加工中心结构
加工中心机械结构设计范本
加工中心机械结构设计范本一、引言加工中心是一种高效、多功能的数控机床，广泛应用于各个行业的零件加工。
机械结构设计是加工中心的核心，直接决定了机床的性能和使用寿命。
本文将介绍加工中心机械结构设计的范本，包括框架设计、传动系统设计、导轨设计等方面。
二、框架设计加工中心的框架设计需要考虑机床的刚性和稳定性。
一个优秀的框架设计应具备以下特点： - 高刚性：确保机床在工作时不产生明显的变形，提高加工精度和稳定性。
- 稳定性：减少振动和共振现象，避免对加工质量产生负面影响。
- 结构简单：方便制造和维修，降低成本。
在框架设计过程中，需要考虑材料选择、布局设计和加工工艺。
常见的框架材料有铸铁、钢板和铝合金等，根据机床的具体要求选择合适的材料。
在布局设计上，应充分考虑工作台的固定方式、刀库的位置以及冷却装置的设置等因素。
加工工艺方面，可以采用铸造、焊接、锻造等工艺制造框架。
三、传动系统设计加工中心的传动系统主要包括主轴驱动、进给系统和辅助动力系统等。
一个可靠和高效的传动系统是机床正常运转的基础。
在传动系统设计中，需要考虑以下几个因素： - 主轴转速和扭矩：根据加工需求确定主轴的额定转速和最大扭矩。
- 进给速度和进给力：根据加工需求确定进给轴的额定速度和最大进给力。
- 传动方式：常见的传动方式有齿轮传动、同步带传动和联轴器传动等，根据具体情况选择合适的传动方式。
- 传动精度：传动系统的精度直接影响加工中心的加工精度，需要注意传动装置的制造精度和装配精度。
传动系统设计中还需要考虑润滑、冷却和封闭等方面。
对于高速加工中心，还需要考虑动平台的平衡性和减振问题。
四、导轨设计导轨是机床的重要组成部分，直接影响加工中心的精度和稳定性。
导轨设计需要考虑以下几个因素： - 材料选择：导轨材料应具备高硬度、高耐磨和高耐冲击性能，常见的材料有硬质合金、滑石和陶瓷等。
- 导轨形式：常见的导轨形式有滚动导轨、滑动导轨和线性电机导轨等，根据加工中心的需求选择合适的导轨形式。
加工中心的组成及操作
加工中心的组成及操作
3.1.2 数控系统操作面板的组成及操作方法 VP1050加工中心的数控系统操作面板即CRT/MDI面板
由一个显示屏(CRT)和各类控制键组成，其结构如图3.2所示。
图3.2 数控系统操作面板
加工中心的组成及操作
1.显示屏 显示屏可显示刀具实际位置、加工程序、坐标 系、刀具参数、机床参数、报警信息等。显示屏显示的内 容随不同的主功能、子功能状态而异。 2.各类控制键
加工中心的组成及操作
②用G54~G59设定工件坐标系。用G54~G59设定工件坐标系 与用G92设定不同，G92是在程序中设定工件坐标系相对机床 坐标系的偏置值。G54~G59是通过偏置画面内参数设定工件 坐标系偏置值。如图3.11所示，第一工件坐标系用G54设定， 其设置方法如下： (a)在机床CNC操作面板上，按3次“OFSET”键，使屏幕显示 出工作坐标系偏置画面； (b)将光标移到G54处；
图3.9 CRT画面显示
加工中心的组成及操作
（2）程序的执行。将光标置于程序的开头（也可由中途操 作），按START或操作面板的CYCLE START键则可开始执行程序。 执行到程序结束（M02/M30）或%。则所制作的程序自动消失。
（3）刀号输入/修改。加工中心在使用过程中，由于误操 作或其它方面的原因使机床刀库刀号与显示刀号不符，此时需 修改刀号，以避免发生撞刀事故。
加工中心的组成及操作
2．MDI操作 MDI（Manual Data Input）即手动数据输入。该功能允许
