1、 教师备课纸 课 题 加工中心概述及传动 系统介绍 课 型 讲授授 课 班 级 数控 11C345 授 课 时 数 2教 学 目 标1、掌握加工中心的定义、特点、分类、组成、主要加工对象、了解其发展。2、了解立式加工中心（JCS-018）的主要机械结构，掌握主轴、进给系统、换刀装置的工作原理。3、了解卧式加工中心（SOLON3-1、TH6350）的主轴箱与工作台结构，掌握主轴、自动换刀装置的工作原理。教 学 重 点1、立式加工中心的主要机械结构及主轴、进给系统、换刀装置的工作原理。2、卧式加工中心的主轴、自动换刀装置的机械结构及其工作原理。教 学 难 点1、立式加工中心的主轴、进给系统、换刀装
2、置的工作原理。2、卧式加工中心的主轴、自动换刀装置的机械结构及其工作原理。学 情 分 析 学生学过数控编程，对加工中心工作过程有所了解，但是对加工中心机床结构还比较陌生。教 学 效 果教 后 记 教师备课纸 一、加工中心的定义加工中心(Machining Center)简称 MC，是由机械设备与数控系统组成的使用于加工复杂形状工件的高效率自动化机床。加工中心最初是从数控铣床发展而来的，与数控铣床相同的是，加工中心同样是由计算机数控系统(CNC)、伺服系统、机械本体、液压系统等各部分组成。但加工中心又不等同于数控铣床，加工中心与数控铣床的最大区别在于加工中心具有自动交换刀具的功能，通过在刀库安装
3、不同用途的刀具，可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现钻、镗、铰、攻螺纹、切槽等多种加工功能。二、加工中心的特点和分类（一）加工中心的特点1.具有至少三个轴的点位直线切削控制能力 2.具有自动刀具交换装置(ATC) 3.具有分度工作台和数控转台4.除自动换刀功能外，加工中心机床具有选择各种进给速度和主轴转速的能力及各种辅助功能，以保证加工过程的自动化进行。（二）加工中心的分类 三、加工中心的组成1基础部件基础部件是加工中心的基础结构，它主要由床身、工作台、立柱三大部分组成。这三部分不仅要承受加工中心的静载荷，还要承受切削加工时产生的动载荷。所以要求加工中心的基础部件，必须有足
4、够的刚度，通常这三大部件都是铸造而成。2主轴部件主轴部件由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零部件组成。主轴是加工中心切削加工的功率输出部件，它的起动、停止、变速、变向等动作均由数控系统控制；主轴的旋转精度和定位准确性，是影响加工中心加工精度的重要因素。3数控系统加工中心的数控系统由 CNC 装置、可编程序控制器、伺服驱动系统以及面板操作系统组成，它是执行顺序控制动作和加工过程的控制中心。CNC 装置是一种位置控制系统，其控制过程是根据输入的信息进行数据处理、插补运算，获得理想的运动轨迹信息，然后输出到执行部件，加工出所需要的工件。教师备课纸 4自动换刀系统换刀系统主要由刀库、机械手等部件组
5、成。当需要更换刀具时，数控系统发出指令后，由机械手从刀库中取出相应的刀具装入主轴孔内，然后再把主轴上的刀具送回刀库完成整个换刀动作。5.辅助装置包括润滑、冷却、排屑、防护、液压、气动和检测系统等部分。这些装置虽然不直接参与切削运动，但是加工中心不可缺少的部分。对加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起着保障作用。四、立式加工中心（JCS-018）组成及主要机械结构1、主轴箱结构1）刀杆的自动夹紧机构夹紧时，活塞8的上端无油压，弹簧7使活塞8向上移至图示教师备课纸 位置。碟型弹簧4使拉杆2上移至图示位置，钢球进入到刀杆 尾部拉钉1的环形槽内，将刀杆拉紧。放松时，液压使活塞8下移，推拉杆2下移。钢球
