数控机床教案

数控镗铣床结构与应用项目任务：1.数控镗铣床的应用。2.数控铣床的传动系统及功能部件的结构。3.加工中心的布局和分类。4.立式加工中心的传动系统及功能部件的结构。5.卧式加工中心的传动系统及功能部件的结构。6.加工中心知识拓展。第一单元：模块一数控镗铣床的应用模块二数控铣床学习目标：1.了解数控铣床加工的典型案例。2.熟悉数控铣床的应用范围。3.了解加工中心加工的典型实例。4.熟知加工中心的特点。5.熟悉立式加工中心和卧式加工中心的应用范围。6.熟知数控铣床的布局及分类。7.了解乂后750数控铣床的主要技术参数。教学重点：1.数控铣床加工的典型案例和应用范围。.加工中心加工的特点和典型加工实例。.立式加工中心和卧式加工中心的应用范围。.数控铣床的布局及分类。教学难点：1.加工中心加工的典型实例。.立式加工中心和卧式加工中心的应用范围。.立、卧两用数控铣床的布局。辅助教学：1.多媒体课件2.微课单元学时：2学时教学过程：模块一数控镗铣床的应用一、数控铣床加工的典型案例.加工板类零件图4-1所示为典型的板类零件，主要加工平面、外轮廓、型腔及连接孔系等，适合采用数控铣床进行加工，先粗加工、后精加工。.加工凸轮类零件如图4-2所示零件为典型的圆盘凸轮零件，其毛坯为铸件，零件定位基准已加工完成，本工序主要加工凸轮槽的内、外轮廓。该凸轮零件很适合在数控铣床上加工，先粗铣、后精铣。.加工模具类零件图4-3所示的餐盘凸模具为曲面轮廓，适合采用三轴联动的数控铣床加工，先进行粗加工、后进行经精加工。加工曲面轮廓，其精加工要选用球头铣刀。二、数控铣床的应用范围在机械制造业，数控铣床用途广泛，可以加工各种平面、成型表面、螺旋槽、沟槽和孔，也可以加工各种平面曲线轮廓和三维曲面轮廓，例如凸轮、模具、样板等零件。通常数控铣床所加工的零件，在普通铣床上是难以加工或无法完成的。数控铣床适合应用于一般机械加工、汽车制造、模具制造及航空航天领域。三、加工中心加工的典型案例.加工箱体类零件图4-4所示的零件属于箱体类零件，主要加工内容包括用铣刀加工平面、用镗刀加工孔系和加工连接孔。通常箱体类零件工艺过程复杂且加工精度要求高，适于采用卧式加工中心进行加工。.加工模具类零件图4-5所示的连杆模具零件，加工内容包括铣削平面、分层铣削连杆外轮廓及孔加工等。先进行粗加工、后进行经精加工，该零件适于采用立式加工中心加工。.加工曲面零件图4-6所示的零件为钛合金材料人工膝关节，是较复杂的曲面类零件，其加工表面为三维曲面，需要采用五轴联动的加工中心进行加工。图4-5连杆锻造模具图4-6人工关节.加工整体叶轮如图4-7所示的培尔顿式叶轮零件为整体叶轮，各叶片轮廓为三维曲面。加工过程中，完成一个叶片的轮廓加工之后，工作台需要分度，再加工下一个叶片的轮廓。该零件适于采用五轴联动的加工中心进行加工。四、加工中心的特点及应用范围加工中心又称为多工序自动换刀数控机床。使用加工中心加工工件，可以缩短工件装夹、测量和机床调整等辅助工序时间，对于形状比较复杂，精度要求较高，品种更换频繁的零件具有良好的加工经济性。（一）加工中心的特点.工序高度集中加工中心集中了钻床、铣床、镗床等金属切削设备的加工方法，能实现工件一次装夹后的铣、镗、钻、铰、锪、攻丝等多工序加工。对形状较复杂、精度要求高的单件加工或中小批量生产更为适用。.工件一次安装自动完成多面加工卧式加工中心一般带有自动分度回转工作台，工件一次安装后，可以自动完成多个平面或多个角度位置的加工。.