(完整版)立式加工中心结构
立式加工中心结构
立式加工中心的分类马毅，【摘要】介绍了立式加工中心的分类及结构【关键词】立式加工中心；分类；结构The classification of Vertical Machine CenterMa yi ，【Abstract】：This paper introduces classification and structure of vertical machine center【Keywords】：vertical machine center; classification；structure一、概述进入21世纪,我国机床制造业面临着市场需求旺盛而引发的制造装备业发展的良机,机床是机械制造的工作母机，是装备制造的基础设备，主要应用领域是汽车、船舶、工程机械、军工、农机、电力设备、铁路机车、阀门等行业。
在汽车、船舶、工程机械等行业的产能扩张压力的推动下，机床工业正迎来快速发展阶段。
数控机床是现代制造业的基础装备，一个国家数控机床的水平高低和拥有量是衡量国家综合经济实力和国防安全的重要标志。
当今，数控机床已成为机床市场消费的主流产品，我国汽车、航天航空、船舶、一般机械、铁路机车、军工和高新技术产业的发展为数控机床提供了广阔的市场。
加工中心是典型的数控机床，它的产销量占数控机床市场的30％～40％，立式加工中心是加工中心中的主要产品，它的主轴轴线垂直于水平面。
立式加工中心主要的用户层面为：以看好的汽车零部件行业为首，还有工程机械、军工、模具、阀门、飞机、医疗设备、电力、光学设备等行业。
立式加工中心的产销量占加工中心市场的60％～70％，2007年，国内生产立式加工中心近9000台，并且从国外进口立式加工中心近11000台。
即国内立式加工中心年需求量近20000台，市场需求量巨大。
二、立式加工中心的分类1.定立柱式立式加工中心（即工作台运动，立柱固定型结构）定柱式立式加工中心，又称工作台运动式立式加工中心。
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。
五轴联动立式加工中心结构设计
五轴联动立式加工中心结构设计简介作为难度最大、应用范围最广的数控机床技术，五轴联动立式加工中心在加工方面有着不可替代的优点：1) 能够加工一般三轴联动机床不能加工或者无法一次装夹加工完成的连续光滑的自由曲面。
例如航空发动机转子、大型发电机转子、大型船舶螺旋桨等，更多行业技术请关注微新机械公社圈由于五轴联动立式加工中心在加工过程中刀具相对于工件的角度可以随时调整，避免了刀具的加工干涉，因此五轴联动立式加工中心可以完成三轴联动机床不能完成的许多复杂的加工；2) 可以提高自由空间曲面的加工精度、加工效率和加工质量。
相对于三轴数控机床加工一般的型腔复杂的工件，工件一次装夹就可完成五面体的加工，并且由于五轴数控加工中心加工时可以随时调整位姿角，五轴联动立式加工中心可以以更好的角度加工工件，避免了多次装夹，大大提高了加工效率、加工质量和加工精度；3) 在零件加工过程中，大量的时间将消耗在搬运工件、上下料、安装调整等时间上，为了尽可能减少这些时间，五轴加工中心大量使用。
其加工效率相当于两台三轴机床，甚至可以完全省去某些大型自动化生产线的投资，大大节约了占地空间和工作在不同制造单元之间的周转运输时间及费用。
因此，五轴联动立式加工中心的重要作用使其成为当今数控工业发展的热点和重点。
