JCS018加工中心.ppt

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1、JCS-018A立式加工中心,一、JCS-018A立式加工中心简介（1）,JCS-108A型小型立式加工中心系由北京机床研究所研制，其外形图如图所示。工件在一次装夹后，可连续地进行铣、钻、镗、饺、锪、攻丝等多种工序的加工。该机床适用于小型板件、盘件、壳体件、模具和箱体件等复杂零件的多品种、小批量加工。,一、JCS-018A立式加工中心简介（2）,JCS-018A立式加工中心主要部件及主要运动是（参见主要构成如图所示）：床身1、立柱15为该机床的基础部件，交流变频调速电动机将运动经主轴箱5内的传动件传给主轴，实现旋转主运动。3个宽调速直流伺服电动机10、17、13分别经滚珠丝杠螺母副将运动传给工

2、作台8、滑座3，实现X、Y坐标的进给运动，传给主轴箱5使其沿立柱导轨作Z坐标的进给运动。立柱左上侧的圆盘形刀库6可容纳16把刀，由机械手7进行自动换刀。立柱的左后部为数控柜16，左下侧为润滑油箱18。有缘学习更多：fu置内容￥PHUX1Er9kkI￥打楷ao寶【奉献教育】知识店铺,JCS-018型立式加工中心主要构成图例,二、主要性能指标(1),主机(1) 工作台 工作台外形尺寸(工作面) 1200450mm（1000320） 工作台T形槽宽槽数 183（2） 移动范围 工作台左右行程(X轴) 750 工作台前后行程(Y轴) 40 主轴箱上下行程(Z轴) 470 主轴端面距工作台距离 1806

3、50,二、主要性能指标(2),主机(2) 主轴箱 主轴锥孔 锥度7：24，BT-45 主轴转速(标准型/高速型) 225r/min2250 r/min ，45r/mn4500r/min 主轴驱动电动机(额定/30min) 5.5KW/7.5KW，FANUC交流主轴电动机12型 进给速度 快速移动速度(X、Y轴) l4m/min 进给速度(X、Y、Z轴) 1/ min 4000/ min 进给驱动电动机 1.4KW，FANUC-BESK直流伺服电动机15型,二、主要性能指标(3),主机(3) 自动换刀装置 刀库容量 16把 选刀方式 任选 最大刀具尺寸 l00300 最大刀具质量 10 刀库电动

4、机 1.4KW，FANUC-BESK直流伺服电动机15型 精度 定位精度 0.012/300 重复定位精度 0.006,二、主要性能指标(4),主机(4) 承载能力 工作台允许负载 500 滚珠丝杠尺寸(X、Y、Z轴) 40l0 钻孔能力(一次钻出) 32 攻丝能力 M24 铣削能力 1003/ min 其他 气源 49Pa68.6Pa（250L/ min） 机床质量 4.5t 占地面积 35003060,二、主要性能指标(5),数控装置(FANUC-BESK 7CM CNC 系统) 控制轴数 3轴 同时控制轴数 (X、Y，Y、Z，Z、X)或3轴 轨迹控制方式 直线/圆弧方式或空间直线/螺旋方

5、式 纸带代码 EIA/ISO 程序格式 写地址式可变程序段 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。,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

6、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。,功率转矩特性图例,三、传动系统（3）,进给传动系

7、统 X、Y、Z三个轴各有一套基本相同的进给伺服系统。脉宽调速直流伺服电动机直接带动滚珠丝杠，功率都为1.4KW，无级调速。三个轴的进给速度均为1/min400mm/min。快移速度，X、Y两轴皆为15m/min，Z轴为10m/min。三个伺服电动机分别由数控指令通过计算机控制，任意两个轴都可以联动。有缘学习更多：fu置内容￥PHUX1Er9kkI￥打楷ao寶【奉献教育】知识店铺,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

8、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。 具有主轴准停机构、刀杆自动夹紧松开机构和刀柄切屑自动清除装置 这是加工中心机床主轴部件中三个主要组成部分，也是加工中心机床能够顺利地实现自动换刀所需具备的结构保证。 具有自动排屑、自动润滑和自动报警的系统等。,五、典型部件结构（1）,主轴箱结构 在第三章“数控机床的典型部件”这一章中，我们从主要构成、刀具自动夹紧机构工作原理、切屑清除装置和主轴准停装置工作原理等方面详细地讨论了JCS-018A主轴部件的结构和实现的功能，这里不再作叙述。,五、典型部件结构（2

