瓣技专论 数控立式车铣床加工能力计算 王军 蒋琳 中捷机床有限公司 【摘要】立式车铣复合加工中心满足了从毛坯到成品经过一次装夹就 要运用的是直线导轨，而在对导轨进行计算时候，需要选取导轨的规 可以在一台机床上完成，是一种加工工艺广泛，效率高，性能好的先进设 备，。该设备适用于内圆锥面、外圆柱面、圆弧面、端面、螺纹及各种复杂异 形面的粗精２￣．ｙ－。它的出现很好的解决了加工周期长，加工变形大，工人劳 动时间长等问题 格，导轨的承载量与导轨规格一般有表ｌ所列出的经验关系。 滚动直线导轨的计算，距离额定寿命Ｈ和时间额定寿命Ｈ 可以用 以下公式计算： 【关键词ｌ主式车铣；装夹；结构；五轴联动 Ｈ＝５０１．数控立式车铣床的结构特点 （１）五轴联动的特点 五轴车铣加工中心是一种近年来新兴的加工技术，是指在三个平动 轴的基础上增加两个转动轴，五轴之间可以形成任意的空间轨迹。五轴 联动的优势可以概括为：一次装夹、工序集中、降低成本、精度高、更新 换代容易。各轴结构具体功能如下： ａ．Ｘ轴可以形成回转体的径向尺寸； ｂ．Ｙ轴形成刀具与主轴中心的偏离尺寸； Ｃ．Ｚ轴形成回转体的轴向尺寸； ｄ．Ｂ轴形成刀具与主轴回转中心的夹角； ｅ．Ａ轴实现回转体的圆周进给和定向停车。 经济型机床上大都通常使 用四方、五方或六方自动转位刀 架。这种换刀装置按其工作原 理可分为：螺旋转位刀架，十字 （ ： ｆ． １ Ｋｍ Ｆ １ Ｗ Ｈ ｈ＝ Ｈ×Ｈ ８． ｈ ２×，× ×６Ｏ ，×，ｚ 式中：ｆ 一一硬度系数，一般要求滚道的硬度不得低于５８ＨＲＣ，故 通常可取ｆ ＝１； ｆ 一一温度系数；ｆ。一一接触系数；ｆ ～一接触系数；ｆ 一一接触系 数； Ｃ 一一额定动负荷（Ｎ）；Ｆ一一计算载荷（Ｎ）。ｌ一一行程长度 （／ＴＩ）； ｎ一一每分钟往返次数 导轨长度的计算，导轨长度：主轴箱的高度＋ｚ轴的行程＋安全行程 （３）滚珠丝杠的动负荷计算与直径估算 进给系统的传动方式和结构特点与普通车床截然不同，全功能型 槽转位刀架，凸台棘爪式转位刀 数控车床是用直流或交流伺服电机驱动，通过滚珠丝杠带动刀架完成 架，电磁式转位刀架，液压式转 纵向（ｚ轴）和横向（ｘ轴）的进给运动，在对丝杠的计算当中，首先要做的 位刀架。而在市面上目前使用最 就是先确定丝杠的导成Ｌ １， 多的是螺旋转位刀架，微电机经 厂 ＝ ｍｍ 弹簧安全离合器至蜗轮副带动螺 Ｉｎｍａｘ 母旋转，螺母抬起刀架使定位用 端齿盘的上盘与下盘分离，随即 式中：Ｖ＿ｍ 一一移动部件的最高移动速度（ａｍ／ｒｒａｉｎ）； 带动刀架旋转到位。然后发信号使电机反转锁紧，完成刀架换位后，再 进行切削加工。 ｉ一一传动比，当滚珠丝杆与电动机直接连接时ｉ＝１； Ｉ１ 广一电动机的最高转速ｒ／ｒａｉｎ （２）加工优越性 第二步就是计算滚珠丝杠螺母副的平均转速和平均载荷，将滚珠 ａ．车铣加工中心有刀具库，容量大，可以进行镗、铣、钻、攻丝等工 丝杠在运动的变动转速和变动载荷折算成当量转速ｎ 和当连载荷Ｆ ， 序，是很好的柔性加工系统； 将强力切削是的轴向载荷定为最大轴向载荷Ｆ 快速移动和钻镗定 ｂ．刀具有的主轴，而且主轴直径大，轴承跨距大，刚性好； 位时的轴向载荷定为最小轴向载荷 。 ｃ．主轴的功率相对较大； ｄ．数控车铣加工中心主轴的润滑好，冷却彻底，所以刀具温升低。 估计允许的滚珠丝杠的最小螺纹底径ｄ： 。 滚珠丝杠螺母副的安装方式拟采用两端固定的支承方式，则 ２．切削时候受力情况 现给定机床在运动时候的参数，弹性模量：１．６、泊松比：０．２５、密 度为７．６ｋｇ／ｍｍ ，取机床上滑板的总重量为Ｇ＝１５０００Ｎ。 Ｊ 一ｏｍ ｍ 式中：Ｌ一滚珠丝杠螺母副的两个固定支承之间的距离。 Ｌ＝行程＋安全行程＋２×余程＋螺母长度＋支承长度 （１）施加的载荷： 在Ｘ方向上：Ｆｘ＝Ｇｘ０．７０７一Ｆｔ２＝１５００Ｏｘ０．７０７—２０Ｏ０＝８６０５Ｎ Ｆｙ＝一Ｆ 一４Ｏ００Ｎ Ｆｘ＝Ｆｆ＋Ｇｘ０．７Ｏ７＝１０Ｏ００＋１５０００ｘ０．７０７＝２０６０５Ｎ 式中：Ｆｔ２一一抗刀方向切削力； Ｆｔ１一一进给方向分力； Ｆ卜一主切削力。 （２）导轨受力 ３．加工方向 数控立式车铣床是一个复合式机床，它是结合数控车床和铣床的 优点，同时这个机床也对零件的加工具有多样性，它的加工范围很 可 以说所有的零件都能加工，一次装夹就可以完成粗、精加工，对盘行零 件盒回转体零件都可以加工，提高了生产效率和精度，很大的降低了人 工，降低了成本。 在机床加工时候，导轨的精度要求非常高，只有这样加工出来的工 件才能满足要求，而要是能提供条件，导轨的寿命就要满足，机床上主 承载量，Ｎ ３０００以 ３０００ 下 ５０００ ～ ５０００ １００００ ～ １００００２５０００ —一 ２５０００￣ ５００００ ５００００￣ ６００００ 参考文献 【１］严爱珍．数控原理与系统．北京：机械工业出版社，１９９９ ［２］文怀兴，夏田．数控机床系统设计．北京：化学工业出版设，２００５．５ 导轨规格 ３０ ３５ ４５ ５５ ６５ ８５