具备自动换刀装置加工中心与数控铣床的主要区别是：具有储存加工所需刀具的刀库，且可通过刀具交换装置实现自动换刀。.有的卧式加工中心配有交换工作台中、大型卧式加工中心通常配置交换工作台，这样使得在机床进行加工的同时，在非工作位置的工作台上可进行工件的装卸，可缩短辅助加工时间，提高生产率。.数控系统的控制功能强加工中心可实现两轴以上的多轴联动控制，完成复杂曲面的加工；还具有工件与加工过程图形显示、刀具破损报警、刀具寿命管理、故障自诊断、工件在线检测等各种辅助控制功能，可保证产品的加工精度和质量。（二）加工中心的应用范围加工中心在机械制造领域承担着精密、复杂的多任务加工，按给定的工艺指令自动加工出所需几何形状的工件，完成大量人工直接操作普通设备所不能胜任的加工任务，在现代化机械制造工厂，加工中心的应用日益广泛。.立式加工中心的应用范围立式加工中心装卡方便，便于操作，易于观察加工情况，调试程序容易，主要适用于加工板类、盘类、模具及小型壳体类复杂零件。.卧式加工中心的应用范围卧式加工中心适用于零件形状比较复杂和精度要求高的产品的批量生产，特别是箱体类和复杂结构件的加工。在汽车、航空航天、船舶和发电等行业被大量用于复杂零件的精密和高效加工。.万能加工中心的应用范围万能加工中心又称多轴联动型加工中心，是指通过加工主轴轴线与工作台回转轴线的角度控制联动变化，完成复杂空间曲面加工的加工中心。例如五轴联动加工中心。万能加工中心适用于具有复杂空间曲面的叶轮转子、模具、刃具等工件的加工。模块二数控铣床一、数控铣床的布局及分类（一）数控铣床的布局.数控铣床的布局与结构特点数控铣床与加工中心相比较，在布局与结构上有以下四个特点：（1）机床外防护装置采用半封闭或全封闭防护。（2）手动操作实现换刀功能，机床无自动换刀装置。（3）具有三个移动坐标轴，当使用数控回转工作台附件时，可增加一个回转坐标轴。（4）数控系统的控制功能多为三轴两联动或三轴三联动。.数控铣床的布局图4-8所示为XK5040A数控铣床的布局，图4-11立式数控铣床坐标系图4-11立式数控铣床坐标系图4-8XK5040A数控铣床的布局（二）数控铣床的分类数控铣床是一种用途广泛的数控镗铣机床，常见的数控铣床有立式、卧式和立、卧两用式三种布局。.立式数控铣床（1）立式数控铣床的布局立式数控铣床的结构特征是主轴轴线垂直于工作台面安装，它是数控铣床中数量最多的一种，应用范围也最为广泛。小型立式数控铣床一般都采用如图4-9所示的升降台式布局;中型立式数控铣床通常采用主轴头升降式布局，也称作数控床身铣床，如图4-10所示。一般三坐标立式数控铣床可控制三坐标联动加工，但也有部分机床只能进行三坐标中的任意两个坐标联动加工，也称为两轴半加工。（2）立式数控铣床的坐标系在数控机床坐标和运动方向命名时，为了统一坐标轴的正方向，假定：在判定机床坐标系时，机床上的工件是不动的，只有刀具相对工件做进给运动，以刀具运动的正方向来确定机床坐标系的正方向。立式数控铣床有X、Y、Z三个坐标，其坐标系如图4-11所示。.卧式数控铣床（1）卧式数控铣床的布局卧式数控铣床的结构特征是主轴轴线平行于工作台面安装。图4-12（a）所示为升降台式卧式数控铣床；图4-12（b）所示为主轴升降式卧式数控铣床。为了扩大加工范围和扩充功能，卧式数控铣床上可以增加数控转盘或万能数控转盘来实现四坐标或五坐标加工。（2）卧式数控铣床的坐标系图4-13所示为卧式数控铣床的坐标系，主轴Z轴是水平的，从刀具（主轴）向工件看时，X坐标的正方向指向右边，Y坐标正方向指向上方，Z坐标正方向指向后方。