臥式CNC加工中心的結(jié)構(gòu)以及特點

 主軸為平行狀態(tài)的加工中心就叫做臥式加工中心，一般情況下臥式加工中心都有3-5個運動坐標(biāo)軸，常見的臥式加工中心都是三個直線運動軸加一個回轉(zhuǎn)運動坐標(biāo)軸，臥式加工中心的工作臺大多數(shù)為正方形，模具加工，它可以對工件一次夾裝能完成工件的各個側(cè)面的加工。剛剛所說的是臥式加工中心的基本結(jié)構(gòu)，那么臥式加工中心如何進(jìn)行結(jié)構(gòu)分類呢？它的結(jié)構(gòu)分類方法有多樣，有主軸箱位置分類的有：主軸箱正掛和主軸箱側(cè)掛這兩種；按立柱分類的有：固定立柱和動立柱這兩種；按機床形狀分類的有：正T和倒T兩種；按Z軸給進(jìn)分類的有：Z軸工作臺進(jìn)給，Z軸立柱進(jìn)給，橫瀝加工，Z軸滑枕進(jìn)給三種；而在業(yè)內(nèi)都是按立柱來分類，小編今天就來介紹按立柱分類的結(jié)構(gòu)吧。剛剛已經(jīng)說了立柱分類有兩種，分別是動立柱和固定立柱臥式加工中心，下面就來介紹其結(jié)構(gòu)以及特點吧。

固定立柱臥式加工中心的結(jié)構(gòu)以及特點  

  固定立柱類型的臥式加工中心就三種，立柱固定，主軸箱做Y向運動，工作臺做Z、X運動是一種，主軸箱做Y、Z向運動，工作臺做X向運動是一種；主軸箱做Y、X向運動，工作臺做Z向運動又是一種；這就是固定立柱臥式加工中心，此類結(jié)構(gòu)的臥式加工中心具有結(jié)構(gòu)剛性好、加工精度高、安裝調(diào)整方便等特點。

動立柱臥式加工中心的結(jié)構(gòu)以及特點

  動立柱類型的臥式加工中心比較多，一共有三種，都是動立柱。工作臺固定，立柱做X向運動，主軸箱側(cè)掛做Z、Y向運動；工作臺做Z向運動，立柱做X向運動，主軸箱做Y向運動；工作臺做X運動，立柱做Z運動，主軸箱做Y向運動；這三種就是動立柱臥式加工中心。動立柱類臥式加工中心具有剛性高、負(fù)載能力大、適合重切削和粗加工。

怎樣解決數(shù)控機床加工精度異常的故障

生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到數(shù)控機床加工精度異常的故障。此類故障隱蔽性強、診斷難度大。導(dǎo)致此類故障的原因主要有以下方面：

　　1)機床進(jìn)給單位被改動或變化

　　2)機床各軸的零點偏置(NULLOFFSET)異常

　　3)軸向的反向間隙(BACKLASH)異常

　　4)電機運行狀態(tài)異常，即電氣及控制部分故障

　　5)此外，加工程序的編制、刀具的選擇及人為因素，也可能導(dǎo)致加工精度異常。

　　1.系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或改動

　　系統(tǒng)參數(shù)主要包括機床進(jìn)給單位、零點偏置、反向間隙等等。例如SIEMENS、FANUC數(shù)控系統(tǒng)，其進(jìn)給單位有公制和英制兩種。機床修理過程中某些處理，常常影響到零點偏置和間隙的變化，故障處理完畢應(yīng)作適時地調(diào)整和修改;另一方面，由于機械磨損嚴(yán)重或連結(jié)松動也可能造成參數(shù)實測值的變化，需對參數(shù)做相應(yīng)的修改才能滿足機床加工精度的要求。

　　2.機械故障導(dǎo)致的加工精度異常

　　一臺THM6350臥式加工中心，采用FANUC0i-MA數(shù)控系統(tǒng)。一次在銑削汽輪機葉片的過程中，突然發(fā)現(xiàn)Z軸進(jìn)給異常，造成至少1mm的切削誤差量(Z向過切)。調(diào)查中了解到：故障是突然發(fā)生的。機床在點動、MDI操作方式下各軸運行正常，且回參考點正常;無任何報警提示，電氣控制部分硬故障的可能性排除。分析認(rèn)為，主要應(yīng)對以下幾方面逐一進(jìn)行檢查。