6、进入主轴后锥孔上部的环形槽内，把刀杆放开。当机械手把刀杆从主轴中拔出后，压缩空气通过活塞和拉杆的中孔，把主轴锥孔吹净。行程开关9和10用于发出夹紧和放松刀杆的信号。2）主轴电动机3）传动带三联V带：承载能力高，重量较轻，耐挠曲性能高，允许的带轮最小直径小，线速度高。可通过调整螺钉13调整带轮实际在电动机轴上的轴向位置，与主轴上带轮3对准。2、进给系统3、自动换刀装置1） 自动换刀装置安装在立柱的左侧上部，由刀库和机械手两部分组成。圆盘式刀库由直流伺服电动机1、十字滑块联轴器2、蜗杆3、蜗轮8，带动圆盘7和盘上的20个刀套6旋转。刀头向下（换刀位置）：气缸4的活塞杆带动拨叉5上移，刀套6右尾部的
7、滚子正好进入拨叉5的缺口。拨叉上升使刀套连同刀具逆时针旋转90，使刀头向下。刀套的锥孔尾部有两个球头销钉，后有弹簧，用以夹住刀具，刀套旋转90后刀具不会下落。2）机械手驱动装置3）换刀动作在机床加工时，刀库预先按程序中的刀具指令，将准备换的具转到换刀位置；加工完毕时按换刀指令，将刀套逆时针转动90，当主轴箱上升到换刀位后，手臂回转75，两个手爪分别抓住主轴和刀套中的刀具；主轴中的刀具自动夹紧机构放松，教师备课纸 手臂下降，将主轴和刀套中的刀具拔出；手臂回转180，手臂上升，将新刀插入主轴中，旧刀插入刀套；刀具自动夹紧机构夹紧主轴中的刀具，刀套中的刀具被球弹簧销钉夹住，手臂反方向回转75，回到原
8、始位置，刀套向上转动90，机床开始下道工序。五、卧式加工中心（SOLON3-1）机床组成 （一）主要机械结构1、主轴箱结构主电动机与第1轴之间用齿轮联轴器连接。该联轴器由：内齿轮、外齿轮和由增强尼龙材料制成的中间连接件（内、外圆加工出齿） 。主运动由直流调速电动机驱动，经三级齿轮变速。齿轮箱变速由三位液压缸驱动第三轴的滑移齿轮实现。传动如下：31/6220/7346/48；31/6246/4846/48；48/4646/4846/48；2、主轴主轴组件外套与箱体孔热压配合，拆卸时往配合面的凹槽1内打入高压油。两端配合孔有5mm的直径差，产生一轴向推力，方便将主轴组件拆下。修磨中间隔套2的长度可
9、调整轴承的预紧程度。夹紧靠一组蝶形弹簧，松刀由主轴后部液压缸控制（与立式教师备课纸 加工中心类似） 。 3、工作台下层1沿前床身导轨移动，采用单元滚动体导轨。中层3是回转工作台，采用塑凹轨副。回转工作台借助6个液压缸2内碟形弹簧的向下作用力进行夹紧；液压缸下腔进入压力油，压缩碟形弹簧使活塞杆上升，放松工作台。上层是交换工作台6，每个工作台站上可安放一个交换工作台。当其中一个交换工作台被运到机床工作台的上层，对其上的工件进行加工时，另一个交换工作台留在其站台上装卸工件。加工完毕后，机床上的交换工作台被送回到它的站台，另一个交换工作台被送到机床工作台的上层。4、自动换刀装置1）链式刀库：由微转速装
10、置驱动，该装置有电动机和微电动机加一套减速齿轮组成。电动机工作时，微电动机不工作，直接传动链轮，用于快速传动。微电动机工作时，电动机不工作，经减速后传动链轮，用于刀座到位前的低速传动。电动机停止时，电枢在弹簧的作用下产生轴向移动，使之与定子的锥形内孔紧密贴合，达到制动的效果。计数链轮：2）机械手：有三个自由度，沿主轴轴线方向移动，实现从主轴拔刀动作；绕竖直轴90摆动，实现刀库与主轴之间刀具的传送；绕水平轴180摆动，实现刀库与主轴刀具的交换。机械手抓刀原理：液压缸推动机械手爪外伸时，支架上的导向槽拨动抓爪后部的销子，使该对抓爪绕销轴摆动，实现抓刀动作。液压缸将机械手抓爪缩回时，支架上的导向槽使这对抓爪放开，实现松刀。