图4-13卧式数控铣床坐标系.立、卧两用数控铣床立、卧两用数控铣床的主轴轴线方向可以转换，实现在一台机床上同时具备立式数控铣床和卧式数控铣床的加工功能，但是主轴单元相对立式和卧式数控铣床主轴单元的结构要复杂。该机床的使用范围更广、加工的适应性更强、选择加工对象的余地更大。图4-14所示的XKA5750数控铣床就具备了立、卧两用功能。立、卧两用数控铣床主轴方向的转换有手动和自动两种，对于具备数控万能主轴头的立、卧两用数控铣床，其主轴头可以任意转换方向，能加工出与水平面呈各种不同角度的工件表面。立式、卧式和立、卧两用式数控铣床在加工制造领域被应用广泛，除此之外还有数控仿形铣床、数控工具铣床等。.数控龙门铣床数控龙门铣床属于大型数控设备，可用于大中等尺寸、大中等质量的黑色金属和有色金属的各种平面、曲面和孔的加工。图4-15所示为北京第一机床厂生产的数控龙门铣床。数控龙门铣床适用于汽车、模具、航空航天、机床、印刷、轻纺等制造行业。二、XKA5750数控铣床（一）XKA5750数控铣床的用途、布局及技术参数*也5750型数控铣床又称为滑枕式数控铣床，它与一般的数控铣床的区别在于横向移动由床身顶部的滑枕来完成，工作台只做纵向移动和升降台的垂向移动，滑枕前端装有万能铣头。XKA5750数控铣床的用途XKA5750数控铣床是带有万能铣头且具备立、卧两用功能的数控铣床，可以实现三坐标联动，滑枕前端的铣头具有互呈45°的两个回转面，主轴可在前半个球体范围调整到立式位置、卧式位置或其他倾斜位置。因此，能够铣削具有复杂曲线轮廓的零件，例如样板、凸轮、模具和叶片等零件。XKA5750数控铣床的布局XKA5750数控铣床的组成与布局如图4-16所示。XKA5750数控铣床的主要技术参数XKA5750数控铣床的主要技术参数见表4-1。第二单元：模块二数控铣床模块三加工中心布局和分类学习目标：1.掌握数控铣床主传动系统的组成及万能铣头结构。2.掌握数控铣床进给传动系统的组成和X轴、Y轴传动结构。3.熟知数控铣床升降台自动平衡装置的功用和工作过程。4.掌握组成加工中心的主要部件。5.掌握立式加工中心布局的结构特征。6.掌握卧式加工中心布局的结构特征。7.熟知加工中心的五种分类方式。教学重点：1.数控铣床万能铣头结构。.数控铣床进给传动系统的组成和X轴、Y轴传动结构。.数控铣床升降台自动平衡装置的功用和工作过程。.立式加工中心、卧式加工中心的布局的结构特征。.加工中心的五种分类方式。教学难点：1.数控铣床万能铣头结构。2.数控铣床升降台自动平衡装置的功用和工作过程。加工中心刀库的布局。辅助教学：1.多媒体课件2.微课单元学时：2学时教学过程：模块二数控铣床二、XKA5750数控铣床（二）主传动系统与传动结构.主运动传动系统XKA5750数控铣床的传动系统如图4-17所示。数控铣床的主运动是主轴的旋转运动，交流主轴伺服电动机安装在滑枕的后部，通过传动比为1:2.4的一对弧齿同步齿形带轮传到滑枕的水平轴I上，再经过万能铣头内33/34和26/25两对弧齿锥齿轮副，将运动传到主轴W。主轴的实际转速范围为50〜2500r/min。主轴转速低于625r/min时为恒转矩输出；主轴转速为625〜1875r/min时为恒功率输出。.万能铣头结构图4-18所示为万能铣头的结构，图示状态主轴（IV）轴线垂直于工作台面。