　　(1)檢查機床精度異常時正運行的加工程序段，特別是刀具長度補償、加工坐標(biāo)系(G54～G59)的校對及計算。

　　(2)在點動方式下，反復(fù)運動Z軸，經(jīng)過視、觸、聽對其運動狀態(tài)診斷，發(fā)現(xiàn)Z向運動聲音異常，特別是快速點動，噪聲更加明顯。由此判斷，機械方面可能存在隱患。

　　(3)檢查機床Z軸精度。用手脈發(fā)生器移動Z軸，(將手脈倍率定為1×100的擋位，即每變化一步，電機進(jìn)給0.1mm)，配合百分表觀察Z軸的運動情況。在單向運動精度保持正常后作為起始點的正向運動，手脈每變化一步，機床Z軸運動的實際距離d=d1=d2=d3…=0.1mm，說明電機運行良好，定位精度良好。而返回機床實際運動位移的變化上，可以分為四個階段：①機床運動距離d1>d=0.1mm(斜率大于1);②表現(xiàn)出為d=0.1mm>d2>d3(斜率小于1);③機床機構(gòu)實際未移動，表現(xiàn)出標(biāo)準(zhǔn)的反向間隙;④機床運動距離與手脈給定值相等(斜率等于1)，恢復(fù)到機床的正常運動。

　　無論怎樣對反向間隙(參數(shù)1851)進(jìn)行補償，其表現(xiàn)出的特征是：除第③階段能夠補償外，其他各段變化仍然存在，特別是第①階段嚴(yán)重影響到機床的加工精度。補償中發(fā)現(xiàn)，間隙補償越大，第①段的移動距離也越大。

　　分析上述檢查，數(shù)控技工培訓(xùn)認(rèn)為存在幾點可能原因：一是電機有異常;二是機械方面有故障;三是存在一定的間隙。為了進(jìn)一步診斷故障，將電機和絲杠完全脫開，分別對電機和機械部分進(jìn)行檢查。電機運行正常;在對機械部分診斷中發(fā)現(xiàn)，用手盤動絲杠時，返回運動初始有非常明顯的空缺感。而正常情況下，應(yīng)能感覺到軸承有序而平滑的移動。經(jīng)拆檢發(fā)現(xiàn)其軸承確已受損，且有一顆滾珠脫落。更換后機床恢復(fù)正常。

　　3.機床電氣參數(shù)未優(yōu)化電機運行異常

　　一臺數(shù)控立式銑床，數(shù)控加工，配置FANUC0-MJ數(shù)控系統(tǒng)。在加工過程中，發(fā)現(xiàn)X軸精度異常。檢查發(fā)現(xiàn)X軸存在一定間隙，且電機啟動時存在不穩(wěn)定現(xiàn)象。用手觸摸X軸電機時感覺電機抖動比較嚴(yán)重，啟停時不太明顯，JOG方式下較明顯。

　　分析認(rèn)為，故障原因有兩點，一是機械反向間隙較大;二是X軸電機工作異常。利用FANUC系統(tǒng)的參數(shù)功能，對電機進(jìn)行調(diào)試。首先對存在的間隙進(jìn)行了補償;調(diào)整伺服增益參數(shù)及N脈沖抑制功能參數(shù)，X軸電機的抖動消除，機床加工精度恢復(fù)正常。

　　4.機床位置環(huán)異常或控制邏輯不妥

　　一臺TH61140鏜銑床加工中心，數(shù)控系統(tǒng)為FANUC18i，全閉環(huán)控制方式。加工過程中，發(fā)現(xiàn)該機床Y軸精度異常，精度誤差xiao在0.006mm左右，da誤差可達(dá)到1.400mm.檢查中，機床已經(jīng)按照要求設(shè)置了G54工件坐標(biāo)系。在MDI方式下，以G54坐標(biāo)系運行一段程序即“G90G54Y80F100;M30;”，待機床運行結(jié)束后顯示器上顯示的機械坐標(biāo)值為“-1046.605”，記錄下該值。然后在手動方式下，將機床Y軸點動到其他任意位置，再次在MDI方式下執(zhí)行上面的語句，待機床停止后，發(fā)現(xiàn)此時機床機械坐標(biāo)數(shù)顯值為“-1046.992”，同第yi次執(zhí)行后的數(shù)顯示值相比相差了0.387mm.按照同樣的方法，將Y軸點動到不同的位置，反復(fù)執(zhí)行該語句，數(shù)顯的示值不定。用百分表對Y軸進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)機械位置實際誤差同數(shù)顯顯示出的誤差基本一致，從而認(rèn)為故障原因為Y軸重復(fù)定位誤差過大。對Y軸的反向間隙及定位精度進(jìn)行仔細(xì)檢查，重新作補償，均無效果。因此懷疑光柵尺及系統(tǒng)參數(shù)等有問題，但為什么產(chǎn)生如此大的誤差，卻未出現(xiàn)相應(yīng)的報警信息呢?進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，該軸為垂直方向的軸，當(dāng)Y軸松開時，主軸箱向下掉，造成了超差。

