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关键技术——五轴联动立式车铣复合数控机床

2020-04-17 21:07:09

为达到立式车铣复合加工中心高速移动部件的速度和加速度,并兼顾三轴数控机床价格、系统的高刚度和轻质量要求,对体积大、驱动要求高的运动部件-立柱单元,以结构强度、刚度、固有频率等为约束,进行有限元分析及拓扑优化设计(见图2,图3),三轴数控机床设备使结构在满足高刚度要求的前提下尽可能减轻移动的重量,三轴数控机床厂家以便减轻电机、液压系统、丝杠、滑台等驱动部件的功率、强度要求。优化设计后的立柱变形量减少20%,重量减少220Kg。

床的X、Y、2三个坐标的丝杠制成中心通孔,通入冷却水,并对冷却水实施温度控制,使其在额定的温升范围内变化。中空丝杠冷却技术可以降低丝杠在切削受力变形及快速移动过程中的热变形,保证机床处于高精度运转状态。同时配合使用高精度闭环控制光栅尺,进一步提高了定位精度。

该系列立式车铣复合加工中心的Y轴为双驱动结构,Z轴为单驱动结构。相对于Y轴而言Z轴滑板质量较小且驱动力作用在中心位置,因此运动较平稳;而在运动过程中Y轴需承载Z轴的重量,故其重心随Z轴的运动而不断地变化;若Y轴为单驱动结构,在驱动力的作用下将会产生俯仰力矩和偏转力矩,在这两个力矩作用下,滑板在运动过程中将会出现不可预知的变形和振动。为了减小这种不确定的振动对加工的影响,基于重心驱动理论,采取了双边驱动结构(图4)。双边驱动的特点是在立柱的两侧对称施加驱动力,以便尽可能地减少驱动力臂产生的影响。应用双边重心驱动技术,提高了机床运动的速度和加速度,缩短了加工时间,改善了表面加工质量和轮廓加工精度,延长了刀具的使用寿命。

关键技术——五轴联动立式车铣复合数控机床

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