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龙门加工中心的结构特点

发布时间:2018-09-29 点击量:45

龙门加工中心的结构特点

龙门加工中心的结构分类
龙门加工中心的龙门架由两个立柱、横梁、滑鞍等部件组成,龙门加工中心根据龙门架可为定梁式、动梁式和动柱式龙门加工中心。顶梁式龙门加工中心的横梁固定,工作台移动;动梁式龙门加工中心的横梁上下移动,工作台诚前后移动;动柱式龙门加工中心工作台固定,龙门架移动。龙门加工中心都是主轴与工作台为垂直状态的,比较适合加工大型类的零件。

龙门加工中心的应用

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龙门加工中心属于大机床,是专门为了加工大零件而设计的大型机床,主要应用于重工业行业,比如飞机、汽车、船舶等重型行业中,主要加工大型复杂形状的工件,比如加工飞机的梁、框以及大型机械上的某些零件等。总而言之龙门加工中心是为了加工大型复杂零件而设计的一款大型机床,适用于各个行业中,特别是大型零件行业。

龙门镗铣加工中心分类

龙门镗铣加工中心主要适合对平面、孔和其它型腔复杂面进行加工。配置各种形式的附件铣头,工件一次夹装就可以完成工件五面体的加工。在针对工件的宽度大、长度长、重量重的情况下,就要选择不同的机型来对应产品的加工。

龙门镗铣加工中心在总体布局上分定龙门和动龙门,同时还分定梁和动梁。桥式布局方式也属于动龙门的一种形式。在这里我们主要把龙门移动工作台固定和定龙门工作台移动,在形式上和精度上做一比较。随着信息技术和计算机数字化技术不断发展,数控机床的性能和效率也不断在提高。目前档次较高的数控系统已经具备高效、高精度,适应于复杂曲面和空间孔系的加工,但对机床整体就要求刚性好、精度高、有热变形补偿、切削力强、稳定性佳、数控系统反响速度快,有自动监控等功能。

对于定龙门数控镗铣加工中心也就是工作台移动数控机床,它的工作台移动有直流或交流伺服电动机通过蜗轮蜗杆、滚珠丝杆和齿轮齿条等形式进行对X轴向的传动,选择传动形式是根据不同长度和不同要求的重要。在工作台移动长度超过8m时,一般厂家都会采用双齿轮齿条这种传动的方式。工作台的运动轨迹是依照水平面的直线度和垂直于水平面的直线度两个方向运行的。保证加工产品的精度也是一项重要指标。这种定龙门数控机床X轴向的导轨长度是该工作台长度的2倍,其中不包括两侧防护罩的长度,所以对厂房来说占用面积较大。工作台移动式数控龙门镗铣机床,它的工作台移动摩擦形式又可以分为动摩擦和静摩擦两种,在动摩擦形式里有多种如滚珠和滚柱加预载形式的直线导轨、滚动体导轨以及滚动和滑动结合的组合式复合导轨以及完全动摩擦等形式的结构形式。其中直线导轨和滚动体导轨比较适合轻载高速切削的加工,它运动均匀、低速运行时不易出现爬行现象。有较好的定位精度、牵引力小、精度保持性好、寿命较长、维修性强,但抗震和抗冲击能力较差。

龙门镗铣加工中心结构特点

滚动和滑动复合导轨中,滚动部分起到控制直线运动精度作用,滑动部分起到承载作用,比较好地提高了工作台的承重能力,并且相对来说具有一定的耐冲击能力。随着刀具的发展和革新,加工工艺理念的转变和更新,目前高速轻载加工工艺的方法蓬勃发展,符合低速重载大扭矩和高速轻载小扭矩的发展规律。

另一种静压导轨属静摩擦形式,它具有重载和导轨面无磨损的特点而且具备有工件上下料强大耐冲击能力,但它受油的温度影响因素较大、制造工艺比较复杂,成本高,

维修保养也相对困难。我们有一台这样的设备在使用近20年后,导轨基本完好无损。

在结构上,这种工作台移动式数控龙门镗铣机床的龙门形式都采用框架整体连接的方法,它对安装的基础有一定的要求,整机重量基本都处于中间位置,特别是在两个立柱的位置上,机床在温度的影响下,两个立柱的精度会在不同高度上受温度的变化而往后或往前倾斜,在整体连接的状态下会同时影响机床床身连接部分的变化,造成机床床身精度的变化。经验数据为在1m的长度上,温度有1℃的变化会影响精度0.01mm,也就是经常提到的“三个一”。所以,在对加工垂直平面内有高精度要求的产品,在季节变化温差大时要经常对机床进行调整和检测,因为变形后的机床床身工作台在其上运动是一条变形的曲线而不是一条直线,加工后的产品直线度也和变形的曲线一致,影响了产品的加工精度。

工作台移动龙门加工中心影响加工精度的因素涉及面广,调整时互相有一定的干涉,但因是整体结构所以相对稳定性较好,加工产品的精度有一定的保证。目前有一些制造厂家为了解决机床中互相干涉的问题采用两个立柱和床身过渡连接和不连接的方法。

相对龙门移动加工中心来讲,它的工作台承载能力大,而且不受上下工件的冲击和其他因素影响而干涉机床的变形,优点是占地面积小,工件夹装方便,可以充分发挥工作台的实际有效长度来加工工件。

几种龙门镗铣加工中心比较

世界上有多家机床公司就采用了龙门移动的结构形式,制造生产了适合加工大型、重型产品的五面体加工中心。例如:具有代表性的德国科堡(WALDRICH COBURG)和德国西斯(SCHIESS)和国内的北京第一机床厂等生产的工作台移动龙门加工中心。龙门框架移动式机床在制造技术和成本上都难于和高于工作台移动机床,制造成本大约高出25%。特别是在制造龙门架立柱运行时要做到同步,联接梁固定和稳定整机有着一定的难度。X轴走行时要承受整机重量,驱动力矩大动作迟缓有惯量,如果重量过轻会造成整机刚性质量下降而不稳定,有飘移震荡的现象。

这种动梁动龙门框架移动五面体加工中心,在龙门框架移动采用了海登海因的“GANTRY”同步技术,并使整个框架结构件能具有高刚性、高精度承受重切削的能力,在龙门架移动的机构中,X 轴有X1和X2组成,通过双交流伺服电机无间隙齿轮齿条的驱动,并在海登海因高精度双光栅构成的全闭环检测系统回路中,X轴向在优选联接梁结构的作用下始终有X1作为主驱动位置轴,X2作为随动位置轴通过数控系统控制其均匀地进行不断地跟踪和补偿,使X2与X1始终保持同步,为了保证加工产品及零件在加工时不出废品和次品,在系统中设置了跟踪大误差值,超过该数值即报警,机床停止工作。

这种龙门框架移动加工中心的关键在于两条平行的X轴安装的基座的稳定性,它决定着导轨的精度,也决定着整个机床的精度,它不象工作台移动龙门加工中心,是整体框架结构互相干涉,而框架移动加工中心是不受工作台变形的影响,但两条X轴导轨始终要保持两个方向的平行,也要进行不断地检测和调整。其次X轴两个立柱运行时,虽然是采用了同步技术,但对两个轴的交流伺服电机的驱动器特性要求反响速度快,否则会造成瞬间的震荡而影响X轴的精确定位。

结束语

总之,这两种形式的龙门加工中心,X轴水平面直线度和垂直平面内直线度的精度,决定着X轴的定位精度。X轴导轨的静态精度和龙门立柱静态精度长期保持是决定产品好坏的前提,并且一个良好的环境和比较稳定的基础也是必要的条件。

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