　　對機床的PLC邏輯控制程序做了修改，即在Y軸松開時，先把Y軸使能加載，再把Y軸松開;而在夾緊時，先把軸夾緊后，再把Y軸使能去掉。調(diào)整后機床故障得以解決。

   在過去的十五年里，原型復(fù)zhi取得了重大的進(jìn)展。初，大多數(shù)RP技術(shù)在速度方面有明顯的優(yōu)勢，但由于精que度和材料性能等方面的問題，限制了技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。自從RP出現(xiàn)以后，由于受到某些競爭的威脅，CNC在速度得到改進(jìn)的時，也能帶來眾所周知的收益。同樣RP在精que度、材料性能及表面拋光等方面也得到了改進(jìn)。

　　了解這兩種技術(shù)，對于為工作選擇正確的加工工具而言，尤為重要，下列的指導(dǎo)可以幫助工具的選擇。

　　材料

　　RP受到限制

　　材料的研究經(jīng)歷了很長一段過程。材料選擇的范圍變大了，性能也得到了保證?，F(xiàn)在可用的材料有金屬、塑料、陶瓷及復(fù)合材料等，材料的選擇仍然受到一些限制。而且，大多數(shù)材料的性能與材料的加工、模制及澆注等方面的性能也不是很匹配。

　　CNC加工幾乎不受任何限制

　　機加工中心幾乎對所有的材料都能做切削處理。

　　零件的da尺寸

　　RP的da尺寸為600x900x500mm

　　盡管現(xiàn)有的工業(yè)化設(shè)備還不能加工儀表盤或者擋板，但是已有的原型可用于生產(chǎn)大多數(shù)的日用品和工業(yè)品。如果設(shè)備要生產(chǎn)的零件太大，可以先生產(chǎn)其各個組成部分，后再接合成一個完整部件。必須要注意的是，尺寸對于時間有影響，制造較大的零件費時較長。

　　CNC加工可以生產(chǎn)飛機零件

　　CNC機加工可以生產(chǎn)的實際零件和模件的尺寸，小到臺式裝置大到橋式設(shè)備?？梢赃@么說，CNC尺寸的限制也只來自所用的機械工具。

　　零件的復(fù)雜性

　　RP不受限制

　　如果一個樣品可以用設(shè)計軟件做模制的話，那么制造的時間或成本方面幾乎不受任何影響。迅速、廉價生產(chǎn)復(fù)雜零件是RP的da優(yōu)勢之一。

　　CNC加工受到限制

　　CNC機加工必須要處理部件的所有細(xì)節(jié)特征。當(dāng)零件的復(fù)雜性增加時，所需設(shè)備的數(shù)量及工具的變化也會相應(yīng)增加。大縱橫尺寸比、深槽、深洞及方角都會使CNC切削設(shè)備的費用增大，五軸切削工具及某些技巧能夠克服這些不足，但象底切這種簡易操作卻也能產(chǎn)生問題。

　　細(xì)節(jié)特征

　　RP有其獨到之處

　　RP能夠加工出CNC所無法做到的一些細(xì)節(jié)。比如，RP可以加工尖內(nèi)角，可以加工又深又窄的通道、又高又薄的墻壁以及棱柱這些大縱橫尺寸比的特征。

　　CNC有其不同之處

　　CNC有許多特征可以勝過RP，比如說銳邊、平滑疊合、干凈的倒角。在評估有關(guān)精que度即表面修整等細(xì)節(jié)時，這些尤為重要。

　　精que度

　　RP的精que度為0.125～0.75mm

　　RP的某些個別尺寸的精que度有可能超過0.125mm，但其一般偏差的范圍為0.125～0.75mm。精que度隨RP設(shè)備和尺寸大小的不同而變化。尺寸增加，精que度也加大。

　　CNC的精que度為0.0125-0.125mm

　　如果機加工設(shè)備得當(dāng)，其精que度有可能達(dá)到很高，通常情況下，CNC的精que度要比RP的高，精que度一般與設(shè)備的成本相關(guān)。