手动输入一个命令或程序段指令，并象自动加工那样，马上启 动运行。使用该功能可改变当前指令模态，也可实现指令动作。
（1）程序制作。将模式选择钮设定在MDI位置。按 “PRGRM”键则CRT画面显示如图3.9所示。
加工中心
4). 切削余量大的零件； 5). 加工精度高的零件； 6). 工艺设计会经常变化的零件； 7). 贵重零件； 8). 需全部检测的零件 缺点：实现数控加工的要求 1). 初次设备投资大； 2). 对使用者技术要求高
数控机床的分类
点位控制数控机床 1.2.1 按运动控制的特点分类 直线控制数控机床 轮廓控制的数控机床 开环控制的数控机床 1.2.2 按伺服系统的类型分类 闭环控制的数控机床 半闭环控制的数控机床
机械手回转180°。
5、装刀：
活塞杆上行，将更换后的刀 具装入主轴和刀库。
（ c） （ d）
(a) 分度：将刀盘上接收刀具的空刀座转到换刀所需的预
定位臵。
(b)住
刀柄定位槽。
(c) 卸刀：主轴松刀，铣头上移至参考点。 (d) 再分度：再次分度回转，将预选刀具转到主轴正下
方。
(e)+(f): 装刀：铣头下移，主轴抓刀，活塞杆缩回，刀盘
复位。
三、 加工中心的工艺准备
一、加工中心的工艺特点
由于加工中心工序集中和具有自动换刀的特点，故零件 的加工工艺应尽可能符合这些特点，尽可能地在一次
装夹情况下完成铣、钻、镗、铰、攻丝等多工序 加工。 由于加工中心具备了高刚度和高功率的特点，故 在工艺上可采用大的切削用量，以便在满足加工 精度条件下尽量节省加工工时。 选用加工中心作为生产设备时，必须采用合理的 工艺方案，以实现高效率加工。
1.2.3 按工艺方法分类
金属切削类数控机床 金属成型类及特种加工类数控机床 高档 中档 低档
1.2.4 按功能水平分类
数控技术的产生发展及技术水平
1 数控技术的产生与发展
1952年，电子管控制数控机床 1959年，晶体管控制数控机床，加工中心 60年代，集成电路数控机床 70年代，计算机数控机床 80年代，计算机集成制造系统
JCS018A加工中心结构
加工中心结构及附件2.1.1 主传动系统1.对加工中心主轴系统的要求加工中心主轴系统主要由主轴动力、主轴传动、主轴组件等部分组成。
由于加工中心相对一般的数控铣床来说必须具有更高的加工效率，更宽的使用范围，更高的加工精度，因此，它的主轴系统必须满足如下要求：(1)具有更大的调速范围并实现无级变速(2)具有较高的精度与刚度，传动平稳，噪声低(3)良好的抗振性和热稳定性(4)具有刀具的自动夹紧功能2.主轴电动机与传动1）主轴电动机加工中心常用的主轴电动机有交流调速和交流伺服电动机两种。
交流调速电动机通过改变电动机的供电频率可以调整电动机的转速，这种电动机成本较低，但不能实现电动机轴的径向准确定位。
交流伺服主轴电动机是一种高效能的主轴驱动电动机，这种电动机轴不但能实现任意径向的定位，还能以大转矩实现微小角度的转动。
2）主轴传动系统低速主轴常采用齿轮变速机构或同步带构成主轴的传动系统，从而可增强主轴的驱动力矩，适应主轴传动系统性能与结构。
图2-1为VPl050加工中心的主轴传动结构。
主轴转速范围为10 r/min～4000r/min。
当滑移齿轮3处于下位时，主轴在10～1200r/min间可实现无级变速。
当数控加工程序要求较高的主轴转速时，PLC根据数控系统的指令，主轴电动机自动实现快速降速，在主轴转速低于10r/min时，滑移齿轮3向上滑移，当达到上位时，主轴电动机开始升速，使主轴转速达到程序要求的转速。
高速主轴要求在极短时间内实现升降速，在指定位置快速准停，这就要求主轴具有很高的角加速度。
通过齿轮或传动带这些中间环节，常常会引起较大振动和较大噪声，而且增加了转动惯量。
