主觸點額定電通常為電機額定電流的1-1.4倍；對接觸器線圈進行控制的單項交流控制回路使用220V交流電，所以線圈的額定電壓應(yīng)為220V。根據(jù)機床與排屑機構(gòu)實際所需，選用正泰CJX2-3210型380V交流接觸器。該型號接觸器也適用對該加工中心的其他電機的控制，安裝方式也較為便捷。（4）熱繼電器熱繼電器是利用電流熱效應(yīng)原理，使其中有不同膨脹系數(shù)的金屬片產(chǎn)生形變，使電路斷開而制成的一種保護用繼電器，廣泛用于電動機的過載保護。熱繼電器的選型主要根據(jù)電動機的額定電流來選擇。該排屑機構(gòu)中，排屑電機的工作負載較小，其工作時間較長且為不間斷工作，所以熱繼電器的額定電流可等于電動機額定電流的0.95-1.05倍，而熱繼電器的整流電流值通過旋鈕調(diào)節(jié)到與電機額定電流值一致，整定電流是指長期通過發(fā)熱元件而不致使熱繼電器動作的\t"/item/%E7%83%AD%E7%BB%A7%E7%94%B5%E5%99%A8/_blank"最大電流。當(dāng)通過熱繼電器的電流超過整定電流值的20%時，熱繼電器應(yīng)在20分鐘內(nèi)動作斷開電路。在此選擇額定電流為0.7A左右的熱繼電器。根據(jù)機床與排屑機構(gòu)實際所需，選用施耐德LRD05C型熱繼電器。（5）中間繼電器中間繼電器主要在電路中起信號傳遞與轉(zhuǎn)換作用，用它可以實現(xiàn)多路控制，并可將小功率的控制信號轉(zhuǎn)換為大容量的觸點動作，以驅(qū)動電器執(zhí)行元件工作。中間繼電器的選型與接觸器基本一致，對中間繼電器線圈控制的信號控制回路使用從開關(guān)電源轉(zhuǎn)換出的24V直流電源，觸點接入220V單項交流控制回路對接觸器線圈進行控制。該控制回路要求較低，對觸點數(shù)量要求不高，所以選擇線圈額定電壓為直流24V，線圈功率為5W，觸點電壓220V，觸點數(shù)不少于兩常開兩常閉點的中等功率中間繼電器即可。根據(jù)機床與排屑機構(gòu)實際所需，選用德力西CDZ9-52P-L-DC24V型中間繼電器。（6）導(dǎo)線導(dǎo)線的選擇方法是根據(jù)相應(yīng)電路中的電器元件的功率，通過直流和交流電計算公式計算出對應(yīng)安全載流量來選擇導(dǎo)線（導(dǎo)線的安全載流量要大于實際電流值）。而該排屑機構(gòu)電路中的各電器元件功率均較小，直接可以使用與機床其他主回路和控制回路中相同規(guī)格的導(dǎo)線。4.3.3排屑系統(tǒng)的工作原理機床內(nèi)部的排屑螺桿將廢屑擠壓帶出，通過機床本體的排屑口落到鏈板式排屑機的鏈板上，排屑電機驅(qū)動鏈板式排屑機工作，將廢屑運送到排屑機的排屑口處，廢屑落入下方的集屑車內(nèi)，再由集屑車運送處理。機床生產(chǎn)加工時的切削液從機床本體的排屑口流入到鏈板式排屑機內(nèi)，鏈板兩側(cè)設(shè)有縫隙，鏈板下方設(shè)有排水孔，切削液經(jīng)縫隙和排水孔流入蓄水槽內(nèi)，再由蓄水槽的溢出口流入機床下方的水箱內(nèi)，再經(jīng)過水箱上的抽水馬達將切削液抽起，進行循環(huán)冷卻使用。排屑裝置與機床本體如圖4.5所示。圖4.5排屑裝置與機床本體1-機床底座；2-主軸頭；3-立柱；4-工作臺；5-鏈板式排屑機4.3.4排屑系統(tǒng)梯形圖設(shè)計對該排屑系統(tǒng)進行優(yōu)化調(diào)整，在不改變原有使用條件下對其梯形圖某部分進行了簡化。該排屑系統(tǒng)的梯形圖需要滿足手動（操作面板按鍵）控制排屑機的正反轉(zhuǎn)與停止；在數(shù)控程序中輸入M49、M50、M51指令可以控制排屑機的正反轉(zhuǎn)與停止，同時在MDI模式下也可實現(xiàn)。梯形圖程序如圖4.6、4.7、4.8所示。圖4.6梯形圖（1）圖4.7梯形圖（2）圖4.8梯形圖（3）圖4.7所示為手動操作控制面板按鍵進行排屑機正反轉(zhuǎn)的啟用，通過信號R940.5和R940.6控制，可實現(xiàn)一鍵控制啟動和停止兩項功能；圖4.8所示為MDI或循環(huán)啟動過程中排屑機正反轉(zhuǎn)的啟用，通過信號R432.2和R434.2控制，同時當(dāng)排屑電機過載時，會有一個X2.7的信號報