结合图4-18,介绍：（1）驱动主轴旋转（2）主轴及传动轴的结构（3）万能铣头立、卧位置的转换万能铣头的主轴W可以分别绕传动轴H和传动轴m转动0°〜45°,以调节主轴的方位。主轴绕水平轴线和45°轴线转动的综合结果,使铣头主轴在前半个球体范围内可处于立、卧或其他倾斜位置。（三）进给传动系统及传动装置.进给传动系统如图4-17所示，XKA5750数控铣床的进给运动包括工作台的X轴移动、滑枕的Y轴移动和升降台的Z轴移动。X轴和Y轴的进给运动分别由交流伺服电动机通过21/42的一对同步圆弧齿形带轮，传动滚珠丝杠，由螺母分别带动工作台移动和滑枕移动。Z轴的进给运动由交流伺服电动机通过28/56的一对同步齿形带轮将运动传到轴皿，再经过一对弧齿锥齿轮传动垂直滚珠丝杠,由螺母带动升降台移动。.X向工作台传动装置X向工作台传动机构如图4-19所示，结合图4-19介绍X向工作台传动装置的结构。.Z向升降台传动及自动平衡装置XKA5750数控铣床Z向升降台传动及自动平衡装置如图4-20所示。交流伺服电动机1经一对齿形带轮2、3将运动传到传动轴皿，轴皿右端的弧齿锥齿轮7带动锥齿轮8使垂直滚珠丝杠皿旋转，使工作台上升或下降。图4-20中轴IX的实际安装位置在水平面内，与轴皿的轴线呈90°,其右端为自动平衡装置。由于滚珠丝杠无自锁功能,在一般情况下,垂直放置的滚珠丝杠会因部件的重力作用而自动下落,所以必须有阻尼或锁紧机构。除驱动工作台升降运动的电动机带有制动器外,还在传动机构中设置有自动平衡装置。该自动平衡装置一方面可以防止工作台因自重而下落,另一方面还可以平衡工作台做升降运动时的驱动力。自动平衡装置主要由单向超越离合器及自锁器组成。结合图4-20介绍升降台自动平衡装置的工作过程。模块三加工中心布局和分类一、加工中心的布局及特点在实际生产中,数控铣床与加工中心应用十分广泛,这两种机床的工艺范围相近,例如均可以实现铣削、镗削、钻削、攻丝等加工。但是,加工中心与数控铣床相比较,在机床的布局、结构等方面有明显的区别及特点。（1）全封闭防护且加工精度高。（2）具备自动换刀系统,生产率高。（3）工序高度集中，加工连续进行。（4）至少有三个坐标轴，数控系统可控制多轴联动，加工能力强。（5）操作者的劳动强度减轻。（一）组成加工中心的主要部件.基础部件基础部件一般指床身、立柱和工作台，它们是组成加工中心的结构基础，是铸铁件或焊接的钢结构件，在加工中心中质量和体积最大。.主轴部件主轴部件一般由主轴箱、主轴电机、主轴和主轴轴承等零件组成，其启动、停止和速度变化等均由数控系统控制，并通过装在主轴上的刀具参与切削运动，是切削加工的功率输出部件。.数控系统单台加工中心的数控系统由数控装置、可编程序控制器、伺服驱动装置及电动机等部分组成。它们是加工中心加工过程控制和执行顺序动作的控制中心。.自动换刀系统自动换刀系统由刀库、机械手等部件组成，刀库是存放加工过程中所要使用的全部刀具的装置。.辅助系统辅助系统包括润滑、冷却、排屑、防护、液压和随机检测系统等。.自动托盘交换系统为缩短非切削时间，有的加工中心配有两个自动交换工件的托盘，一个在工作台上加工，另一个位于工作台外用于装卸工件。（二）加工中心的布局.加工中心主轴的布局加工中心主轴的布局有两种方式：主轴轴线平行于工作台面为卧式布局；主轴轴线垂直于工作台面为立式布局。卧式布局的加工中心上具备回转工作台，可以进行分度运动，实现了工件一次装夹完成多面、多工序加工。.加工中心刀库的布局立式加工中心一般配置盘式刀库，刀库相对于机床的布局形式有两种。