为此将主轴电动机与主轴合二为一，制成电主轴，实现无中间环节的直接传动，是主轴高速单元的理想结构。
目前电主轴的转速可达到120000r/min～80000r/min；有的电主轴的最高主轴转速甚至能达到120000r/min。
图2-1 VP1050加工中心的主轴传动机构1-主轴驱动电动机 2、5-主轴齿轮 3-滑移齿轮 4、6-从动齿轮3.加工中心主轴组件加工中心主轴组件包括主轴、主轴轴承、传动件、密封件、自动夹紧装置、主轴定向装置和主轴锥孔清理装置等结构。
加工中心四轴结构原理
加工中心四轴结构原理咱先得知道啥是加工中心四轴。
你就想象啊，加工中心本来就像一个超级能干的小机器人，能把各种材料加工成各种形状。
这四轴呢，就像是给这个小机器人又多安了几条灵活的小胳膊，让它能干的事儿更多啦。
那这个四轴的结构到底是啥样的呢？从大的方面看呀，它有一个旋转轴。
这个旋转轴可太重要了，就像我们人身体的关节一样，可以灵活转动。
这个旋转轴能够让被加工的工件在加工的时候可以按照我们想要的角度去转动呢。
比如说，你要在一个圆柱体的侧面雕个花，如果没有这个旋转轴，那可就麻烦大了，只能把圆柱体拆下来重新调整位置再加工，多费劲呀。
但是有了这个旋转轴，就像给工件装了个小转盘，它可以很轻松地转到合适的角度，加工中心的刀具就能很顺利地在上面雕花啦。
再说说这个四轴结构里面的传动部分。
这传动就像是在各个部件之间传递力量的小信使。
一般来说呢，有皮带传动、齿轮传动这些方式。
皮带传动就像是用一根小皮带把动力从一个地方拉到另一个地方，它比较平稳，就像小蚂蚁慢悠悠但是稳稳地搬运东西一样。
而齿轮传动呢，就更有力量啦，就像大力士在用力推东西。
这两种传动方式在四轴结构里都有自己的用处。
比如说，在需要精确控制转动角度的时候，齿轮传动可能就更靠谱，因为它的传动比很精确。
而在一些需要比较柔和的动力传递的时候，皮带传动就可以大显身手啦。
四轴结构里还有一个很关键的部分就是它的控制系统。
这个控制系统就像是四轴结构的大脑。
它告诉每个部件该怎么动，什么时候动。
你想啊，如果没有这个大脑，那四轴就像没头的苍蝇一样，到处乱转啦。
这个控制系统可以根据我们输入的程序，精确地控制旋转轴的转动速度、转动角度。
比如说，我们要加工一个有特殊曲线的工件，控制系统就能精确地计算出旋转轴每一步该转到哪里，加工中心的刀具该怎么配合着加工。
这控制系统可聪明啦，就像一个超级学霸，能把那些复杂的数学计算和操作指令处理得井井有条。
还有啊，四轴结构的精度也是非常重要的。
精度就像是这个四轴结构的小脾气，要是精度不好，那加工出来的东西可就惨不忍睹啦。
卧式加工中心基本结构及用途
卧式加工中心基本结构及用途简介卧式加工中心是一种高精度、高效率的机械加工设备，广泛应用于各种金属制品、塑料制品或复合材料的加工。
本文将介绍该设备的基本结构和主要用途。
基本结构1. 基础床身基础床身是卧式加工中心的骨架，其结构一般为箱形结构或机架形结构。
箱形床身通常用于大型加工中心，而机架式床身更适合较小型的机床。
床身的材质一般采用铸铁或钢板，以提供足够的稳定性和抗振能力。
2. 工作台工作台是卧式加工中心的放置工件的平整台面，其在床身的横向滑台上移动。
工作台通常拥有正反面两个工作面和多个工作台孔，在不同的加工过程中，可根据需要进行加工零件的固定和夹紧。
3. 主轴主轴是整个卧式加工中心的核心部件，承担着主要的加工任务。
主轴一般采用高速电主轴和水平布局，其传动方式有多种，如皮带传动、齿轮传动等。
4. 工具库工具库是卧式加工中心的贮存工具的地方，一般位于主轴和工作台之间。
磨床的工具库结构复杂，可根据需要预留一定的工具组合进行更换。
