8.1數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺數(shù)控機(jī)床及加工中心是一種高效率的加工設(shè)備,當(dāng)零件被裝夾在工作臺上以后,為了盡可能完成較多的工藝內(nèi)容,除了要求機(jī)床有沿X、Y、Z三個坐標(biāo)軸的直線運動之外,還要求工作臺在圓周方向有進(jìn)給運動和分度運動,回轉(zhuǎn)工作臺可實現(xiàn)這些運動。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺主要用于數(shù)控鏜床和數(shù)控銑床。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的主要功能有兩個:一是實現(xiàn)工作臺的進(jìn)給分度運動,即在非切削時,裝有工件的工作臺在整個圓周(360°范圍內(nèi))進(jìn)行分度旋轉(zhuǎn);二是實現(xiàn)工作臺圓周方向的進(jìn)給運動,即在進(jìn)行切削時,與X、Y、Z三個坐標(biāo)軸進(jìn)行聯(lián)動,加工復(fù)雜的空間曲面。下一頁返回8.1數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺圖8-1所示為JCS-013型臥式數(shù)控鏜銑床的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺。該數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺由傳動系統(tǒng)、間隙消除裝置及蝸輪夾緊裝置等組成。當(dāng)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺接到數(shù)控系統(tǒng)的指令后,首先把蝸輪10松開,然后啟動電液脈沖電動機(jī)1,按指令脈沖來確定工作臺的回轉(zhuǎn)方向、回轉(zhuǎn)速度及回轉(zhuǎn)角度大小等參數(shù)。工作臺的運動由電液脈沖電動機(jī)1驅(qū)動,經(jīng)齒輪2和4帶動蝸桿9,通過蝸輪10使工作臺回轉(zhuǎn)。為了盡量消除傳動間隙和反向間隙,齒輪2和4相嚙合的側(cè)隙是靠調(diào)整偏心環(huán)3來消除的,齒輪4與蝸桿9是靠楔形拉緊圓柱銷5(A—A剖面)來連接的,這種連接方式能消除軸與套的配合間隙。上一頁下一頁返回8.1數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺為了消除蝸桿副的傳動間隙,采用了雙螺距漸厚蝸桿,通過移動蝸桿的軸向位置來調(diào)整間隙。這種蝸桿的左右兩側(cè)面具有不同的螺距,因此蝸桿齒厚從一端向另一端逐漸增厚。但由于同側(cè)的螺距是相同的,所以仍然保持著正常的嚙合。調(diào)整時先松開螺母7上的鎖緊螺釘8,使壓塊6與調(diào)整套11松開,同時將楔形拉緊圓柱銷5松開。然后轉(zhuǎn)動調(diào)整套11,帶動蝸桿9做軸向移動。根據(jù)設(shè)計要求,蝸桿有10mm的軸向移動調(diào)整量,這時蝸桿副的側(cè)隙可調(diào)整0.2mm。調(diào)整后鎖緊調(diào)整套11和楔形拉緊圓柱銷5。蝸桿的左右兩端都由雙列滾針軸承支承。左端為自由端,可以伸長以消除溫度變化的影響;右端裝有雙列推力軸承,能軸向定位。上一頁下一頁返回8.1數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺當(dāng)工作臺靜止時必須處于鎖緊狀態(tài)。