五轴联动立式加工中心结构设计底座 1，在底座 1 的上部两侧分别设有左床身 12 和右床身 2，在左床身12 和右床身 2 的上部内侧分别设有 Y 轴重载滚柱线轨 3，一 Y 向运动的横梁 5 安放在Y 轴重载滚柱线轨 3上，左床身 12 和右床身 2 的上部两端分别设有第一马达座和第一尾端座，在第一马达座和第一尾端座之间分别设有 Y 轴丝杠 4，Y 轴丝杠 4 与横梁 5 螺母法兰面结合并通过Y 轴丝杠 4 驱动做 Y 向运动，在横梁 5 的上端面和左侧面设置有 X 轴重载滚柱线轨，在横梁 5的 X 轴重载滚柱线轨 7 上设有可 X 向运动的滑座 11，横梁 5 的左侧斜面上安装有第二马达座，横梁5 的右侧侧斜面上安装有第二尾端座，第二马达座和第二尾端座之间安装有 X 轴丝杠 8， X 轴丝杠 8 与滑座11 的底部螺母法兰面结合并通过X 轴丝杠 8 驱动做做 X 向运动，滑座 11 的内侧侧面上设置有Z 轴重载滚柱线轨 10，滑座 11 的前端上部安装有第三马达座，下部安装有第三尾端座，第三马达座和第三尾端座之间设有 Z 轴丝杠 15，Z 轴丝杠 15 与一机头 9 右侧螺母法兰面结合并通过Z 轴丝杠 15 驱动做 Z 向运动，机头 9 内的主轴孔内装有可高速旋转的电主轴 6，机头 9 的上端安装有气缸导向板 18，滑座 11 的上端安装气缸支撑板17，气缸固定板 17 上安装有气缸 16，右床身 2 和左床身 12 之间安装有带高动态特性力矩电机的双轴转台 14，底座 1 的后部且在右床身2 和左床身 12 之间的空腔内安放有刀库 13。
立式加工中心
立式加工中心立式加工中心是一种常见的数控机床，也被称为立式数控铣床。
它的工作原理是通过在工作台上固定工件，然后使用旋转刀具在工件上进行铣削、钻孔、镗孔和螺纹加工等操作。
立式加工中心通常用于加工平面、曲面和复杂形状的工件。
立式加工中心的主要组成部分包括机床主体、主轴、刀库、工作台、控制系统和润滑系统。
机床主体是立式加工中心的基础结构，承载着各个组件的定位和固定。
主轴是立式加工中心的核心部件，负责传动刀具的旋转，拥有较高的转速和扭矩。
刀库是用来存放刀具的装置，一般配备多个刀位，可以实现刀具的自动换装。
工作台是安放工件的平台，具有可调节和固定的功能，使工件能够在加工过程中保持稳定的位置。
控制系统是立式加工中心的智能核心，通过预先编程的程序指令，实现自动化和精确的加工过程。
润滑系统用于给机床各个部件提供润滑和冷却，保证机床的正常运行。
立式加工中心的操作过程是先通过CAD（计算机辅助设计）软件将产品的三维模型转换成二维的加工程序，然后通过CAM（计算机辅助制造）软件进行程序优化，最后将优化后的程序上传到控制系统中。
控制系统通过指令控制主轴和工作台的运动，实现对工件的精确加工。
操作人员只需要进行简单的设置和监控工作，不需要直接干涉加工过程。
立式加工中心具有许多优点。
首先，由于刀库具备自动换刀功能，可实现多种不同的加工操作，提高了加工的灵活性和效率。
其次，立式加工中心具有较高的加工精度和加工质量，能够进行高精度的定位和磨削。
此外，立式加工中心还具有较高的自动化水平，能够实现连续加工和无人化操作，大大减少了人工成本。
在工业生产中，立式加工中心广泛应用于航空航天、汽车、电子、模具、医疗器械等行业。
例如，在航空航天领域，立式加工中心可以用来加工飞机发动机部件、导弹和卫星零部件等。
在汽车行业，立式加工中心可以用来加工汽车发动机、底盘和车身零部件等。
在电子领域，立式加工中心可以用来加工电子元器件、PCB板和电路板等。
在模具行业，立式加工中心可以用来加工塑料模具、金属模具和模具配件等。
850型立式加工中心工作台的构成
850型立式加工中心工作台的构成下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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立式加工中心机床结构