5. 操作台操作台是卧式加工中心的控制中心，通常安装在机床的前部，其控制系统可根据需要安装在操作台内或外。
主要用途卧式加工中心以其高精度、高效率、高稳定性的特点，广泛应用于以下领域：1. 模具制造卧式加工中心可以对大型模具和复杂的模具表面进行高效、精密的加工。
它可以大大缩短加工周期和提高加工精度，降低模具维护成本。
2. 航空航天制造卧式加工中心可以加工大型航空航天零件，如发动机缸体、航空航天结构件等。
其高精度和高效率可以显著提高加工精度和加工速度。
3. 光学仪器制造卧式加工中心可以对高精密光学元件进行加工，如棱镜、反射镜等。
其高精度和高稳定性能可以保证光学元件的精确性。
4. 其他领域卧式加工中心还可以用于制造各种自动化机械、高精度仪器、医疗器械等领域。
结论卧式加工中心以其高精度、高效率、高稳定性，广泛应用于各领域的零件制造和高精密加工。
其基本结构包括基础床身、工作台、主轴、工具库和操作台等。
论述加工中心的工作原理及组成
论述加工中心的工作原理及组成加工中心是一种集成了磨削、钻孔、铣削等多种加工功能于一身的机床装置。
它在现代制造业中扮演着重要的角色，其高精度、高效率的加工特性使得它成为了各种工件加工的首选设备之一。
要理解加工中心的工作原理及组成，首先需要了解其基本结构和工作方式。
一、加工中心的基本结构加工中心的基本结构大致分为机身、主轴系统、进给系统、控制系统和辅助系统五大部分。
机身是其最基本的组成部分，负责支撑和固定其他部件，也是整个机床装置的基础。
主轴系统是加工中心的核心组成部分，它主要负责转动和传递动能，通常包括主轴头、主轴箱、主轴传动和主轴电机等部件。
进给系统则是用来控制工件在加工过程中的进给速度和进给方向，它包括进给轴驱动器、进给轴执行器、进给轴分度等组件。
控制系统是整个加工中心的灵魂，它由数控装置、编程系统、输入输出设备等组成，用来控制整个机床的运行状态，保证加工的精度和稳定性。
辅助系统包括冷却液系统、润滑系统、废渣处理系统等，主要是为了保证加工环境的清洁和工件的质量。
二、加工中心的工作原理加工中心的工作原理主要包括工件定位、加工控制、进给运动和切削加工等环节。
首先是工件定位，即将工件安装在加工中心的工作台上，并通过夹具夹紧工件，以确保工件在加工过程中能够稳定地固定在工作台上。
然后是加工控制，即根据加工工艺和工件要求编写相应的数控程序，将程序输入到数控系统中。
接着是进给运动，也就是通过进给系统控制工件在加工过程中的进给速度和进给方向，确保切削刀具以一定的速度和轨迹对工件进行加工。
最后是切削加工，即利用刀具对工件进行相应的切削操作，实现工件的加工目的。
三、加工中心的基本组成1. 主轴系统加工中心的主轴系统是整个机床的核心部分，它直接影响到加工中心的加工质量和效率。
主轴系统通常包括主轴头、主轴箱、主轴传动和主轴电机等组件。
主轴头是安装在主轴上的刀具夹持装置，用来固定切削刀具，支撑和传递切削力。
主轴箱是主轴系统的外壳，负责支撑和固定整个主轴系统，同时也能起到一定的散热和降噪作用。
卧式加工中心的基本构造
卧式加工中心的基本构造
卧式加工中心是一种高精度、高效率的加工设备，其基本构造包括机床主体、主轴、刀库、刀具和控制系统等部分。
机床主体是卧式加工中心的基础结构，其主要由床身、工作台、立柱和横梁等部分组成。
床身采用优质铸铁材料铸造而成，具有足够的刚性和稳定性。
工作台可以进行三维运动，并且可以承受较大的负荷，以保证加工精度和效率。
立柱和横梁则起到支撑和稳定的作用。
主轴是卧式加工中心的核心部件，其主要由主轴箱、主轴头和主轴马达等部分组成。
主轴箱是主轴的安装和固定部位，主轴头则是刀具的安装和固定部位。