工作臺面用沿其圓周方向分布的8個夾緊液壓缸進(jìn)行夾緊。當(dāng)工作臺不回轉(zhuǎn)時,夾緊液壓缸14的上腔進(jìn)壓力油,使活塞15向下運動,通過鋼球17、夾緊瓦13及12將蝸輪10夾緊;當(dāng)工作臺需要回轉(zhuǎn)時,數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令,使夾緊液壓缸14上腔的油流回油箱。在彈簧16的作用下,鋼球17抬起,夾緊瓦12及13松開蝸輪10,然后由電液脈沖電動機(jī)1通過傳動裝置,使蝸輪和回轉(zhuǎn)工作臺按照控制系統(tǒng)的指令做回轉(zhuǎn)運動。上一頁下一頁返回8.1數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺設(shè)有零點,當(dāng)它做返回零點運動時,首先由安裝在蝸輪上的撞塊碰撞限位開關(guān),使工作臺減速;再通過感應(yīng)塊和無觸點開關(guān),使工作臺準(zhǔn)確地停在零點位置上,該數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺可做任意角度的回轉(zhuǎn)和分度,由光柵18進(jìn)行讀數(shù)控制。光柵18在圓周上有21600條刻線,通過6倍頻電路,使刻度分辨能力為10″,因此,工作臺的分度精度可達(dá)±10″。上一頁返回8.2分度工作臺分度工作臺只完成分度動作,且分度動作也只限于完成規(guī)定的角度(如45°、60°或90°等),即分度工作臺可按照數(shù)控系統(tǒng)的指令,將工作臺及其工件回轉(zhuǎn)規(guī)定的角度,以改變工件相對于主軸的位置,完成工件各個表面的加工。分度工作臺按其定位機(jī)構(gòu)的不同分為定位銷式和端面齒盤式兩類。8.2.1定位銷式分度工作臺此種分度工作臺的定位分度主要靠工作臺的定位銷和定位孔來實現(xiàn),分度的角度取決于定位孔在圓周上分布的數(shù)量。下一頁返回8.2分度工作臺圖8-2所示為定位銷式分度工作臺。分度工作臺1嵌在長方工作臺10之中。在不單獨使用分度工作臺時,兩個工作臺可以作為一個整體使用。在分度工作臺1的底部均勻分布著8個圓柱定位銷7,在底座21上有一個定位孔襯套6及供定位銷移動的環(huán)形槽。其中只有一個圓柱定位銷7進(jìn)入定位孔襯套6中,其他7個圓柱定位銷則都在環(huán)形槽中。因為圓柱定位銷之間的分布角度為45°,故只能實現(xiàn)45°、90°、180°、270°等分的分度。其分度的過程如下:第一步:松開鎖緊機(jī)構(gòu)并拔出定位銷。上一頁下一頁返回8.2分度工作臺分度時機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令,由電氣控制的液壓缸使6個均布的鎖緊液壓缸8(圖8-2中只畫出一個)中的壓力油,經(jīng)環(huán)形油槽13流回油箱,鎖緊缸活塞11被彈簧12頂起,分度工作臺1處于松開狀態(tài)。同時消隙液壓缸5也卸荷,液壓缸中的壓力油經(jīng)回油路流回油箱。油管18中的壓力油進(jìn)入中間液壓缸17,使活塞16上升,并通過螺栓15、支座4把推力軸承20向上抬起15mm,頂在底座21上。分度工作臺1用4個螺釘與錐套2相連,而錐套2用六角頭螺釘3固定在支座4上,所以當(dāng)支座4上移時,通過錐套2使分度工作臺1抬高15mm,固定在工作臺面上的圓柱定位銷7從定位孔襯套6中拔出。