立式加工中心机床结构简介立式加工中心机床5大件各个部分展示：底座部件有地脚调整螺钉，丝杆组件和底座。
底座与滑台采用双侧导轨导向定位。
底座导轨下方有费油回收槽和孔，废油由底座后中部位的回收接头回收到废油收集盒。
加工中心主轴结构主轴部件包括主轴、主轴箱、主转动机构和打刀机构等。
主轴箱体设有油冷通道，机油通过外部油冷机，能降低加工过程中主轴单元的升温。
因此，机床更具有热稳定性。
如下图所示：主轴的传动方式分为皮带传动和直联传动皮带最高转速可达8000转，直连可达15000转工作台工作台与滑台采用双侧导轨导向定位工作台两侧的伸缩护罩要和工作台保持密封链接，如下图立式加工中心立柱结构立柱与主轴箱采用双侧导轨导向定位立柱结构组成如下图：立式加工中心X、Y、Z三轴进给如下图：数控加工中心作为一种全自动的数控加工机床和普通的机床相比具有比较大的优势，主要有以下几点：1、全封闭防护结构在机床的结构上，数控加工中心采用了全封闭的制造方式，能有效防止加工过程中出现的人身意外等情况。
2、加工的连续性数控加工中心具有多个进给轴：三轴或以上，能自动完成多个平面或多个角度的加工。
3、自动换刀结构数控加工中心具有自动换刀装置，能够通过程序控制进行自动换刀。
4、高自动化、高精度、高效率通过合理的切削参数选择和数控加工中心的加工连续性，减少了停机时间，提升了机床的加工效率。
5、改善劳动条件操机人员和编程人员只需要将设定好的程序输入系统，装卸零件和刀具准备等工作，降低了劳动强度。
6、加工精度高，产品质量稳定数控机床的精度比普通机床的高，采用计算机自动编程和减少装夹次数，有效降低误差。
JCS018加工中心
JCS-018型立式加工中心传动系统图例
三、传动系统（2）
主运动传动系统
JCS-018型立式加工中心的主运动驱动电动机是交流变频调速电 动机，连续输出额定功率为为5.5KW；最大输出功率为7.5KW， 但工作时间不得超过30min，称为30 min过载功率。这种电动机 靠改变电源频率无级调速，额定转速为1500r/min，最高转速为 4500r/min，在此范围内为恒功率调速。从最高转速开始，随着 转速下降，最大输出转矩增加，保持最大输出功率为额定功率 不变（如图所示）。最低转速为45 r/min，从额定转速至最低转 速，为恒转矩调速。电动机的最大输出转矩，维持为额定转速 时的转矩不变，不随转速的下降而上升。到最低转速时，最大 输出功率仅为7.5（或5.5）×45/1500 KW=0.025（或0.165）KW。
脉冲当量
0.001㎜/脉冲
最大指令值±99999.999mm或±9999. 9999英寸
纸带存储和编辑
30m纸带信息(12KB)
三、传动系统（1）
JCS-018A型立式加工中心的传动系统如图 所示，共存在五条传动链：主运动传动链， 纵向、横向、垂向传动链，刀库的旋转运 动传动链，分别用来实现刀具的旋转运动， 工作台的纵横向进给运动，主轴箱的升降 运动，以及选择刀具时刀库的旋转运动。
三、传动系统（4）
刀库驱动系统
圆盘形刀库亦用直流伺服电动机经蜗杆蜗轮驱动，装 在标准刀柄中的刀具，置于圆盘的周边。当需要换刀 时，刀库旋转到指定位置准停，机械手换刀。
四、结构特点
具有贮存加工所需刀具的刀库 刀库用于储存刀 具，并根据要求将各工序所用的刀具运送到取 刀位置。
具有自动装卸刀具的机械手 在加工中心机床上 刀具的自动更换，多数借助机械手来进行。
(完整版)立式加工中心结构
A、由于独特的结构，此类机床刚性好，精度高。
B、主轴箱部件不悬伸，加工时不承受弯矩造成的变形。
C、图5所示的框中框结构，机床可以做到高速加工，高速定位。
D、图5所示的框中框结构，可以做到重心驱动。即双丝杠驱动的合力通过了移动部件的重心，是近年来高速、高精度加工的重大突破。（Y／Z轴双丝杠驱动）。
