近年來為適應廣告等行業發展需要，市場上開發出了一種適用于切割鋁、薄鋼板、塑料紙張、皮革、布料、有機玻璃、環氧樹脂、亞克力、毛料、塑料、橡膠等材料中，工作臺呈水平放置(圖1所示)的高速數控切割機床。這種高速數控切割加工中心機床工作臺較大且是水平設計的，在切割過程中切屑堆積在工件上，排屑困難，并且散落在地面上，影響環境衛生和產品的質量，需人工排屑又增加勞動強度，降低生產效率。本文提出易于排屑的傾斜臺面設計方案。傳統水平臺面高速切割機床的特點 傳統高速切割加工中心機床x,y方向上采用齒輪齒條傳動，z方向上采用滾珠絲杠傳動。 從其近幾年在市場上的應用和發展來看，主要優點為:(1)結構簡單，功能廣泛;(2)尤其適合加工薄鋼材、鋁板、有機玻璃和塑料等板材類零件，應用廣泛。 結合其加工條件，經過用戶使用得出其缺點主要表現為: (1)切屑排除困難，一方面切削熱集中在工件表面，不利于工件精度的提高;另一方面切屑積存在工作臺上且工作臺較大，清理困難，清理加工輔助時間較長，勞動強度較大，降低了加工效率，而且加工場地切屑遍地，加工環境較差。 (2)裝夾工件不方便，薄鋼材、鋁板等水平人工搬運裝夾時易變形。
夾具是產品制造各工藝階段中十分重要的工藝裝備之一，生產中所使用夾具的質量、工作效率及夾具使用的可靠性，都對產品的加工質量及生產效率有著決定性的影響。一種優秀的夾具結構設計，往往可以大幅度提高生產效率，并能極大地穩定產品的加工質量。1、問題的提出 在生產中，遇到一種圓柱凸輪(圖1)需加工，客戶已將凸輪的外圓和內孔加工中心完畢，只需加工凸輪槽。凸輪的材料為40Cr鋼，生產數量50件，且客戶要求的交貨時間短。 加工圓柱凸輪一般采用范成法，即根據圓柱凸輪和從動件的相互運動關系，將滾子代以相同形狀和尺寸的刀具，模仿兩者之間實際工作時的相對運動關系，從而加工出符合設計要求的圓柱凸輪。用范成法加工凸輪槽需要一個移動軸和一個轉動軸的聯動，可在車削中心上進行，但有兩個問題需解決:(1)凸輪的生產數量為50件，客戶要求的交貨時間短，應如何在車削中心上實現快速裝卸工件以保證批量生產的效率呢?(2)現有的車削中心只有I個動力頭，同一時間只能裝1把銑刀，因此不能采用先粗精加工完一個工件，再接著加工下一個工件的方法，而應先把工件逐一粗加工完畢后，再逐一進行精加工。但這樣會出現二次裝夾的重復定位問題，應怎樣才能保證兩次裝夾加工的起始位置是重合的呢?2、問題的分析 針對以上問題，批量加工凸輪槽不能采用通用加工中心夾具，而應設計專用夾具，以滿足凸輪槽的生產要求。
故障2 故障現象: 一臺西班牙進口臥式14000加工中心。機床在Y軸(垂直軸)將要移動的時候報警25050。查閱西門子報警手冊，25050為輪廓監控報警。25050報警實際是數控系統監測到反饋信號同數控系統發出的軸移動信號比較超差。經過觀察該報警只在Y軸移動時產生，其他軸移動的時候機床正常。機床產生報警的時候Y軸驅動上沒有報警顯示。機床的各種方式均正常。 故障檢查和處理: 該機床垂直軸有電磁抱閘保證機床在失電狀態下避免下滑引起事故，故首先懷疑電磁抱閘上電沒有動作，電磁抱閘沒打開。電路見圖1。檢查結果如下: (1)用萬用表測量機床在關機狀態下Y軸電磁抱閘的電限24 Ω。阻值正常，線路正常。 (2)查看PLC的輸出A72.0在機床開機狀態是1態，PLC有輸出，狀態正常。 (3)用萬用表測量機床開機狀態Y軸電磁抱閘的繼電器KA1600輸出(機床開機電磁抱閘應該得電)，沒有電壓顯示;測量電磁抱閘的供電電源有24V、正常，繼電器有吸合動作。懷疑繼電氣接點有問題，更換繼電器。測量電磁抱閘電壓正常。試車機床正常，故障排除。