上一頁下一頁返回8.2分度工作臺第二步:工作臺回轉(zhuǎn)分度。當(dāng)工作臺抬起之后發(fā)出信號,使液壓電動機(jī)驅(qū)動減速齒輪(圖8-2中未畫出),帶動固定在分度工作臺1下面的大齒輪9轉(zhuǎn)動,進(jìn)行分度運動。分度工作臺的回轉(zhuǎn)速度由液壓電動機(jī)和液壓系統(tǒng)中的單向節(jié)流閥來調(diào)節(jié),分度初做快速轉(zhuǎn)動,在將要到達(dá)規(guī)定位置前減速,減速信號由固定在大齒輪9上的擋塊22(共8個周向均布)碰撞限位開關(guān)發(fā)出。擋塊碰撞第一個限位開關(guān)時,發(fā)出信號使工作臺降速,碰撞第二個限位開關(guān)時,分度工作臺停止轉(zhuǎn)動,此時圓柱定位銷7正好對準(zhǔn)定位孔襯套6。上一頁下一頁返回8.2分度工作臺第三步:工作臺下降并鎖緊。分度完畢后,數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出信號使中間液壓缸17卸荷,油液經(jīng)油管18流回油箱,分度工作臺1靠自重下降,圓柱定位銷7插入定位孔襯套6中。定位完畢后消隙液壓缸5通壓力油,活塞頂向分度工作臺1,以消除徑向間隙。經(jīng)油槽13來的壓力油進(jìn)入鎖緊液壓缸8的上腔,推動鎖緊缸活塞11下降,通過鎖緊缸活塞11上的T形頭將工作臺鎖緊。至此分度工作進(jìn)行完畢。分度工作臺1的回轉(zhuǎn)部分支承在加長型雙列圓柱滾子軸承14和滾針軸承19上,軸承14的內(nèi)孔帶有1∶12的錐度,用來調(diào)整徑向間隙。上一頁下一頁返回8.2分度工作臺軸承內(nèi)環(huán)固定在錐套2和支座4之間,并可帶著滾柱在加長的外環(huán)內(nèi)做15mm的軸向移動。軸承19裝在支座4內(nèi),能隨支座4做上升或下降移動并作為另一端的回轉(zhuǎn)支承。支座4內(nèi)還裝有端面滾珠軸承20,使分度工作臺回轉(zhuǎn)很平穩(wěn)。定位銷式分度工作臺的定位精度取決于定位銷和定位孔的精度,最高可達(dá)±5″。定位銷與定位孔襯套的制造和裝配精度要求都很高,硬度的要求也很高,而且耐磨性要好。8.2.2端面齒盤式分度工作臺端面齒盤式分度工作臺是目前用得較多的一種精密的分度定位機(jī)構(gòu),可與數(shù)控機(jī)床做成整體的,也可以作為機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)附件。上一頁下一頁返回8.2分度工作臺端面齒盤式分度工作臺是利用一對上下嚙合的齒盤,通過上下齒盤的相對旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)工作臺的分度的。分度的角度范圍依據(jù)齒盤的齒數(shù)而定,主要由工作臺面、底座、夾緊液壓缸、分度液壓缸及端面齒盤等零件組成,如圖8-3所示。機(jī)床需要分度時,數(shù)控裝置發(fā)出分度指令(也可用手壓按鈕進(jìn)行手動分度),由電磁鐵控制液壓閥(圖中未畫出),使壓力油至工作臺7中央的夾緊液壓缸下腔10,推動活塞6上移(夾緊液壓缸上腔9回油經(jīng)管道排回),經(jīng)推力軸承5使工作臺7抬起,上端面齒盤4和下端面齒盤3脫離嚙合。工作臺上移的同時帶動內(nèi)齒圈12上移并與齒輪11嚙合,完成了分度前的準(zhǔn)備工作。