当前位置:网站首页 > 服务支持 > 常见问题常见问题
★数控机床分类及基本知识
发布日期:2012-01-11
发布人:
阅读次数:1

  CNC车床分为卧式和立式车床,还有就是简易数控车床。

卧式数控车床,定义方式为主轴是水平放置,主要进给轴有两个轴(X、Z),主轴前端以锥度端面定位联结卡盘或车削夹具,卡盘及夹具需做严格的动平衡,否则机床主轴会产生振颤。卡盘有液压、手动之分,有三爪、四爪、多爪和花盘等各个分类。

主轴与主轴电机的联结方式基本上分为两种,一、同步带传动;二、齿轮箱传动。同步带传动一般用于较小型的车床,为满足机床切削的功率要求,电机功率会选择大一些的;转速一般会超过4000RPM,多用于要求转速较高的有色金属及较小的轴类零件加工。齿轮箱传动多用于大型机台,用户的加工需要用到较大的切削扭力,或者客户的加工要求是以车代磨的方式。转速一般不会超过4000RPM,多用于重型切削或大型轴类零件的加工。

床身设计一般有:鞍型、方箱底座、30°斜背、45°斜背设计。

刀塔部分,常见的形式有液压、电动刀塔两种,刀位一般分10刀位和12刀位(特大型机床除外),刀具接口有标准的刀方、圆柱接口也有Coromant的Capto接口。含有标准的切削液接口。

应用,此类机床用途广泛,涵盖的行业很多。例如:汽车、摩托车工业的曲轴、凸轮轴、传动轴等零件;汽轮机转子;航空、航天用轴类零件;机床行业的轴类零件等等。

立式数控车床,定义位主轴为垂直放置。主要进给轴有两个轴,主轴安装介面以花盘为主。

主轴箱同样分两种方式,因加工对象不同,主轴功率一般较大。

床身设计为立式结构,大型数控立车会做门型设计,方便加工。

立车刀库类似加工中心刀库,车削头接口有BT或其它形式,可自动换刀。

应用,此类机床主要用于车削盘类零件,例如:火车机车的车轮、方向架等;发电机组端盖等;汽车、摩托车轮毂、刹车盘等…

加工中心的种类较多,有立式、卧式、龙门、落地镗铣、多轴加工中心。

卧式加工中心,目前国内多见国外品牌,主轴水平放置,主轴转速不同使用不同刀具接口,ISO40主轴转速10000RPM以下一般选择BT、ISO、DIN69871等,8000~15000RPM可以选择BBT、HSK;15000RPM以上应选择HSK,CAPTO。ISO50主轴划分方式为转速6000RPM以下;6000~10000RPM;10000RPM以上。ISO4015000转、ISO5010000RPM以上一般使用电主轴,即主轴就是电机转子,功率较大,润滑采用油气润滑。对于低转速机床,电机采用同步带联结或齿轮箱联结,也有直联式结构。

机床结构一般情况下分为两种:正T型和倒T型,正T型结构是X轴动柱,倒T型结构是Z轴动柱。需要注意的是Y轴在工作台面上有一段范围是加工的盲区。

工作台形式一般标准为点阵螺孔台面,也有使用T型槽的工作台。双工作台,台面小于800x800mm的采用旋转式交换方式,台面大于800X800mm采用直进式交换方式。更大的台面就只有一个工作台。

刀库形式有刀盘式和链式交换臂方式,刀库容量有60、80、120、160、180…可根据客户需求选择。

应用,此类机床多用于加工汽车、摩托车发动机缸体、缸盖、变速器壳体;制动钳、制动泵;箱体类零部件;压缩机的壳体;大型模具的模架、型腔较深的中大型模具…

立式加工中心,主轴垂直放置,目前国内有大量的台湾产品及进口欧美设备,也有相当多的国产品牌在同一个市场竞争,近两年来有民营企业也参与进来,使此类机床销售市场成为国内最竞争的市场。每年国内需求量约为4500~5000台。机床主轴接口的划分方式与卧式加工中心基本相同。