一种是刀库中刀具的轴线平行于主轴轴线，主轴上的刀具与刀库中的刀具可直接进行交换；另一种是刀库中的刀具轴线垂直主轴轴线，通过机械手交换主轴上刀具与刀库中刀具的位置。卧式加工中心多配置链式刀库，刀库的布局通常是与主机是分离的。图4-21所示为沈阳机床股份有限公司生产HMC160型卧式加工中心，立柱为龙门型封闭式结构，立柱可以沿床身导轨纵向移动，工作台可以沿床身导轨横向移动。链式刀库与主机分离，采用落地式结构安装在立柱的左侧。刀库相对主机的布局结构紧凑，有利于刀库中刀具数量的柔性化和提高换刀速度。二、加工中心的分类现代加工中心机床单台的综合功能极强，而且不同类型的机床功能相互交叉，目前大致按以下几种方式分类。.按主轴在加工时的空间位置分类（1）卧式加工中心卧式加工中心的主轴轴线为水平设置。卧式加工中心在布局上分为固定立柱式和固定工作台式。图4-22（a）所示为固定立柱式卧式加工中心；图4-22（b）所示为固定工作台式（也称为动柱式）卧式加工中心。卧式加工中心一般具有3〜5个运动坐标，通常是三个直线运动坐标加一个回转运动坐标，它能在工件一次装夹后完成除安装面和顶面以外的其余四个面的加工，特别适于加工箱体类工件。具备三个直线运动坐标加一个回转运动坐的标卧式加工中心，其机床坐标系的命名与卧式数控铣床的坐标系相同，见图4-13。如图4-23所示的大型卧式加工中心一般配置交换工作台，使工件的装卸、调整时间与切削加工时间重合，有效地提高了加工效率。.立式加工中心立式加工中心主轴的轴线为垂直设置。如图4-24所示的立式加工中心多为固定立柱式，工作台为十字滑台方式，一般具有三个直线运动坐标。立式加工中心机床坐标系的命名与立式数控铣床的坐标系相同，见图4-11。（二）按功能特征分类.镗铣加工中心镗铣加工中心以镗、铣加工为主，适用于加工箱体、壳体以及各种复杂零件的特殊曲线和曲面轮廓的多工序加工。.钻削加工中心钻削加工中心以钻削加工为主，刀库形式以转塔头形式为主。适用于中小零件的钻孔、扩孔、铰孔、攻丝及连续轮廓的铣削等多工序加工。.复合加工中心复合加工中心除用各种刀具进行切削外，还可使用激光头进行打孔、清角，用磨头磨削内孔，用智能化在线测量装置检测、仿形等。.按运动坐标数和联动轴数分类加工中心的数控装置可实现多个坐标轴控制和多轴联动控制，因此还可以按运动坐标数和联动轴数将加工中心分为三轴二联动、三轴三联动、四轴三联动、五轴四联动、五轴五联动等。如图4-25所示为五轴联动加工中心，由主轴实现X、Y、Z三个移动坐标轴运功，工作台双回转动实现B、C坐标轴运动（B轴摆动、C轴回转），且数控系统可以同时控制五个坐标轴即五轴联动。（四）按加工精度分类加工中心按加工精度不同可分为普通加工中心和高精度加工中心。普通加工中心普通加工中心的分辨率为1Dm,最大进给速度为15〜25m/min,定位精度为10um左右。高精度加工中心高精度加工中心的分辨率为0.1um,最大进给速度为15〜100m/min,定位精度为2um左右。对于定位精度为2〜10um的加工中心（以5um较多），通常称为精密级加工中心。（五）按自动换刀装置分类.转塔头加工中心转塔头加工中心有立式和卧式两种,采用转塔的转位来更换主轴头,以实现自动换刀。卧式8轴转塔头的结构见图2-31。.无机械手换刀加工中心无机械手换刀加工中心虽无机械手,但刀库中刀具的安装方向与主轴装刀方向一致,通过刀库和主轴箱的配合实现换刀。.