鞍座机床结构见图4，机床立柱固定在底座上，
A、机床成本低，设计、制造比较容易。
B、容易实现批量化生产。
C、与动立柱式加工中心相比：机床的立柱部件、主轴箱部件刚性好；在切削过程中，主轴箱部件振动小。
1.1十字滑台结构（工作台有两个方向运动）
机床结构见下图1。立柱固定在底座上，鞍座带着工作台在底座上做前后方向（Y方向）运动，工作台在鞍座上做左右方向（X方向）运动，主轴箱在立柱上做上下方向（Z方向）运动。
B、由于工作台不移动，和同规格的动工作台式结构的产品相比，工作台上可以放置更大的工件和异形工件，而不必担心工件会和机床的其它部分发生干涉。另外，对于重心位置不正的零件也可以顺利地实现高精度加工。
C、由于X轴运动完全由立柱的移动来实现，立柱在底座上的运动不会在X轴行程的两端产生运动部件悬伸的情况，保证了运动部件在X轴全行程上受力情况不发生变化，因而使机床具有更好的精度和刚性。另外，固定的工作台使得操作者更容易靠近，装卸工件的操作更加容易和省力，操作的宜人性有十分明显的提高。
工作台
鞍座
底座
图1
1.2其它结构（工作台有一个方向运动）
机床结构见下图2。立柱固定在底座上，工作台在底座上做前后方向（Y方向）运动，鞍座带着主轴箱在立柱上做左右方向（X方向）运动，主轴箱在鞍座上做上下方向（Z方向）运动。
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立式加工中心的分类
马毅，
【摘要】介绍了立式加工中心的分类及结构
【关键词】立式加工中心；分类；结构
The classification of Vertical Machine Center
Ma yi ，
【Abstract 】：This paper introduces classification and structure of vertical machine center 【Keywords 】：vertical machine center; classification ；structure
一、概述
进入21 世纪,我国机床制造业面临着市场需求旺盛而引发的制造装备业发展的良机,机床是机械制造的工作母机，是装备制造的基础设备，主要应用领域是汽车、船舶、工程机械、军工、农机、电力设备、铁路机车、阀门等行业。
在汽车、船舶、工程机械等行业的产能扩张压力的推动下，机床工业正迎来快速发展阶段。
数控机床是现代制造业的基础装备，一个国家数控机床的水平高低和拥有量是衡量国家综合经济实力和国防安全的重要标志。
当今，数控机床已成为机床市场消费的主流产品，我国汽车、航天航空、船舶、一般机械、铁路机车、军工和高新技术产业的发展为数控机床提供了广阔的市场。
加工中心是典型的数控机床，它的产销量占数控机床市场的30%〜40%,立式加工中心是加工中心中的主要产品，它的主轴轴线垂直于水平面。
立式加工中心主要的用户层面为：以看好的汽车零部件行业为首，还有工程机械、军工、模具、阀门、飞机、医疗设备、电力、光学设备等行业。
立式加工中心的产销量占加工中心市场的60%〜70%，2007年，国内生产
立式加工中心近9000台，并且从国外进口立式加工中心近11000台。
即国内立式加工中心年需求量近20000 台，市场需求量巨大。
二、立式加工中心的分类
1. 定立柱式立式加工中心（即工作台运动，立柱固定型结构）
定柱式立式加工中心，又称工作台运动式立式加工中心。
此类立式加工中心产销量占立式加工中心市场的75%左右，大多数机床制造厂家都有此类结构的机床。
此类机床属于传统
1
2
的普及型立式加工中心，按工作台运动方向分为两种。
此类机床具有以下优点
A 、机床成本低，设计、制造比较容易。