加工中心機床剎緊可靠性決定了機械加工時零件的精度以及表面質量。我們在試制該型轉臺過程中，發現原有的一套剎緊系統可靠性不高。工作臺面處于剎緊狀態時，施加相應的載荷，于工作臺******外圓處支表讀數，彈性變形回復后，殘余位移仍達到0.04 mm，不符合0.02mm的設計要求。為此，我們擬增加一套剎緊系統以提高剎緊可靠性。1結構原理 鑒于該型轉臺采用的是直驅電動機，導致轉臺內部徑向空間狹小，且用戶限定了軸向高度。在此條件下，我們設計開發了結構緊湊的薄壁剎緊環。其結構示意圖如圖1所示。 其工作原理為薄壁剎緊環與基體相聯接(基體固定)，薄壁剎緊環薄壁處在內側呈圓周分布的液壓力的作用下產生彈性變形川，緊貼在旋轉體內壁，產生摩擦力，進而達到剎緊旋轉體的效果。2重要參數的分析 該薄壁零件在設計過程中需要確定幾個重要的參數，羅列如下。 (1)作用于薄壁處的液壓力F。該值的確定應遵循兩個原則:①薄壁在該力的作用下處于完全彈性變形;②保證作用于旋轉體內壁的力達到剎緊要求。 (2)薄壁厚度t。該數值在整個剎緊環的設計中處于重要地位，需尋求平衡點。該值如果較小，則薄壁變形效果越好，即剎緊能力越強。但同時，較小的壁厚將會增加機械加工的難度，應力集中、熱形變等因素將會造成壁厚不均勻，影響剎緊能力。而壁厚值過大，將造成變形困難，需提供極大的液壓力F。 (3)薄壁剎緊環與旋轉體之間的間隙。該數值同樣需尋求平衡點。既不能過大，也不能過小。過大會促使薄壁剎緊環必須產生大變形量才能起到剎緊作用，這將使薄壁環處于頻繁的“大變形一大回復一大變形”的過程中，嚴重影響其壽命。間隙過小則對薄壁剎緊環的機械加工帶來困難，如前所說，薄壁的加工過程中會有變形、應力集中，導致在沒有剎緊時，薄壁的高點已經與旋轉體內壁形成摩擦，降低薄壁環的使用壽命。3結論與展望 (1)本文建立了薄壁剎緊環的設計方法，計算出參數F、t以及σ的數值，并順利實施了生產，避免了盲目設置剎緊環及周邊結構的參數，加快了開發進程。到目前為止，該型轉臺剎緊系統可靠無故障，運行良好，并實現了經濟效益。 (2)對于該薄壁剎緊環加工難度大，控制節點多的問題，需進一步研究，其加工過程中的熱變形量與切削參數的關系、應力釋放與熱處理的關系等問題仍依賴于經驗值，需實現這些問題的量化研究，形成更好的指導作用。
油壓卡盤可以在極短的時間內完成工件夾持，能快速地展開各式加工作業。因此無論是自動化加工、半自動化加工、傳統加工中心機床改裝自動化、專用機組裝等各式應用，油壓卡盤皆是客戶的指名******。本人在這里對中實油壓卡盤的裝配及保養維修方法進行一次簡要分析。 假如油缸法蘭及連接板的距離A(圖1, 2)已經確定，那L的尺寸將可依上表計算。 舉例:若裝配V-206, MH105，且油缸法蘭及連接板的距離A=810mm，那么拉桿的全長L=A-135=675mmo 注意:拉桿“C”部螺紋需配合活塞螺紋尺寸。螺紋C, E部位同心精度要求在0.05mm之內。 1.2制作安裝連接板 依據主軸實際的測量值，用來數控加工中心連接板的吻合度。 由于連接板的偏差會影響到卡盤的精度.所以連接板端面的偏差必須控制在0.005mm以內。假如連接板已經安裝上機器后，再來加工制造結合面.將會增加精確度。 