机械手换刀加工中心机械手换刀加工中心自动换刀系统的结构多种多样,由于机械手卡爪可同时分别抓住刀库上所选的刀具和主轴上的刀具,换刀时间短,并且选刀时间与机加工时间重合,所以得到广泛应用。第三单元：模块四立式加工中心学习目标：1.掌握立式加工中心的用途。.掌握FV-800A立式加工中心主传动系统和主轴的传动结构。.掌握FV—800A立式加工中心进给传动运动和X轴的传动结构。.掌握盘式刀库的结构及换刀动作过程。教学重点：1.立式加工中心主轴的传动结构。.立式加工中心进给运动X轴的传动结构。.盘式刀库的结构及换刀动作过程。教学难点：1.立式加工中心主轴传动结构。.立式加工中心进给运动X轴的传动结构。

辅助教学：1.多媒体课件.微课单元学时：2学时教学过程：模块四立式加工中心一、用途、布局及技术参数.用途在FV-800A立式加工中心上，工件一次装夹后，可以自动连续地完成铣、钻、铰、扩、锪、攻螺纹等多工序加工，适用于中小型板类、盘类、箱体类、模具等零件的多品种、小批量和单一产品的成批生产。.布局FV-800A立式加工中心的总体布局如图4-26。.FV-800A立式加工中心的主要技术参数FV-800A立式加工中心的主要技术参数见表4-2。FV-800A立式加工中心采用FANUC0iMA数控系统进行控制。二、主传动系统及主轴箱结构.主运动传动系统主轴电动机通过一对同步带轮将运动传递给主轴，使主轴可以在50〜8000r/min转速范围内实现无级调速。该电动机的功率、扭矩特性曲线如图4-27所示。01000200030004W0500060007000800001000200030004W05000600070008000min-1)I面里0000001X64209753方言楙集图4-27功率、扭矩特性曲线.主轴箱结构(1)主轴结构图4-28所示为、FV-800A立式加工中心主轴箱结构简图。该主轴选择的轴承类型和配置形式，能够满足主轴高速转动和承受较大轴向载荷的要求。(2)主轴准停装置机床的切削扭矩由主轴上的端面键来传递，每次机械手自动装取刀具时，必须保证刀柄上的键槽对准主轴的端面键，这就要求主轴具有准确的定位功能。为了满足主轴这一功能而设计的装置称为主轴准停装置或主轴定向装置。FV-800A立式加工中心采用如图4-29所示的电气式主轴准停装置，即采用磁力传感器检测定向。图4-29电气式主轴准停装置三、进给传动系统及传动装置.进给运动传动系统FV-800A立式加工中心有x轴、丫轴和z轴三个坐标轴的进给运动。x轴、丫轴和z轴进给传动系统动分别由交流伺服电动机直接驱动滚珠丝杠旋转，螺母带动工作台、鞍座或主轴箱移动，实现x轴、丫轴和z轴的进给运动。.进给系统传动装置FV-800A立式加工中心X轴、y轴和Z轴的运动部件均采用滚动直线导轨支承。图4-30所示为工作台的滚动直线导轨支承结构。为了保证各轴的进给传动系统有较高的传动精度，电动机与滚珠丝杠间采用锥环无键联轴器的连接结构。以X轴进给装置为例，结合图4-31分析电动机轴与滚珠丝杠之间的连接结构。四、自动换刀装置FV-800A立式加工中心的刀库为盘式刀库，能存储24把刀具。图4-32所示为刀库、机械手与主轴的相对位置示意图。其动作过程如图4-33所示。图4-33换刀装置（1）刀套向下翻转90°（2）机械手旋转90°（3）刀具松开（4）机械手拔刀机械手下降，同时拔出刀库和主轴上的刀具。（5）交换刀具位置机械手带着两把刀具沿逆时针方向旋转180°，使主轴刀具与刀库刀具交换位置。（6）机械手插刀机械手上升，分别把刀具插入主轴锥孔和刀库的刀套中。