9、）,自动换刀装置（ATC）（1） 自动换刀过程 如图所示表达了刀库上刀具、主轴上刀具和机械手的相对位置关系。上一工序加工完毕，主轴处于“准停”位置，由自动换刀装置换刀，其过程如下：,五、典型部件结构（3）,自动换刀装置（ATC）（2） 刀套下转90 本机床的刀库位于立柱左侧，刀具在刀库中的安装方向与主轴垂直，如图7-24所示。换刀之前，刀库2转动将待换刀具5送到换刀位置，之后把带有刀具5的刀套4向下翻转90，使得刀具轴线与主轴轴线平行。 机械手转75 如K向视图所示，在机床切削加工时，机械手1的手臂中心线与主轴中心到换刀位置的刀具中心的连线成75,该位置为机械手的原始位置。机械手换刀的第一个动

10、作是顺时针转75，两手爪分别抓住刀库上和主轴3上的刀柄。,五、典型部件结构（4）,自动换刀装置（ATC）（3） 刀具松开 机械手抓住主轴刀具的刀柄后，刀具的自动夹紧机构松开刀具。 械手拔刀 机械手下降，同时拔出两把刀具。 交换两刀具位置 机械手带着两把刀具逆时针转180（从K向观察），使主轴刀具与刀库刀具交换位置。 机械手插刀 机械手上升，分别把刀具插入主轴锥孔和刀套中。 刀具夹紧 刀具插入主轴锥孔后，刀具的自动夹紧机构夹紧刀具。 液压缸复位 驱动机械手逆时针转180的液压缸复位，机械手无动作。 机械手逆转75 机械手逆转75，回到原始位置。 刀套上转90 刀套带着刀具向上翻转90，为下一次选

11、刀做准备。,自动换刀过程示意图例,换刀过程详解图例,五、典型部件结构（5）,刀库的结构（1） 如图所示是机床盘式刀库的结构简图。如图a所示，当数控系统发出换刀指令后，直流伺服电动机1接通，其运动经过十字联轴器2、蜗杆4、蜗轮3传到如图b所示的刀盘14，刀盘带动其上面的16个刀套13转动，完成选刀工作。每个刀套尾部有一个滚子11，当待换刀具转到换刀位置时，滚子11进入拨叉7的槽内。同时气缸5的下腔通压缩空气（如图a所示），活塞杆6带动拨叉7上升，放开位置开关9，用以断开相关的电路，防止刀库、主轴等有误动作。如图b所示，拨叉7在上升的过程中，带动刀套绕着销轴12逆时针向下翻转90，从而使刀具轴线与

12、主轴轴线平行。,JCS-018A刀库结构图例,五、典型部件结构（6）,刀库的结构（2） 刀套下转90后，拨叉7上升到终点，压住定位开关10，发出信号使机械手抓刀。刀套的结构如图所示。有缘学习更多：fu置内容￥PHUX1Er9kkI￥打楷ao寶【奉献教育】知识店铺,JCS-018A刀套结构图例,五、典型部件结构（7）,机械手结构 （1） 本机床上使用的换刀机械手为回转式单臂双手机械手，其动作全部由液压驱动。如图所示，主要由以下部件构成： 驱动装置 分别是机械手回转75的液压缸18，用于拔刀、装刀的液压缸15，交换刀具的（机械手旋转180）液压缸20。 传动装置 齿轮4、11，齿条17、19，连接

13、盘5，传动盘10，机械手臂轴16。其中只有传动盘与轴16为花键连接，并能随轴16上下移动，能够直接随轴16旋转，其余的齿轮或连接盘必须借助于传动盘才能够旋转。 行程控制装置 包括挡环2、6、12，行程开关1、3、7、9、13、14。 执行机构 机械手21。,JCS-018A机械手传动结构示意图例,五、典型部件结构（8）,机械手结构 （2） 在自动换刀过程中，机械手要完成抓刀、拔刀、交换主轴上和刀库上的刀具位置、插刀、复位等动作。如前面介绍刀库结构时所述，当刀套向下转90后，压下上行程位置开关，发出机械手抓刀信号。此时，机械手21的手臂中心线与主轴中心到换刀位置的刀具中心的连线成75位置，液压缸

14、18右腔通压力油，活塞杆推着齿条17向左移动，使得齿轮11转动。,五、典型部件结构（9）,机械手结构 （3） 抓刀动作结束时，齿条17上的挡环12压下位置开关14，发出拔刀信号，于是液压缸15的上腔通压力油，活塞杆推动机械手臂轴16下降拔刀。在轴16下降时，传动盘10随之下降，其下端的销子8插入连接盘5的销孔中，连接盘5和其下面的齿轮4也是用螺钉联接的，它们空套在轴16上。当拔刀动作完成后，轴16上的挡环2压下位置开关1，发出换刀信号。这时液压缸20的右腔通压力油，活塞杆推着齿条19向左移动，使齿轮4和连接盘5转动，通过销子8，由传动盘带动机械手转180，交换主轴上和刀库上的刀具位置。有缘学习