上一頁下一頁返回8.2分度工作臺當(dāng)工作臺7向上抬起時,推桿2在彈簧作用下向上移動,使推桿1在彈簧的作用下右移,松開微動開關(guān)D的觸頭,控制電磁閥(圖中未畫出)使壓力油經(jīng)管道21進(jìn)入分度液壓缸左腔19內(nèi),推動齒條活塞8右移(分度液壓缸右腔18的油經(jīng)管道20及節(jié)流閥流回油箱),與它相嚙合的齒輪11做逆時針轉(zhuǎn)動。根據(jù)設(shè)計要求,當(dāng)齒條活塞8移動113mm時,齒輪11回轉(zhuǎn)90°,因此時內(nèi)齒圈12已與齒輪11相嚙合,故分度工作臺7也回轉(zhuǎn)90°。分度運動速度的快慢由管道20中的節(jié)流閥來控制。齒輪11開始回轉(zhuǎn)時,擋塊14放開推桿15,使微動開關(guān)C復(fù)位,當(dāng)齒輪11轉(zhuǎn)過90°時,它上面的擋塊17壓推桿16,使微動開關(guān)E被壓下,控制電磁鐵使夾緊液壓缸上腔9通入壓力油,活塞6下移(夾緊液壓缸下腔10的油流回油箱),工作臺7下降。上一頁下一頁返回8.2分度工作臺端面齒盤4和3又重新嚙合,并定位夾緊,這時分度運動已進(jìn)行完畢。管道中有節(jié)流閥,用來限制工作臺7的下降速度,避免產(chǎn)生沖擊。當(dāng)分度工作臺下降時,推桿2被壓下,推桿1左移,微動開關(guān)D的觸頭被壓下,通過電磁鐵控制液壓閥,使壓力油從管道20進(jìn)入分度液壓缸的右腔18,推動齒條活塞8左移(分度液壓缸左腔19的油經(jīng)管道21流回油箱),使齒輪11順時針回轉(zhuǎn)。它上面的擋塊17離開推桿16,微動開關(guān)的觸頭被放松。因工作臺面下降夾緊后齒輪11下部的輪齒已與內(nèi)齒圈脫開,故分度工作臺面不轉(zhuǎn)動。當(dāng)齒條活塞8向左移動113mm時,齒輪11就順時針轉(zhuǎn)90°,齒輪11上的擋塊14壓下推桿15,微動開關(guān)C的觸頭又被壓緊,齒輪11停在原始置,為下次分度做準(zhǔn)備。上一頁下一頁返回8.2分度工作臺端面齒盤式分度工作臺的優(yōu)點是:分度和定心精度高,分度精度可達(dá)±(0.5~3)″。由于采用多齒重復(fù)定位,故可使重復(fù)定位精度穩(wěn)定,而且定位剛性好,只要分度數(shù)能除盡端面齒盤齒數(shù),都能分度,適用于多工位分度。可用于數(shù)控機(jī)床、多工位專用柔性加工單元(見圖8-4和圖8-5),及需要分析的各種加工和測量裝置中。缺點是端面齒盤的制造比較困難,此外,它也不能進(jìn)行任意角度的分度。上一頁返回8.3排屑裝置排屑裝置能迅速、有效地排除數(shù)控機(jī)床及加工中心切削加工時產(chǎn)生的切屑。其主要作用是將切屑從加工區(qū)域排出數(shù)控機(jī)床及加工中心之外。在數(shù)控車床和磨床上的切屑中往往混合著切削液,排屑裝置從中分離出切屑,并將它們送入切屑收集箱(車)內(nèi),而切削液則被回收到冷卻液箱中。排屑裝置是一種具有獨立功能的附件,它的工作可靠性和自動化程度隨著數(shù)控機(jī)床技術(shù)的發(fā)展而不斷提高。各主要工業(yè)國家都已研究開發(fā)了各種類型的排屑裝置,并廣泛地應(yīng)用在各類數(shù)控機(jī)床及加工中心上。這些裝置已逐步標(biāo)準(zhǔn)化和系統(tǒng)化,并由專業(yè)工廠生產(chǎn)。排屑裝置的種類繁多,常見的有平板鏈?zhǔn)?、刮板式、螺旋式和磁性排屑式。下一頁返?.3排屑裝置排屑裝置的安裝位置一般都盡可能靠近刀具切削區(qū)域。如車床的排屑裝置裝在回轉(zhuǎn)工件下方,銑床和加工中心的排屑裝置裝在床身的回水槽上或工作臺邊側(cè)位置,以利于簡化機(jī)床或排屑裝置結(jié)構(gòu),減小機(jī)床的占地面積,提高排屑效率。