主轴马达则是驱动主轴旋转的动力源，其性能和质量的好坏直接影响加工效果。
刀库是卧式加工中心的重要组成部分，其主要功能是存放和更换刀具。
刀库的种类和规格不同，可以根据不同的加工需求进行配置选择。
刀具则是卧式加工中心的加工工具，其种类、尺寸和形状也不同，可以根据不同的加工任务进行选择。
控制系统是卧式加工中心的大脑，其主要由数控系统、伺服系统和传感器等部分组成。
数控系统是实现加工程序自动化控制的核心部分，可以根据用户需求进行编程和操作。
伺服系统则是控制各个轴的运动和精度控制的重要组成部分。
传感器则可以实时监测机床的运行状态，以保证加工的精度和质量。
卧式加工中心的基本构造是相当复杂的，需要各个部分的协同工作才能实现高精度、高效率的加工任务。
了解和掌握其基本构造，可
以更好地进行加工操作和维护保养工作。
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1.可承受重负荷 2.阻尼效果较佳 滑动导轨 (硬轨) 3.对灰尘介入的忍受性较高
性
4.摩擦系数大，容易产生迟滞现象
5.需要完善的润滑系统 1.体积小 2.摩擦系数小，没有迟滞现象 滚动导轨 (线轨) 3.润滑简单 4.可高速移动 5.阻尼效果差
6.对灰尘介入较敏感
加工中心结构
电气箱：机台电路的控制中心,由NC控制器、电源供应器、主轴放大 器、伺服放大器、强电板、转接板、小变压器等等元气件组成
圆盘式
20－30 是 复杂 是 中 整机高度较高
链条式
30－120 是 难度较高 不一定 高 大
速度
适用机种
慢
立式、龙门、 卧式顶置式
快
立式
快
立式、卧式、 五面、五轴龙门
斗笠式刀库
圆盘式刀库
链条式刀库
进给系统
• • • • 滚珠螺杆 轴承 马达座 导轨
滚珠丝杆副
直线导轨副
导轨（硬轨）
导轨特性比较
加工中心结构
伺服放大器 ：通过伺服马达编码的脉冲信号经伺服放大器放大转变为 数值信号，再经由NC控制器处理，然后再由放大器又转为脉冲信号， 以达到控制伺服轴运动的装置。
FANUC
三菱
加工中心结构
I/O板 ：控制信号输入输出的装置，也是指INPUT、OUPUT的含义
三菱
加工中心结构
继电器模组
中间继电器
加工中心结构
NC控制器：类似于电脑的主机，可进行处理、计算、转换、输入输 出各种信号，以及存储系统资料、用户资料……等等
FANUC
三菱
加工中心结构
电源模块 ：先将3相220V的交流 电源，整流为2相300V直流电 源，然后再将300V直流电源 通过短接铜片传输给下一个 伺服单元 。（提供伺服驱动 电源及工作电源）
机床结构
什么是加工中心？
加工中心是在普通数控机床的基础上增加了自动
换刀装置及刀库，并带有其他辅助功能，从而使工件
在一次装夹后，可以连续、自动完成多个平面或多个 角度位置的钻、扩、铰、镗、攻丝、铣削等工序的加 工，工序高度集中。
加工中心分类
立式加工中心
按结构分
卧式加工中心 龙门式加工中心
加工中心主要加工对象
主轴马达 ：受主轴放大器控制,来实现主轴正反转的功能
加工中心结构
伺服马达 ：受伺服放大器控制，来实现伺服轴X、Y、Z、B轴移动 的功能
加工中心结构
切削液马达 ：用于实现喷切削液的功能的装置，以便提 高刀具寿 命、工件表面光洁度
加工中心结构
液压站马达 ：实现油压控制机械动作的装置，如第四轴夹松、刀塔 正反转，尾座进出等等
• 直接式：由调速电机直接驱动
• 电主轴
刀柄规格
标 准 规 格
日规标准
BT—30
BT—40
50
美规标准
CAT—30
CAT—40
CAT—50
德国标准
A—50
A—63
A—100
ATC
刀库形式