連接板在卡盤結合面的部分A值(圖3).要求標準值為A-0.01 mm以內。 1.3卡盤的組裝順序 1.3.1將連接管組裝于楔形柱塞 將連接管組裝于楔形柱塞的螺紋內，并鎖緊附在楔形柱塞內的六角止動螺栓，以防止連接管松動(圖4)。 1.3.2將連接管組裝在油缸上 將拉桿旋入油缸的活塞螺紋內，直到拉桿螺紋完全鎖入為止。 1.3.3將油缸組裝于主軸上(油缸法蘭板) 校正油缸是否有偏差及油壓管路是否正常.并將油壓壓力設定在低壓狀態(0.4-0.5Mpa,4-5Kg/cm2)作動活塞2-3次后停置于前端，然后關閉電源。 1.3.4將卡盤與拉桿連接 先將卡盤上的軟爪與防塵蓋拆下，再用裝配扳手插入卡盤中心孔內，轉動連接管螺栓，將連接管螺絲與卡盤連接在一起上緊。 將連接管螺絲鎖入拉管時，如有不平順的情形，就必須檢查螺紋及中心有沒有傾斜等，要是強力鎖入，可能造成楔形柱塞損壞或影響卡持精度(圖5). 1.3.6使用裝配扳手旋轉連接管路螺絲，調整楔形柱塞的位置。 將拉桿的位置固定在往前的方向，.調整楔形柱塞的位置與防塵蓋平面距離0.5-1 m m:此時卡盤主爪位于開放的位置。 1.3.7組裝防塵蓋及檢測卡盤偏移 卡盤的外圓及端面偏移必須低于0.02 mm以內，完成油壓卡盤裝配。
在機床導軌設計過程中，如需要高精度高剛性時.設計師通常采用V形或平面滑動導軌，但這些導軌的缺點是摩擦力大，為此，常采用較大的電機和復雜的伺服控制系統。同時，由于這些導軌中動、靜摩擦系數相差很大，在運動開始時驅動力要突然增大，在運動開始后驅動力要突然下降。車削中心高速化的過程中滑動導軌由于摩擦系數相對較大，低速運動時容易產生爬行現象，而逐漸被滾動導軌所代替，其中直線滾動導軌得到了廣泛的應用，即便是載荷比較高的設備也廣泛應用直線滾柱導軌來提高加工中心機床的響應。應用于機床的直線滾動導軌具備以下特點: ▲高剛性，且在各個方向上剛性相同 ▲摩擦系數較小，一般為0.001-0.005，具有適度的磨擦 ▲具有高精度，高運動直線性能 ▲壽命長,可靠性高,有良好的耐沖擊性能
使用整體硬質合金立銑刀進行鈦合金零件仿形銑削的主要問題是會產生極高的軸向切削力，從而導致刀具慢慢脫出。即使最強力的常規刀柄也不能完全防止這種夾緊力和精度逐漸減弱。 鑒于原料價格昂貴以及前期加工階段耗時頗多(約數十個小時)，制造商往往只使用保守的切削參數，這樣就不能充分利用其刀具和機床的潛力，因此，如何避免刀具從刀柄中脫出就成了一項至關重要的要求。 帶Lock鎖緊的新型夾緊系統為此提供了解決方案，可用于CoroMillPlura整體硬質合金立銑刀，它在刀具柄上刻有螺旋凹槽，在夾盤內有配套銷釘起子。銷釘使刀具定位牢固，即使在極端條件下也難以脫出，因為切削力只會將刀具更緊地壓向刀柄。 此刀柄創新的******好處是可將切削深度提高三倍。這顯然極大提高了生產效率，并有可能大幅度縮短加工時間。 而且，與韋爾登解決方案相比，該系統改善了縮合式夾盤典型的跳動精度。這種精度顯著提升了刀具壽命，從而進一步節省成本并提高效率和生產力。 另外，新型夾緊解決方案還具有第三大優勢—可增加切削速度，使欽合金加工的穩固性和切削參數更上一層樓。 總結 拉力較大是欽合金立銑加工中的一個主要問題。創新刀柄技術避免了刀具脫出，并使提高切削深度、減小跳動，加快切削速度成為了可能。