B 容易实现批量化生产。
C 与动立柱式加工中心相比：机床的立柱部件、主轴箱部件刚性好；在切削过程中，主 轴箱部件振动小 1.1十字滑台结构（工作台有两个方向运动）
机床结构见下图1。
立柱固定在底座上，鞍座带着工作台在底座上做前后方向（ 向）运动，工作台在鞍座上做左右方向（X 方向）运动，主轴箱在立柱上做上下方向
1.2其它结构（工作台有一个方向运动）
机床结构见下图2。
立柱固定在底座上，工作台在底座上做前后方向（丫方向） 鞍座带着主轴箱在立柱上做左右方向（X 方向）运动，主轴箱在鞍座上做上下方向（
方向）运动。
运动，
Z 方
工作台
立柱
鞍座
主轴箱
底座
图1
底座
图2
3
2. 动柱式结构（即工作台固定，立柱运动型结构）
动柱式立式加工中心，又名固定工作台式立式加工中心，此类立式加工中心产销量占立 式加工中心市场的15%左右，此类机床属于中档的立式加工中心，此类机床具有以下优点
A 、 和传统的移动工作台式结构相比，由于三轴运动部件的负载惯量不变，在计算伺服增 益、加减速时间
常数时可以针对每个轴的运动惯量进行精确的优化；有效避免了动工作台式 产品在负载重量小时响应过冲、负载重量大时响应迟缓的问题，并且避免了由以上问题带来 的对加工精度不利的影响。
最大的优点是此类机床可以加工重量很大的工件。
B 、 由于工作台不移动，和同规格的动工作台式结构的产品相比，工作台上可以放置更大 的工件和异形工
件，而不必担心工件会和机床的其它部分发生干涉。
另外，对于重心位置不 正的零件也可以顺利地实现高精度加工。
C 、由于X 轴运动完全由立柱的移动来实现，立柱在底座上的运动不会在 X 轴行程的两端 产生运动部件
悬伸的情况，保证了运动部件在 X 轴全行程上受力情况不发生变化，因而使机 床具有更好的精度和刚性。
另外，固定的工作台使得操作者更容易靠近，装卸工件的操作更 加容易和省力，操作的宜人性有十分明显的提高。
机床结构见上图3。
工作台固定在底座上，鞍座带着立柱在底座上做左右方向（
向）运动，立柱在鞍座上做前后方向（丫方向）运动，主轴箱在立柱上做上下方向（ 向）运动。
此类机床因为立柱做两个方向运动，又称为全动柱立式加工中心。
立柱
鞍座
底座
主轴箱
工作台
图5
4
3. 小型龙门式结构（见图4）、框中框结构（见图5）
此类立式加工中心产销量占立式加工中心市场的 5%左右，此类机床属于高档的立式加
工中心，此类机床具有以下优点 ：
A 、 由于独特的结构，此类机床刚性好，精度高。
B 、 主轴箱部件不悬伸，加工时不承受弯矩造成的变形。
C 、 图5所示的框中框结构，机床可以做到高速加工，高速定位。
D 、 图5所示的框中框结构，可以做到重心驱动。
即双丝杠驱动的合力通过了移动部件的重
心，是近年来高速、高精度加工的重大突破。
（Y / Z 轴双丝杠驱动）。
主轴箱
机床结构见图5，机床的框架式立柱 固定在底座上，鞍座带着工作台在底 座上做前后方向
（丫方向）运动，工 作台在鞍座上做左右方向（X 方向） 运动，主轴箱在立柱上做上下
方向（Z 方向）运动。
鞍座
鞍座
机床结构见图4,机床立柱固定在底座上, 工作台在底座上做前后方向（丫方向）运动,
鞍座带着主轴箱在立柱上做左右方向（X 方 向）运动，主轴箱在鞍座上做上下方向（Z
方向）运动。
工作台
立柱
工作台 底座
主轴箱
立柱 图4
总结
认真、仔细的研究立式加工中心的结构以后，不仅有助于研发人员确定以后产品的发展
方向；而且有助于研发人员进行模块化设计，可以大大降低设计成本与生产制造成本。
由于立式加工中心结构变化多端，部分机床的结构十分复杂，除以上几种典型的结构形
式外，立式加工中心还有许多其它的结构形式。
由于篇幅所限，在此就不一一介绍了。
5。