可容纳刀具数目 须搭配换刀机构 机械结构 必须倒刀 成本 骨体
斗笠式
16－24 否 简单 否 低 使工作空间变小
FANUC系统操作面板
加工中心结构
三菱系统操作面板
加工中心结构
西门子系统操作面板
加工中心结构
手 轮 ：用于慢速控制轴向移动的装置,最小移动单位是0.001mm。
加工中心结构
风压电磁阀组： 利用风压来控制、实现机床部分功能的装置，如刀 套上下、主轴夹松刀、主轴旋转吹气……等等功能
加工中心结构
适用于：精密、复杂零件加工；周期性重复投产零件加 工；多工位、多工序集中的零件加工；具有适当批量 的零件加工等 主要加工对象： 1.箱体类零件 2.复杂曲面 3.异形件
4.盘、套、板类零件
发动机缸体
发动机缸体
发动机缸体
螺旋零件
叶轮
人面模型
手枪模型
小提琴模型
加工中心加工
铣削加工
钻削加工
保险丝组 24V电源供应器
电磁连接器 小变压器 将 一般用于控制小于 将交流 将 12 220V 个小继电器集成于一块电路板上，以提高效率，简化线路 220V 的交流电源转换成交流 电源转换成为直流 110V 24V电源的装置，为系统提供控制电源 110V 、100V、22V、19V电源的装置 一般用于控制交流 220V电源的通断，通过的电流较小 电源的通断，有时也会用在主轴高低档的配线中，其通过的电流较大
加工中心结构
主轴头：下面与立柱的硬轨或线轨，内部装有主轴，上面还固定 主轴马达、主轴松刀装置，用于实现Z轴移动、主轴旋转等功能
主轴部分
• 基本功能：夹持刀具作旋转来切除工件材料。 • 重要元件：主轴本体、轴承组合、刀具夹持系统。
铣床主轴结构
主轴传动方式
• 皮带式：通过皮带传动
• 齿轮式：带有变速齿轮
更具有良好的经济性。
加工中心结构
• • • • • • • • • • 整机架构 主轴 ATC 进给系统 油压单元 气压单元 润滑单元 防护单元 排屑机：刮板式和螺旋式 其它系统：第四轴、齿轮减速机、光学尺、刀长量测 仪、工件测量仪等
整机架构
• 支撑各机构及工件的机构。 • 含：立柱、底座、鞍座、工作台、主轴头。
加工中心结构
底 座：整台机床的主体，支撑着机台的所有重量
加工中心结构
鞍 座：下面连接着底座，上面连接工作台，用于实现Y轴移动等功能
工作台
鞍座
底座
加工中心结构
工作台：下面连接着鞍座，表面摆放工件、夹具及第四轴等，用于 实现X轴的移动等功能
加工中心结构
立 柱：下面连接底座，硬 轨或线轨连接主轴头，上面 固定配重担架、导链条及配 重块，侧面还连接刀库
螺纹加工
加工中心的特点
• 能自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对于工件的运动轨迹。
• 有的加工中心带有双工作台，一个工作台上的工件在加工的同时，
另一个工件可在处于装卸位置的工作台上装卸，然后交换加工(装 卸)位置，进而节省总加工时间。
• 可以明显减少工件装夹、测量和机床的调整时间，减少工件的周
转、搬运和存储时间，大大提高生产率。 • 对于加工形状比较复杂、精度要求较高、品种更换频繁的零件，
加工中心结构
转接板 ：与NC输入输出、外围线路连接时，信号线PIN口与接点的转 换装置，以集成形式制定的电路板，以简化线路
加工中心结构
华昌刹车器 ：斗笠式换刀时所用，用于控制刀库正反转
加工中心结构
操作箱：用于控制、执行、监视机床的状态动作的装置，由显示器、 操作面板、电源开关…等等组成
加工中心结构
加工中心结构
排屑机 ：自动清理铁屑的装置
其他系統简介
第四轴
其他系統简介
对刀仪
其他系統简介
光学尺
刀长量测
其他系統简介
工件量测
其他系統简介
刀具
结束
谢谢大家！