CN101947740A - 一种新型平床身精密数控机床 - Google Patents

Abstract

一种新型平床身精密数控机床采用自行研发电主轴床头，去掉了传统的皮带传动工艺，轴承采用前后配对高速轴承，床身结构：采用高刚性铸铁，树脂砂工艺，床脚和床身整体结构，新颖的排刀式刀架，高精度进给：进给各轴全伺服驱动，采用高精密直线导轨，数控机床主轴最高转速6000转/分，高精度液压回转缸；大功率强力冷却泵，根据客户要求可装1-4条冷却管，冷却性能好；精密数控机床采用“变频传动”。Z向丝杠中置，降低了磨损及能耗，增强了车床的稳定性与精度；应用机床轴承单元，用于机床主轴和滚珠丝杠固定端支撑。自动定时定量润滑：由油泵集中供油，密闭系统定时定点定量润滑，避免了注油引起的润滑油污染、润滑点遗漏、润滑不及时等问题；防护系统：采用不锈钢做防护罩。

Description

一种新型平床身精密数控机床 

技术领域

精密数控机床的操作和监控全部在数控单元中完成，它是数控机床的大脑。与普通机床相比，精密数控机床有如下特点： 

1、加工精度高，具有稳定的加工质量； 

2、可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件； 

3、加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间； 

4、机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高(一般为普通机床的3～5倍)； 

5、机床自动化程度高，可以减轻劳动强度； 

6、对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。 

背景技术

近年来，随着经济的快速发展，机床工业也有了飞跃的发展：体现在新技术的广泛应用和企业效益的明显改善。目前机床行业的消费主流是精密数控机床。从国内外市场对数控机床的需求来看，以后数控机床市场具有以下特征：一是经济型精密数控机床是以后的主流产品。二采用新技术，降低成本，提高产品稳定性是机床生产制造企业生存的关键。三是安全节能环保是使用者追求的目标。 

生产中经常会遇到精密数控机床加工精度异常的故障。此类故障隐蔽性强、诊断难度大。导致此类故障的原因主要有五个方面：(1)机床进给单位被改动或变化。(2)机床各轴的零点偏置(NULLOFFSET)异常。(3)轴向的反向间隙(BACKLASH)异常。(4)电机运行状态异常，即电气及控制部分故障。(5)机械故障，如丝杆、轴承、轴联器等部件。此外，加工程序的编制、刀具的选择及人为因素，也可能导致加工精度异常。 

发明内容

精密数控机床采用“变频传动”：可靠性高，操作方便，投资少，见效快，性价比 

1、原机床的主轴传动特点 

一般情况下机床的拖动系统是由电机带动齿轮箱来传动和调速的，它具有以下特点： 

(1).原系统概况 

负载——恒功率性质 

齿轮箱变速时，转矩的变化与转速的变化成反比。若不计齿轮箱的损耗，则在全功率范围内都具有恒功率的特点。 

(2)转速档次 

调速箱有8档转速：75、120、200、300、800、1200、1500，2000r/min。 

(3)电动机的主要额定参数 

额定容量：3.7kw 

额定转速：1440r/min 

负载特性：恒功率 

(4)控制方式由手柄组合的8个位置来控制四个离合器的分与合，得到齿轮的8种组合，从而得到8档转速。 

(5)低速时的过载能力强 

低速时，拖动系统经齿轮箱降速后的额定转矩将远大于负载的最大工作转矩，有很强的过载能力 

2、应用变频器调速时的基本考虑 

(1).变频调速的调节范围很广，一般通用型变频器都可以实现0-400HZ范围内无级调速。 

(2).考虑到机床要求具有较硬的机械特性。符合变频器+普通电机(或变频电机)传动具有机械特性硬的特点。一般在低频下都可以提供150％负载转矩的能力 

(3).考虑到机床需要在低速时具有强大过载能力。变频器可以提供150％的过载保护(60S)，能够满足设备的要求。 

(4).使用变频调速后，可以简化齿轮变速箱等原有复杂的机械拖动机构，自动化程度高，操作简单，维修方便。 

(5).变频器具有电压(DC0-10V)，电流模拟输入接口，可以与数控系统的控制信号很好的匹配。 

3、SAJ变频器在精密数控机床中的具体应用情况 

各类经济型简易数控机床，由于调速用的电磁离合器损坏率较高，了解到变频调速 系统具有以上优点，故改用中源变频器实现变频调速。具体情况如下： 

(1).改造后系统构成： 

在该系统中，变频器采用外部端子控制，数控系统发出的信号DC 0-10V信号通过变频器的VI——ACM端子送入变频器，实现数字量设定转速对模拟量变频输出的控制。电机转速的高低由数控系统输出的电压信号的大小来控制。 

A.电机的正反向运行有外围通过变频器的FWD，REV7与DCM端子实现控制。 

B.各种保护信号通过变频器的A、B、C(常开、常闭)触点来控制，可以实现过流，过压，过载，过热，负压，缺相等保护。在实际加工转速下，经反复试验，完全符合设计要求，取得了令人满意的结果。现该产品2000年已批量生产，投放市场。总结；在机床制造装配厂配套使用SAJ变频器的产品质量一直很稳定，规模越来越大，企业效益越来越好。充分证明了数控机床配套使用变频器的可行性和实用性，由此可见，精密数控机床采用变频传动可靠性高，操作方便，投资少，见效快，性价比高。 