排出的切屑一般都落入切屑收集箱或小車中,有的則直接排入車間排屑系統(tǒng)。圖8-6所示為平面鏈?zhǔn)脚判佳b置,它是用滾動鏈輪牽引鋼質(zhì)平板鏈帶在封閉箱中運轉(zhuǎn),加工中的切屑落到鏈帶上后被帶出機(jī)床。這種裝置能排除各種形狀的切屑,電動機(jī)有過載保護(hù)裝置,運轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠。鏈板輸送的速度范圍較大,輸送效率高,噪聲小,適應(yīng)性強,各類機(jī)床均可適用,在車床上使用時多與機(jī)床冷卻液箱合為一體,以簡化結(jié)構(gòu)。上一頁下一頁返回8.3排屑裝置圖8-7所示為刮板式排屑裝置,其傳動原理與平板鏈?zhǔn)降幕鞠嗤?只是鏈板不同,它帶有刮板鏈板,不受切屑種類限制,對金屬、非金屬切屑均可適用;有過載保護(hù)裝置,運轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠,運動機(jī)構(gòu)為敞開式,保養(yǎng)維修方便,排屑能力較強,需采用較大功率的驅(qū)動電動機(jī)。圖8-8所示為螺旋式排屑裝置,它主要用于機(jī)械加工過程中的金屬、非金屬材料所切削下來的顆粒狀、粉狀、塊狀及卷狀切屑的輸送,適用于數(shù)控車床、加工中心或其他機(jī)床安裝空間比較狹窄的地方,與其他排屑裝置聯(lián)合使用可組成不同結(jié)構(gòu)形狀的排屑系統(tǒng)。它通過電動機(jī)及減速裝置驅(qū)動安裝在溝槽中的一個長螺旋桿。上一頁下一頁返回8.3排屑裝置螺旋桿轉(zhuǎn)動,溝槽中的切屑即隨螺旋桿推動連續(xù)向前運動,最終排入切屑收集箱。螺旋桿有兩種形式:一種是用扁形鋼條卷成螺旋彈簧狀,另一種是在軸上焊上螺旋形鋼板。螺旋式排屑裝置結(jié)構(gòu)簡單,排屑性能良好,但只適用于沿水平或小角度傾斜直線方向排運切屑,不能大角度傾斜、提升或轉(zhuǎn)向排屑。還有一種是磁性排屑器,它利用永磁材料所產(chǎn)生的強磁場的磁力,將吸磁的顆粒狀、粉末狀和長度小于150mm的黑色金屬切屑吸附在工作面板上,輸送到切屑箱中。它可廣泛應(yīng)用于數(shù)控車床、組合機(jī)床、自動車床、齒輪車床、銑床、拉床、機(jī)鉸機(jī)床、專用機(jī)床、自動線和流水線等的干式加工和濕式加工時的切屑處理。上一頁返回8.4冷卻系統(tǒng)數(shù)控銑床及加工中心的冷卻系統(tǒng)按照其作用可分為機(jī)床的冷卻及切削時對刀具和工件的冷卻兩部分。8.4.1機(jī)床冷卻和溫度控制數(shù)控銑床及加工中心屬于高精度、高效率、高成本投入的機(jī)床,所以在工廠中為了盡早地收回成本,充分發(fā)揮其作用,一般要求采取24h不停機(jī)連續(xù)工作制,為了保證長時間工作機(jī)床加工精度的一致性、電氣及控制系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和機(jī)床的使用壽命,數(shù)控銑床及加工中心對環(huán)境溫度和各部分的發(fā)熱、冷卻及溫度控制均有相應(yīng)的要求。下一頁返回8.4冷卻系統(tǒng)環(huán)境溫度對數(shù)控銑床和加工中心加工精度及工作穩(wěn)定性有不可忽視的影響,一般數(shù)控銑床及加工中心對工作環(huán)境溫度的要求為0℃~45℃,環(huán)境溫度變化不大于1.1℃/min。