在精密機床的設計中，加工中心機床產品本身是具有多尺度特征的。對任何一臺精密加工中心機床，都可以從宏觀尺度、介觀尺度、微觀尺度來區分機械結構、驅動部件及控制系統等。在當代設計中，圖中9大區域每一塊都有很多熱點問題為技術人員、專家學者們研究。并隨著基礎理論的應用研究、仿真技術的發展和各模塊研究的日益成熟，這些正是本文建立機床系統設計的統一表述模型基礎。即通過“部件一系統一集成一應用”實現超精密加工中心機床系統多尺度設計，形成超精密加工機床的集成設計理論體系。 為了達到最好的集成效果，多尺度集成分析平臺分為機械結構、驅動部件和控制系統3個模塊，各模塊之間的數據通過集成的方法進行傳遞。下面將使用機械結構模塊介紹多尺度分析方法。機械結構中的多尺度 1、動力分析模塊 現階段機床機械機構設計中，為達到良好的動態性能，通常可以采用多種微結構，目前應用較多的是浮動導軌的氣孔結構。本文使用本實驗室已有機床與改進氣浮導軌微結構機床進行仿真對比來闡述微結構對宏觀性能的影響。機械結構多尺度模型如圖2所示。2、動力分析流程 如圖3所示，動力分析是以機床為載體，以外力為激勵，計算剛度和響應，并從中取得動態性能較好的優化解。優化時可直接使用優化軟件。
結構特點:1、高精高剛性結構:機床門型結構與工作臺全支撐。2、首創高剛性方形滑枕專利技術。3、模塊化設計:主軸箱高速/高低速/低速功能可選擇。創新點:1、首創GLF小龍門替代C型大型立式加工中心。2、在GLF系列小龍門上的方滑枕，剛性提高1倍以上。3、工作臺100%全支撐動特性優良，工作精度提高。應用范圍:1、是大型立式加工中心的技術升級產品。2、適用于模架類等大中型零件高精高效加工。有益效果:1、生產效率比立式加工中心提高30%以上。2、替代進口大型立式加工中心。
三坐標數控銑床原為一臺電液伺服的數控銑床，采用的是FANUC-OMD系統。在我公司的生產任務中曾經發揮了巨大的作用。隨著使用年限的增加，在使用過程中逐漸暴露出故障率高、加工精度低、維護保養不方便等問題。特別是該數控銑床的機床操作控制面板，在經過一段時間的使用后，面板上的按鍵標示已經被磨損掉，不能正確地判斷其對應的功能;同時，有部分按鍵已經損壞，不能進行功能操作;少數的按鍵操作也不靈敏，這給操作員工帶來極大的不便。由于原廠家在設計該控制面板時采用每個按鍵對應到數控系統的PMC一個輸人端口(X地址)，每個指示燈都需要數控系統的PMC一個輸出端口(Y地址)來驅動的工作方式，使其懸掛操作站與機床電氣控制柜之間的連接線較多，且非常復雜，容易造成人為失誤。同時占用了大量的PMC輸人/輸出端口數量，使得FANUC系統PMC的端口可用資源大大減少，負荷變大，降低了數控系統的利用率和機床使用的可靠性。 通過查找資料，我們了解到目前國內的數控設備在機床操作面板的控制方面絕大多數采用FANUC系統所配套的標準機床操作面板，或使用數控銑床原有的電路結構形式，即點對點，線連線。這樣使機床操作面板要么成本提高，要么結構復雜，故障率高。為此我們決定采用在諸多領域得到極為廣泛應用的MCS-51系列中的AT89S52單片機作為核心，利用單片機高可靠性、高性價比的特點，通過軟件的編碼處理，完成按鍵與FANUC數控系統PMC之間的實時通訊，同時PMC輸出相應編碼信號送人指示燈處理電路實現機床操作面板的控制，替代FANUC系統標準機床操作面板的所有功能，從而完成操作站機床操作面板的設計改造。
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