机床结构从侧面看为C型结构,此种结构只适合Y轴小于1200mm,如大于此数值,因主轴头部悬伸过长,会造成主轴头部刚性不足,在加工时会产生振颤现象,所以一般情况下可以看到X轴行程较大的立式加工中心,Y向行程较大的很少看到。从轴向运动方式来区分的话,大至分为定柱式、动柱式和全动柱式。定柱式为传统机床结构,立柱固定于底座之上,X轴Y轴相互垂直重叠安装与立柱前面。此种方式对机床的三轴驱动电机功率要求不高,轴向运动对机床的控制系统有较迅速的相应,比较容易解决机床爬行问题。动柱式为工作台只做X或Y向运动,相应的立柱会做Y或X向运动。这种设计方式对立柱的驱动电机有较大的功率要求。全动柱式设计为工作台固定,立柱固定于X、Y轴上,此种结构对X、Y轴的驱动电机功率要求较大,所以机床相对较小,一般多会安装双工作台,可以附加旋转交换工作台。

机床刀库多见斗笠式和双向换刀臂方式,也有头部圆盘式换刀方式。斗笠式换刀一般用于对换刀频率、换刀时间要求不高的加工,双向换刀臂的刀库换刀速度快,刀具重量可以用到较大。头部圆盘式换刀方式对机床要求较高,多用于进口高级立式加工中心,如设计合理,换刀效率极高。

工作台有点阵式螺孔和T型槽两种类型,针对大批量的零部件生产,小型机床也可以选配交换工作台。交换方式有旋转式和直进式,直进式中分齿轮齿条和油压驱动摆臂两种方式。

应用,此类机床为泛用型机床的代表,它广泛应用于涉及到金属切削领域的各行各业,随着工业产品的生产方式向多品种小批量的生产方式转变,此类机床需求量会不断攀升,众多机床厂商甚至为了适应市场需求对标准设备进行转机化改造,接受非标定制。

龙门型加工中心,此类机床的定义为机床主轴立式放置。主轴划分方式与卧式加工中心相同。

机床结构,机床立柱为双立柱,Y轴为横梁,与立柱成门型结构,Z轴与主轴箱一起沿门型横梁移动,此类设备因是门型结构,所以机床的Y轴行程可以做到很大,解决了立式加工中心Y轴行程局限。此类机床从X轴行程600mm到几十米,行程跨度极大,如在主轴头部安装角度头,机床就称为龙门五面体加工机,可以做到一次装夹加工五面。对大型设备的基础结构件的加工精度有很好的保障。

相对小型的机器,工作台可移动,使用T型槽。大型机床为定工作台,立柱移动,也是使用T型槽。

刀库,机床刀库在机床侧面,一般是链式刀库,换刀臂换刀。特殊的是角度头也可以自动更换。

应用,龙门机床多用在需要大型零件加工的场所,如:造船工业结构件的加工,机床业基础件的加工,汽车业覆盖件模具的加工,大型水压机模具的加工,纺织机械行业大型机架的加工等等,因门型结构的稳定性,在小型高精度模具加工中也会选择此类结构,如加工电脑接插件模具,树脂镜片注塑模具等等。

落地镗铣床,此类机床为卧式主轴,主轴功率一般很大,采用齿轮箱传动,机床主轴转速不会太高。主轴接口多用ISO的接口形式。

机床结构,机床同样根据X轴行程大小不同制造成定柱式和动柱式,机床Y轴滑轨装于立柱侧面;Z轴侧挂于立柱侧面,因其形状颇似枕头,故称之为滑枕,在滑枕内有一可伸出、缩进的主轴头,称之为W轴,轴径较细,行程比Z轴行程略小。这种结构主要解决了在机械加工中,很多零件是较为深孔或干涉较多的难加工问题。

小型机床的工作台是T型槽结构,因工作台较小,所以有的机床工作台可以分度。大型机床工作台为定工作台,立柱移动。

落地镗铣床一般不装刀库,也有用户装刀库,但刀库装刀数量不多。

应用,此类机床多用于难加工的大型机架类零件,要求主轴悬伸较长。例如:一些机器的主轴箱的加工,大型船用发动机的加工等等。

多轴加工中心,此类机床驱动轴多为五轴或以上轴数,国内目前所见多为欧洲产品。机床一般较小,功率大小一般。主轴接口一般采用HSK、CAPTO形式。主轴转速较高,一般在10000RPM以上。