（7）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。（8）驱动机械手旋转180°的液压缸复位驱动机械手旋转180°的液压缸复位，为下次换刀做准备，而机械手无动作。（9）机械手反转90°机械手反转90°，回到原始位置。（10）刀套向上翻转90°刀套带着刀具向上翻转90°，为下一次选刀做准备。第四单元：模块四卧式加工中心学习目标：1.掌握卧式加工中心的用途。2.掌握MH-630卧式加工中心主传动系统及主轴箱传动结构。3.掌握MH-630卧式加工中心进给传动系统及X轴、Y轴的传动结构。4.了解回转工作台的结构及动作过程。5.熟知链式刀库的结构。.了解MH-630卧式加工中心机械手换刀过程。教学重点：1.MH-630卧式加工中心主传动系统及主轴箱传动结构。.MH-630卧式加工中心进给传动系统及X轴、Y轴的传动结构。.链式刀库的结构。.MH-630卧式加工中心机械手换刀过程。教学难点：1.MH-630卧式加工中心主传动系统及主轴箱传动结构。.MH-630卧式加工中心进给传动系统及X轴、Y轴的传动结构。.链式刀库的结构。.MH-630卧式加工中心机械手换刀过程。辅助教学：1.多媒体课件2.微课单元学时：2学时教学过程：一、机床的用途、布局及技术参数机床的用途卧式加工中心适用于箱体类零件及复杂零件的加工。卧式加工中心工艺性能好，工件安装方便，利用分度工作台和回转工作台可以加工四个面或多个面。在卧式加工中心上可以进行铣削、钻削、镗削等加工，卧式加工中心的刀库容量较大，能够完成较复杂的加工过程。机床的主要参数以MH-630卧式加工中心为例介绍，其主要技术参数见表4-3。机床的布局如图4-34所示为外观及行程范围示意图。二、主传动系统及主轴箱结构主运动传动系统主轴电动机通过齿轮传动将运动传递给主轴，使主轴可以在46〜4500r/min转速范围内实现无极调速。主轴电机采用FANUCAC#12S交流主轴电动机，该电动机连续运转时的最大输出功率为11KW。电动机的功率-转速曲线如图4-35所示，主轴计算转速为171r/min，其中在46〜171r/min转速范围内为恒扭矩区域；在171〜4500r/min转速范围内为恒功率区域。主轴箱（1）主轴箱传动结构图4-36为MH-630卧式加工中心主轴箱结构简图。介绍主轴支承配置形式，该主轴选择的轴承类型和配置形式，能够满足主轴高速转动和承受大的轴向载荷和径向载荷的要求。主轴中可以通冷却液，采用可通冷却液的钻头进行深孔钻削时，可以达到较好的冷却效果，保证孔的加工精度。电动机经过齿轮变速机构带动主轴旋转，分为高速挡、中速挡和低速挡三个速度段。用M43指令指定高速挡，对应的主轴转速为1536〜4500r/min,由电动机到主轴的高速挡传动路线为：主轴电动机一齿轮z1一齿轮z2—齿轮z3-内齿轮z6—齿轮z7—齿轮z10；用M42指令指定中速挡，对应的主轴转速为516〜1546r/min，中速挡传动路线为：主轴电动机一齿轮z1一齿轮z2—齿轮z3—齿轮z4—齿轮z5—齿轮z7—齿轮z10；用M41指令指定低速挡，对应的主轴转速为46〜512r/min,低速挡传递路线为：主轴电动机一齿轮z1一齿轮z2一齿轮z3-齿轮z4—齿轮z5—齿轮z7—齿轮z8一齿轮z9。在每一个挡位中，主轴转速均可实现无级变速，由指令S控制。(2)主轴锁退刀机构当主轴换刀时，主轴后端的锁退刀液压缸右腔通压力油，活塞推动拉杆向左移动，使拉杆左端的锁刀爪放松刀柄，刀具脱离主轴鼻端;同时主轴内孔吹气以清洁刀套推拔孔及刀柄。