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1、
龍門加工中心的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)【深度解析】
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龍門加工中心的結(jié)構(gòu)分類
龍門加工中心的龍門架由兩個立柱、橫梁、滑鞍等部件組成,龍門加工中心根據(jù)龍門架可為定梁式、動梁式和動柱式龍門加工中心。頂梁式龍門加工中心的橫梁固定,工作臺移動;動梁式龍門加工中心的橫梁上下移動,工作臺誠前后移動;動柱式龍門加工中心工作臺固定,龍門架移動。龍門加工中心都
2、是主軸與工作臺為垂直狀態(tài)的,比較適合加工大型類的零件。
龍門加工中心的應(yīng)用
龍門加工中心屬于大機(jī)床,是專門為了加工大零件而設(shè)計(jì)的大型機(jī)床,主要應(yīng)用于重工業(yè)行業(yè),比如飛機(jī)、汽車、船舶等重型行業(yè)中,主要加工大型復(fù)雜形狀的工件,比如加工飛機(jī)的梁、框以及大型機(jī)械上的某些零件等。總而言之龍門加工中心是為了加工大型復(fù)雜零件而設(shè)計(jì)的一款大型機(jī)床,適用于各個行業(yè)中,特別是大型零件行業(yè)。
龍門鏜銑加工中心分類
龍門鏜銑加工中心主要適合對平面、孔和其它型腔復(fù)雜面進(jìn)行加工。配置各種形式的附件銑頭,工件一次夾裝就可以完成工件五面體的加工。在針對工件的寬度大、長度長、重量重的情況下,就要選擇不同的機(jī)型來
3、對應(yīng)產(chǎn)品的加工。
龍門鏜銑加工中心在總體布局上分定龍門和動龍門,同時(shí)還分定梁和動梁。橋式布局方式也屬于動龍門的一種形式。在這里我們主要把龍門移動工作臺固定和定龍門工作臺移動,在形式上和精度上做一比較。隨著信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)數(shù)字化技術(shù)不斷發(fā)展,數(shù)控機(jī)床的性能和效率也不斷在提高。目前檔次較高的數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)具備高效、高精度,適應(yīng)于復(fù)雜曲面和空間孔系的加工,但對機(jī)床整體就要求剛性好、精度高、有熱變形補(bǔ)償、切削力強(qiáng)、穩(wěn)定性佳、數(shù)控系統(tǒng)反響速度快,有自動監(jiān)控等功能。
對于定龍門數(shù)控鏜銑加工中心也就是工作臺移動數(shù)控機(jī)床,它的工作臺移動有直流或交流伺服電動機(jī)通過蝸輪蝸桿、滾珠絲桿和齒輪齒條等形式進(jìn)行對X軸向
4、的傳動,選擇傳動形式是根據(jù)不同長度和不同要求的重要。在工作臺移動長度超過8m時(shí),一般廠家都會采用雙齒輪齒條這種傳動的方式。工作臺的運(yùn)動軌跡是依照水平面的直線度和垂直于水平面的直線度兩個方向運(yùn)行的。保證加工產(chǎn)品的精度也是一項(xiàng)重要指標(biāo)。這種定龍門數(shù)控機(jī)床X軸向的導(dǎo)軌長度是該工作臺長度的2倍,其中不包括兩側(cè)防護(hù)罩的長度,所以對廠房來說占用面積較大。
工作臺移動式數(shù)控龍門鏜銑機(jī)床,它的工作臺移動摩擦形式又可以分為動摩擦和靜摩擦兩種,在動摩擦形式里有多種如滾珠和滾柱加預(yù)載形式的直線導(dǎo)軌、滾動體導(dǎo)軌以及滾動和滑動結(jié)合的組合式復(fù)合導(dǎo)軌以及完全動摩擦等形式的結(jié)構(gòu)形式。其中直線導(dǎo)軌和滾動體導(dǎo)軌比較適合輕載高速
5、切削的加工,它運(yùn)動均勻、低速運(yùn)行時(shí)不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。有較好的定位精度、牽引力小、精度保持性好、壽命較長、維修性強(qiáng),但抗震和抗沖擊能力較差。
龍門鏜銑加工中心結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
滾動和滑動復(fù)合導(dǎo)軌中,滾動部分起到控制直線運(yùn)動精度作用,滑動部分起到承載作用,比較好地提高了工作臺的承重能力,并且相對來說具有一定的耐沖擊能力。隨著刀具的發(fā)展和革新,加工工藝?yán)砟畹霓D(zhuǎn)變和更新,目前高速輕載加工工藝的方法蓬勃發(fā)展,符合低速重載大扭矩和高速輕載小扭矩的發(fā)展規(guī)律。
另一種靜壓導(dǎo)軌屬靜摩擦形式,它具有重載和導(dǎo)軌面無磨損的特點(diǎn)而且具備有工件上下料強(qiáng)大耐沖擊能力,但它受油的溫度影響因素較大、制造工藝比較復(fù)雜,成本高,