机床结构,以五轴机床为例,此种机床主结构类似于立式加工中心的结构,一般机床较小,除正常的X、Y、Z三轴外还有旋转轴,A、B、C轴,常见的有工作台可沿X、Y平面(B轴),Y、Z平面(A轴)同时旋转做千分之一分度,立柱为全动柱形式;或者,工作台可沿X、Y平面,主轴沿X、Z平面(C轴)在一定角度内连续摆动。 这样可以根据不同的加工需要,选择不同联动轴的机床。

工作台一般为圆形,成十字花盘结构,便于装夹被加工零件。

刀库,多见双向换刀臂结构。

应用,此类机床多用于高精密机床零部件的加工,特别是针对有复杂曲面的零件加工,可以有很好的效果。例如:航空、航天工业中飞机、火箭的零部件,兵器工业的常规武器零部件;飞机发动机的叶轮,各类发电机组的动力叶轮的加工等等。

多功能机床,常见的有车铣复合加工机床、车削中心和特殊用途机床。

车铣复合加工中心,主轴部分有卧式的车床轴,结构与车床主轴类似,可做普通车削主轴应用,功率较大,车床轴上安装有分度装置,可进行千分之一度连续分度,类似于CNC转台的共用。另外机床还安装有一铣主轴,一般刀具接口为BT、HSK、CAPTO等,可做普通铣削主轴使用,功率等级一般略小于立式加工中心。刀具通过主柄转接可安装车削刀具、旋转刀具,铣削轴可沿几个方向移动(X、Y、Z)。

一般车铣复合机床,安装车铣轴,也有机床同时加装车削通用刀塔,即机床同时会安装车刀塔和双向换刀臂刀库。可根据不同的加工需求选择不同的刀塔或铣削轴加工。

应用,该类机床因价格较为昂贵且技术含量较高,目前国内所见大部分为国外产品,主要用于复杂轴类零件的加工上,减少了复杂轴类零件加工的装夹次数,有效保证了零部件的加工精度。例如:枪支中的枪栓部件、纺织机械中的纺丝轴、飞机的起落架轴等等。

车削中心,主轴和车铣复合机床具有同样的结构功能,作为主切削轴,轴电机功率较大。机床没有铣削轴。

刀塔,此类机床刀塔称为动力刀塔,即刀塔内含有动力传动机构,除使用普通车削刀具外,还可以通过安装动力刀头安装铣削刀具,但因结构设计的限制,动力刀塔的功率都偏小,只能做小量的铣削工作,并且机床有的没有Y轴,即使安装有Y轴,轴向精度也较差。

应用,此类机床介于CNC车床和车铣复合加工机床之间,在车铣复合机床成熟应用之前一直用来加工复杂轴类零件,但因其应用上的局限性,目前已逐渐被车铣复合机床所代替,一般被用来加工复杂但精度要求不高的小型零部件。例如:汽车转向节球头保持架等等。

特殊用途机床,简单讲一下,目前还有多立柱机床,多主轴机床和利用模糊控制理论来控制机床运动的新型机床。

多立柱机床顾名思义即机床有多个立柱,可同时对零件进行加工,例如:上海磁悬浮的轨道梁,因其单个轨道梁就有60m长,但因磁浮列车高速运行时在转弯的时候对轨道的运动曲面要求很高。所以就有了专门设计的轨道加工机。

多主轴机床,目前有双主轴加工中心,双主轴双刀塔车床等金属切削机床,多用于大批量生产时使用。

模糊控制运动的机床,目前运用较少,从直观上看机床的主轴即运动轴象一个六脚的蜘蛛,可自由旋转加工。可以参见COROMANT图像资料。

机床分类可见投影。

数控系统,数控系统的好坏直接影响模具的加工精度,对刀具的使用也至关重要。目前大多数机床厂商都使用SIEMENS、FANUC的数控系统,即使有的厂家没有打出这两家的商标,实际上他们也是使用数控系统厂家的基础模块,在增加了与机床相匹配的二次开发的数控功能之后,取了自己的名字推向市场。

数控系统的计算功能直接影响机床的运动控制精度。如,机床在加工模具的过程中,轴向运动的控制精度和运动的顺畅性至关重要,这需要控制系统有很高的计算能力。如果机床在加工模具的时候,加减速和转角加减速对正确描述加工路径非常重要,解决好这两个难题,加工出的模具曲面才会最接近理论值。而我们刀具在平滑、稳定、均匀的切削使用环境中才可以减少磨损、保持精度。