(2)、精密数控机床其他部件的设计性能与优势： 

高精度电主轴：精密数控机床采用自行研发电主轴床头，去掉了传统的皮带传动工艺，轴承采用前后配对高速轴承，具有高转速、高刚性、低噪音、持久精度，主轴跳动＜2um见图1。 

床身结构：采用高刚性铸铁，树脂砂工艺，床脚和床身整体结构具有排屑流畅，结构紧凑，造型美观等特点见图2。 

排刀式刀架：新颖的排刀式刀架使重复换刀误差为最小±1um，换刀高速准确，能够大幅度节省加工时间。 

高精度进给：进给各轴全伺服驱动，采用台湾上银直线导轨，保证加工精度及长时间的精度保持，进给各轴重复定位精度＜±1um。 

高效率加工：机床主轴最高转速6000转/分，X轴快速移动可达15米/分钟，Z轴快速移动可达20米/分钟，高精度液压回转缸，精密弹性夹头。高刚性、精密动力卡盘配置，提高了韧性材料切削和强力切削的能力。 

强力冷却：大功率强力冷却泵，极大的改善了零件切削，根据客户要求可装1-4条冷却管，冷却性能好。 

Z向丝杠中置，降低了磨损及能耗，增强了车床的稳定性与精度。 

轴承单元的应用：敢于创新，大胆应用机床轴承单元，用于机床主轴和滚珠丝杠固定端支撑，打破一直以来机床安装标准轴承的惯例，并成功进入机床市场，深受广大用 户欢迎。 

集中可调润滑控制，自动定时定量润滑：由油泵集中供油，密闭系统定时定点定量润滑，避免了人工注油引起的润滑油污染、润滑点遗漏、润滑不及时等问题。 

防护系统：采用不锈钢做防护罩，具有高强度，不易变形，不易腐蚀，外形美观，寿命长，对关键部位采用全密封防护，达到防水、防尘的效果。 

应用实例： 

本系列精密数控机床有以下四种回转直径： 

CK0632机床最大回转直径为320mm 

CK40-300机床最大回转直径为300mm 

CK6140机床最大回转直径为400mm 

CK6150机床最大回转直径为500mm 

例如：CK0632数控车床，本机床控制采用数控系统，高精度的滚珠丝杆，主电机选用变频电机。主轴转速为无级调速。具体参数见下表： 

床身上最大加工直径：	φ320mm
		最大加工工件长度：	300mm
滑板上最大工件回转直径：	φ150mm
		主轴通孔直径：	φ49mm
主轴转速范围(无级/三速)：	100-8000r/mir
		X轴快进速度(无级)：	0-15000mm/min
Z轴快进速度(无级)：	0-20000mm/min
		横向进给速度(无级)X轴：	10-6000mm/min
纵向进给速度(无级)Y轴：	10-6000mm/min
		主电机功率：变速/三速	4Kw
刀架横向行程：	280mm
		电动刀架工位数：	4工位
X轴脉冲当量：	0.005mm
		Z轴脉冲当量：	0.01mm
加工螺纹范围(公制)：	0.25-12mm
		加工螺纹范围(英制)	331/2-3牙/时
加工螺纹范围(模数)	0.25～3.5模数

机床外形尺寸(长X宽X高)：	1600X1160X1650mm
		机床净重：	约1300Kg

Claims (10)

1.精密数控机床采用“变频传动”可靠性高，操作方便，投资少，见效快，性价比高。

2.精密数控机床采用自行研发电主轴床头，去掉了传统的皮带传动工艺，轴承采用前后配对高速轴承。

3.床身结构：采用高刚性铸铁，树脂砂工艺，床脚和床身整体结构；新颖的排刀式刀架。

4.高精度进给：进给各轴全伺服驱动，采用高精度直线导轨，减少了导轨的磨损，提高了三倍的快进速度。

5.数控机床主轴最高转速6000转/分，高精度液压回转缸，精密弹性夹头。高刚性、精密动力卡盘配置。

6.大功率强力冷却泵，极大的改善了零件切削，根据客户要求可装1-4条冷却管，冷却性能好。

7.Z向丝杠中置，降低了磨损及能耗，增强了车床的稳定性与精度。

8.轴承单元的应用：敢于创新，大胆应用机床轴承单元，用于机床主轴和滚珠丝杠固定端支撑，打破一直以来机床安装标准轴承的惯例，并成功进入机床市场，深受广大用户欢迎。

9.集中可调控制，自动定时定量润滑：由油泵集中供油，密闭系统定时定点定量润滑，避免了人工注油引起的润滑油污染、润滑点遗漏、润滑不及时等问题。

10.防护系统：采用不锈钢做防护罩，具有高强度，不易变形，不易腐蚀，外形美观，寿命长，对关键部位采用全密封防护，达到防水、防尘。

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