6、維修保養(yǎng)也相對困難。我們有一臺這樣的設(shè)備在使用近20年后,導(dǎo)軌基本完好無損。
在結(jié)構(gòu)上,這種工作臺移動式數(shù)控龍門鏜銑機(jī)床的龍門形式都采用框架整體連接的方法,它對安裝的基礎(chǔ)有一定的要求,整機(jī)重量基本都處于中間位置,特別是在兩個立柱的位置上,機(jī)床在溫度的影響下,兩個立柱的精度會在不同高度上受溫度的變化而往后或往前傾斜,在整體連接的狀態(tài)下會同時(shí)影響機(jī)床床身連接部分的變化,造成機(jī)床床身精度的變化。經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為在1m的長度上,溫度有1℃的變化會影響精度0.01mm,也就是經(jīng)常提到的“三個一”。所以,在對加工垂直平面內(nèi)有高精度要求的產(chǎn)品,在季節(jié)變化溫差大時(shí)要經(jīng)常對機(jī)床進(jìn)行調(diào)整和檢測,因?yàn)樽冃魏蟮臋C(jī)床床身工
7、作臺在其上運(yùn)動是一條變形的曲線而不是一條直線,加工后的產(chǎn)品直線度也和變形的曲線一致,影響了產(chǎn)品的加工精度。
工作臺移動龍門加工中心影響加工精度的因素涉及面廣,調(diào)整時(shí)互相有一定的干涉,但因是整體結(jié)構(gòu)所以相對穩(wěn)定性較好,加工產(chǎn)品的精度有一定的保證。目前有一些制造廠家為了解決機(jī)床中互相干涉的問題采用兩個立柱和床身過渡連接和不連接的方法。
相對龍門移動加工中心來講,它的工作臺承載能力大,而且不受上下工件的沖擊和其他因素影響而干涉機(jī)床的變形,優(yōu)點(diǎn)是占地面積小,工件夾裝方便,可以充分發(fā)揮工作臺的實(shí)際有效長度來加工工件。
幾種龍門鏜銑加工中心比較
世界上有多家機(jī)床公司就采用了龍門移動的結(jié)構(gòu)形式,制造
8、生產(chǎn)了適合加工大型、重型產(chǎn)品的五面體加工中心。例如:具有代表性的德國科堡(WALDRICH COBURG)和德國西斯(SCHIESS)和國內(nèi)的北京第一機(jī)床廠等生產(chǎn)的工作臺移動龍門加工中心。龍門框架移動式機(jī)床在制造技術(shù)和成本上都難于和高于工作臺移動機(jī)床,制造成本大約高出25%。特別是在制造龍門架立柱運(yùn)行時(shí)要做到同步,聯(lián)接梁固定和穩(wěn)定整機(jī)有著一定的難度。X軸走行時(shí)要承受整機(jī)重量,驅(qū)動力矩大動作遲緩有慣量,如果重量過輕會造成整機(jī)剛性質(zhì)量下降而不穩(wěn)定,有飄移震蕩的現(xiàn)象。
這種動梁動龍門框架移動五面體加工中心,在龍門框架移動采用了海登海因的“GANTRY”同步技術(shù),并使整個框架結(jié)構(gòu)件能具有高剛性、高精
9、度承受重切削的能力,在龍門架移動的機(jī)構(gòu)中,X 軸有X1和X2組成,通過雙交流伺服電機(jī)無間隙齒輪齒條的驅(qū)動,并在海登海因高精度雙光柵構(gòu)成的全閉環(huán)檢測系統(tǒng)回路中,X軸向在優(yōu)選聯(lián)接梁結(jié)構(gòu)的作用下始終有X1作為主驅(qū)動位置軸,X2作為隨動位置軸通過數(shù)控系統(tǒng)控制其均勻地進(jìn)行不斷地跟蹤和補(bǔ)償,使X2與X1始終保持同步,為了保證加工產(chǎn)品及零件在加工時(shí)不出廢品和次品,在系統(tǒng)中設(shè)置了跟蹤大誤差值,超過該數(shù)值即報(bào)警,機(jī)床停止工作。
這種龍門框架移動加工中心的關(guān)鍵在于兩條平行的X軸安裝的基座的穩(wěn)定性,它決定著導(dǎo)軌的精度,也決定著整個機(jī)床的精度,它不象工作臺移動龍門加工中心,是整體框架結(jié)構(gòu)互相干涉,而框架移動加工中心
10、是不受工作臺變形的影響,但兩條X軸導(dǎo)軌始終要保持兩個方向的平行,也要進(jìn)行不斷地檢測和調(diào)整。其次X軸兩個立柱運(yùn)行時(shí),雖然是采用了同步技術(shù),但對兩個軸的交流伺服電機(jī)的驅(qū)動器特性要求反響速度快,否則會造成瞬間的震蕩而影響X軸的精確定位。
結(jié)束語
總之,這兩種形式的龍門加工中心,X軸水平面直線度和垂直平面內(nèi)直線度的精度,決定著X軸的定位精度。X軸導(dǎo)軌的靜態(tài)精度和龍門立柱靜態(tài)精度長期保持是決定產(chǎn)品好壞的前提,并且一個良好的環(huán)境和比較穩(wěn)定的基礎(chǔ)也是必要的條件。
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