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2017-06-02
立式数控铣床加工能力计算

  立式数控铣床加工能力计算
  立式数控铣床满足了从毛坯到成品经过一次装夹就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加工。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。
  1.立式数控铣床的结构特点
  (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,十字槽转位刀架,凸台棘爪式转位刀架,电磁式转位刀架,液压式转位刀架。而在市面上目前使用最多的是螺旋转位刀架,微电机经弹簧安全离合器至蜗轮副带动螺母旋转,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。
  (2)加工优越性
  a.车铣加工中心有刀具库,容量大,可以进行镗、铣、钻、攻丝等工序,是很好的柔性加工系统;
  b.刀具有独立的主轴,而且主轴直径大,轴承跨距大,刚性好;
  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。
  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/mm3,取机床上滑板的总重量为G=15000N。
  (1)施加的载荷:
  在x方向上:Fx=Gx0.707-Ft2=15000x0.707-2000=8605N
  Fy=-F=-4000N
  Fx=Ff+Gx0.707=10000+15000x0.707=20605N
  式中:Ft2——抗刀方向切削力;
  Ft1——进给方向分力;
  Ft——主切削力。
  (2)导轨受力
  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,需要选取导轨的规格,导轨的承载量与导轨规格一般有表1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Hh可以用以下公式计算:
  式中:fh——硬度系数,一般要求滚道的硬度不得低于58HRC,故通常可取fh=1;ft——温度系数;fc——接触系数;fa——接触系数;fw——接触系数;Ca——额定动负荷(N);F——计算载荷(N)。l——行程长度(m);n——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,首先要做的就是先确定丝杠的导成L0
  式中:Vmax——移动部件的最高移动速度(mm/min);i ——传动比,当滚珠丝杆与电动机直接连接时i=1;nmax——电动机的最高转速r/min第二步就是计算滚珠丝杠螺母副的平均转速和平均载荷,将滚珠丝杠在运动的变动转速和变动载荷折算成当量转速nm和当连载荷Fm,将强力切削是的轴向载荷定为最大轴向载荷Famax,快速移动和钻镗定位时的轴向载荷定为最小轴向载荷Famin。估计允许的滚珠丝杠的最小螺纹底径d2m。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
  式中:L—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
  3.加工方向
  立式数控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,它的加工范围很广,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。

浙江省玉环县坎门机床厂
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