電控系統(tǒng)是整臺機(jī)床的控制核心,其工作時的可靠性和穩(wěn)定性對數(shù)控銑床和加工中心的正常工作起著決定性作用,并且電控系統(tǒng)中間的絕大部分元器件在通電工作時均會產(chǎn)生熱量,如果沒有充分適當(dāng)?shù)纳?容易造成整個系統(tǒng)的溫度過高,影響其可靠性、穩(wěn)定性及元器件的壽命。電控系統(tǒng)一般采用在發(fā)熱量大的元器件上加裝散熱片與采用風(fēng)扇強制循環(huán)通風(fēng)的方式進(jìn)行熱量的擴(kuò)散,降低整個電控系統(tǒng)的溫度。上一頁下一頁返回8.4冷卻系統(tǒng)但該方式具有灰塵易進(jìn)入控制箱、溫度控制穩(wěn)定性差、濕空氣易進(jìn)入的缺點。所以,在一些較高檔的數(shù)控銑床和加工中心上采用專門的電控箱冷氣機(jī)進(jìn)行電控系統(tǒng)的溫、濕度調(diào)節(jié)。在數(shù)控銑床及加工中心的機(jī)械本體部分,主軸部件及傳動機(jī)構(gòu)為最主要的受熱源。對主軸軸承和傳動齒輪等零件,特別是中等以上預(yù)緊的主軸軸承,如果工作時溫度過高,則很容易產(chǎn)生潤滑油黏度降低、軸承膠合磨損破壞等后果,所以數(shù)控銑床和加工中心的主軸部件及傳動裝置通常設(shè)有工作溫度控制裝置。8.4.2工件切削冷卻上一頁下一頁返回8.4冷卻系統(tǒng)數(shù)控銑床及加工中心在進(jìn)行高速大功率切削時會伴隨大量的切削熱產(chǎn)生,使刀具、工件和機(jī)床的溫度上升,進(jìn)而影響刀具的壽命、工件加工質(zhì)量和機(jī)床的精度。所以,在數(shù)控銑床及加工中心中,良好的工件切削冷卻具有重要的意義,切削液不僅具有對刀具、工件、機(jī)床的冷卻作用,還起到在刀具與工件之間的潤滑、排屑清理和防銹等作用。機(jī)床在加工工件的過程中可以用裝在主軸上的冷卻管直接向刀具和工件噴射切削液,若加工要求不允許使用切削液,則可采用壓縮空氣冷卻刀具和工件。上一頁下一頁返回8.4冷卻系統(tǒng)為了充分提高冷卻效果,在一些數(shù)控銑床和加工中心上還采用了主軸中央通水及使用內(nèi)冷卻刀具的方式進(jìn)行主軸和刀具的冷卻。這種方式在提高刀具壽命、發(fā)揮數(shù)控銑床良好的切削性能、切屑的順利排出等方面具有較好的作用,特別是在加工深孔時效果尤為突出,所以目前應(yīng)用越來越廣泛。上一頁返回8.5潤滑系統(tǒng)8.5.1潤滑系統(tǒng)的作用在數(shù)控銑床及加工中心中,潤滑主要有減小摩擦、減小磨損、降低溫度、防止銹蝕和形成密封等作用。8.5.2潤滑系統(tǒng)的類型和應(yīng)用數(shù)控銑床及加工中心中的潤滑系統(tǒng)按照其工作方法一般分為分散潤滑和集中潤滑兩種。分散潤滑是指在數(shù)控銑床的各個潤滑點用獨立、分散的潤滑裝置進(jìn)行潤滑;集中潤滑是指利用一個統(tǒng)一的潤滑系統(tǒng)對多個潤滑點進(jìn)行潤滑。下一頁返回8.5潤滑系統(tǒng)按照潤滑介質(zhì)的不同,機(jī)床上的潤滑又可以分為油潤滑和脂潤滑兩種,其中油潤滑又分為滴油潤滑、油浴潤滑(包括濺油潤滑和油池潤滑)、油霧潤滑、循環(huán)油潤滑及油氣潤滑等。數(shù)控銑床及加工中心良好的潤滑對提高各相對運動件的壽命、保持良好的動態(tài)性能和運動精度等具有重要的意義。在數(shù)控銑床及加工中心的運動部件中,既有高速的相對運動,也有低速的相對運動,既有重載的部位,也有輕載的部位,所以在數(shù)控銑床和加工中心中通常采用