15、更多：fu置内容￥PHUX1Er9kkI￥打楷ao寶【奉献教育】知识店铺,五、典型部件结构（10）,机械手结构 （4） 换刀动作完成后，齿条19上的挡环6压下位置开关9，发出插刀信号，使油缸15下腔通压力油，活塞杆带着机械手臂轴上升插刀，同时传动盘下面的销子8从连接盘5的销孔中移出。插刀动作完成后，轴16上的挡环压下位置开关3，使液压缸20的左腔通压力油，活塞杆带着齿条19向右移动复位，而齿轮4空转，机械手无动作。齿条19复位后，其上挡环压下位置开关7，使液压缸18左腔通压力油，活塞杆带着齿条17向右移动，通过齿轮11使机械手反转75复位。机械手复位后，齿条17上的挡环压下位置开关13，发出换

16、刀完成信号，使刀套向上翻转90，为下次选刀做好准备。同时机床继续执行后面的操作。,五、典型部件结构（11）,机械手结构 （5） 如图所示为机械手抓刀部分的结构，它主要由手臂1和固定其两端的结构完全相同的两个手爪7组成。手爪上握刀的圆弧部分有一个锥销6，机械手抓刀时，该锥销插入刀柄的键槽中。当机械手由原位转75抓住刀具时，两手爪上的长销8分别被主轴前端面和刀库上的挡块压下，使轴向开有长槽的活动销5在弹簧2的作用下右移顶住刀具。机械手拔刀时，长销8与挡块脱离接触，锁紧销3被弹簧4弹起，使活动销顶住刀具不能后返，这样机械手在回转180。时，刀具不会被甩出。当机械手上升插刀时，两长销8又分别被两挡块压

17、下，锁紧销从活动销的孔中退出，松开刀具，机械于便可反转75复位。,机械手的手臂和手爪图例,五、典型部件结构（12）,进给装置（1） 如图所示为工作台的纵向（X向）伺服进给系统，该系统由脉宽调速直流伺服电动机1驱动，采用无键连接方式用锁紧环将运动传至十字滑块联轴节2的左连接件。联轴节的右连接件与滚珠丝杠3用键相连，滚珠丝杠螺母副采用双螺母（螺母4、7）结构，并采用垫片消除丝杠与螺母之间的间隙，双螺母安装在螺母座上，并通过螺母座与工作台连接驱动工作台移动。,工作台横向（X轴）伺服进给装置图例,五、典型部件结构（13）,进给装置（2） 滚珠丝杠直径为40，导程为10。左支承为成对的向心推力球轴承，精

18、度为D级，背靠背安装，大口向外，承受径向和轴向双向载荷。预紧力为1000N。右支承为一向心球轴承，外圈轴向不定位，仅承受径向载荷，丝杠升温后可向右伸长。这种结构较简单，但轴向刚度比两端轴向固定方式低。 在垂向（Z向）伺服进给系统中，由于滚珠丝杠没有自锁能力，为了保证主轴箱能够停止在所需要的位置上，在电动机上加有制动装置。当电动机停转时，切断电磁线圈的电流，由弹簧压紧摩擦片使其制动。有缘学习更多：fu置内容￥PHUX1Er9kkI￥打楷ao寶【奉献教育】知识店铺,五、典型部件结构（14）,基础部件（1） 加工中心的基础包括立柱、床身和工作台。本机床的立柱为封闭的箱型结构，如图所示。立柱承受两个方

19、向的弯矩和扭矩，故其截面形状近似地取为正方形。立柱的截面尺寸较大，内壁设置有较高的竖向筋和横向环形筋，刚度较大。,立柱结构图例,五、典型部件结构（15）,基础部件（2） 该机床是在工作台不升降式铣床的基础上设计的，工作台和滑座如图所示工作台与滑座之。间为燕尾形导轨，丝杠位于两导轨的中间。滑座与床身之间为矩形导轨。工作台与滑座之间、滑座与床身之间，以及立柱与主轴箱间的动导轨面上，皆贴氟化乙烯导轨板。两轴以机床的最低进给速度运动时，皆无爬行现象发生。,工作台图例,滑座图例,六、数控系统,JCS-018A型立式加工中心的数控系统是7CM CNC数控系统，是16位字长的微处理机数控系统，它是以中央处理单元(CPU)为核心，用数据总线方式与存储器以及各种接口组合成一个完整的数控系统，其总框图如图所示。,7CM CNC数控系统总方框图例,