　　重復(fù)精度

　　RP的重復(fù)精度低

　　RP對于影響樣機質(zhì)量的許多因素很敏感，在不同的時間制造零件，其結(jié)果也許會不同。溫度、濕度、定位以及放置只是可以影響產(chǎn)品重復(fù)精度參數(shù)中的幾個。

　　CNC加工的重復(fù)精度高

　　CNC加工的重復(fù)精度要比RP的高得多。如果刀具軌跡、所用工具及材料不變的話，其產(chǎn)品的重復(fù)性會更高。環(huán)境條件和人為因素會對結(jié)果產(chǎn)生影響，對于某些材料而言，溫度及濕度會影響產(chǎn)量，因為它們能影響到技師所用設(shè)備的精que性。

　　表面精整

　　RP的Ra值為2.5～15微米

　　如果沒做二次處理，即使不是全部，但有一些表面很粗糙。RP運用某些技術(shù)可把板材的厚度范圍提高到0.0125～0.025mm，但是板材的層理和凹凸現(xiàn)象仍會影響表面的精整。如果想做二次處理的話，可使光潔度達(dá)到想要的水平，但這樣做會改變零件尺寸的精que度。同時，這些操作也會增加多余的時間和成本。

　　CNC加工的Ra值為0.5～5微米

　　機加工與RP不同，它可以為樣機、模型和刀具做出適合它們所需的表面拋光。對于RP而言，二次處理(砂磨、拋光)是可以改進(jìn)表面的光潔度，但同時也會影響到精que度、時間和成本。

　　可靠性

　　RP的可靠性屬于中等

　　對于大多數(shù)技術(shù)而言，產(chǎn)品的可靠性隨著產(chǎn)品的不斷成熟而增加。RP技術(shù)只有15年的歷史，這意味著它的可靠程度會有不同的等級。該技術(shù)由于時間短、資源匱乏，有些RP生產(chǎn)商沒有太多的時間為提高其可靠性而改進(jìn)裝置的組件。

　　CNC加工的可靠性屬于中等至

　　CNC的研究與發(fā)展已有30多年的歷史，因此它是一種值得信賴、可靠的技術(shù)。多年來，持續(xù)不斷的技術(shù)改進(jìn)已經(jīng)消除了產(chǎn)生減少產(chǎn)品可靠性的設(shè)備元件。

　　所需操作人員

　　RP所需的操作人員

　　二次操作(如安置臺架)除外，RP所需的人員。在數(shù)分鐘之內(nèi)，它可以為零件備好所需的信息資料并開始制造。在制造期間，需要很少或者幾乎不需人員參與。

　　CNC加工所需的操作人員多

　　CAM軟件應(yīng)用雖然得到了改善，但在大多數(shù)情況下，鈑金加工，它們?nèi)匀徊荒芨鵦hu人員介入。設(shè)備安裝及操作需要經(jīng)驗豐富的技師;模型在無人情況下制造更是極為罕見。

　　所需經(jīng)驗豐富的技工

　　RP所需這類技工

　　這種技術(shù)的員工工資當(dāng)然不是di，但與機加工相比較，其所需的經(jīng)驗豐富的技工數(shù)量較少。這種說法有幾分是真實的，因為該技術(shù)本身就不需要什么工人。另外，RP經(jīng)過改進(jìn)后，操作過程甚至無需技藝。

　　CNC所需的這類技工較多

　　機加工需要技巧、創(chuàng)造力和處理問題等方面的能力。從刀具軌跡設(shè)計、加工策略到切割操作與監(jiān)控，機加工都由經(jīng)驗豐富的技工來完成。隨著公司收入的減少，技師數(shù)量的下降，很可能會缺乏制造模型所需的人力資源。

　　研制的周期

　　RP所需的周期短到中等

　　RP由于所需的員工少、操作步驟少、對設(shè)計的復(fù)雜性不太敏感，因此它不但減少了實際的制造周期，同時還也減少了整個工藝過程的時間?？傮w來講，RP技術(shù)在時間和人力方面都富有效率。如果RP在下午4：30收到數(shù)據(jù)，那么第二天早上就能生產(chǎn)出產(chǎn)品來。對于CNC來說，如果沒有兩個班的生產(chǎn)時間，絕dui生產(chǎn)不出產(chǎn)品的。但是，并非說RP技術(shù)對于任何零件的加工制造都是快的。

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