主轴刀具的锁紧由蝶形弹簧的弹性力作用将拉杆向右拉，并带动锁刀爪抓紧刀具柄端，使刀具固定在主轴鼻端。液压配重机构如图4-37所示，该机床配重机构采用液压缸与链条组合方式，具有惯性小、系统稳定性良好的特点，可确保配重机构的动作过程平稳。液压缸驱动动滑轮，滑轮组与链条带动主轴箱，使主轴箱平衡，防止在运动过程中滚珠丝杠副承受主轴箱重力，以减少滚珠丝杠副的磨损。三、进给传动系统及传动装置X轴传动机构X轴传动机构如图4-38所示。交流伺服电动机通过联轴器直接传动滚珠丝杠副，从而带动工作台在导轨上进行左、右往复运动。X轴采用光学尺检测方式，减小系统误差，提高系统精度。X轴行程为1000mm，为了避免工作台超出最大行程并确保安全，该机床设有零位置检测机构，利用微动开关和定位块控制避免过行程。当工作台到达最大行程时，定位块触及微动开关，微动开关将信号传至NC控制器，控制工作台停止，确保机床安全。机床开机时，应将X轴返回参考点。图4-38X轴传动结构示意图Y轴传动机构Y轴传动机构与X轴传动机构近似，如图4-39所示，交流伺服电动机通过联轴器直接传动滚珠丝杠，螺母带动主轴箱沿立柱导轨进行上、下往复运动。Y轴行程为800mm，换刀时，主轴箱应上升到换刀原点。Z轴进给传动装置Z轴传动装置与X轴传动装置近似，交流伺服电动机通过联轴器直接传动滚珠丝杠，螺母带动立柱沿底座导轨向前或向后往复运动。机床开机后，应将Z轴返回参考点。四、工作台结构卧式加工中心在工作过程中，其工作台可以分别完成两个工作台交换位置、自身分度和工作进给等动作。工作台结构如图4-40所示。工作台交换位置工件加工完毕，加工位置的工作台与等待位置的工件台进行交换时，要确定以下三点:（1）X轴回到交换工作台原点。（2）Y轴和Z轴回到原点位置。（3）工作台在角度旋转的零位置上。满足上述三点后，方可进行工作台的交换。交换动作为：控制工作台交换的液压缸上腔通压力油，活塞固定，液压缸带着升降台上升，使沿圆周均布的离合销与工作台脱离接触，通过蜗轮、蜗杆将两工作台回转180°交换位置。之后，液压缸带着升降台下降，使离合销复位。工作台分度控制工作台旋转分度的液压缸下腔通压力油，活塞上升，上、下离合齿处分开。如图4-41所示，伺服电动机驱动蜗轮、蜗杆减速后，带动工作台旋转分度。旋转至所需角度时，活塞下降，上、下离合齿啮合，修正旋转角度后定位。工作台移动由交流伺服电动机带动滚珠丝杠副，滚珠丝杠副与工作台相连，从而带动工作台左右移动。五、自动换刀装置主换刀臂主换刀臂的作用是将预备刀套内的刀具与主轴锥孔内的刀具进行交换。主换刀臂的主要动作包括：换刀臂旋转75°、拔刀、插刀和主换刀臂旋转180°旋转交换刀库以及主轴上刀具位置。（1）刀具推出、拉回机构如图4-42所示，刀具的推出、拉回由活动杆带动换刀臂做前、后往复移动，并由换刀臂上的爪塞顶紧活动爪而夹持刀具，使其脱离或进入主轴锥孔。主换刀臂的进、出均由后端的行程开关限位。（2）主换刀臂旋转机构如图4-43所示，主换刀臂的旋转由75°旋转液压缸和180°旋转液压缸分别驱动齿条，与主换刀臂回转轴后端齿轮啮合带动换刀臂旋转。副换刀臂（1）副换刀臂的移动与旋转如图4-44所示，副换刀臂为单臂机械手，它移动时由液压缸推动摇臂以固定轴为轴心进行旋转，从而带动副换刀臂在储刀仓与预换刀套之间做往复运动。在摇臂移动的同时，由于轨道的引导作用，使摇臂内的心轴旋转，带动副换刀臂做正、反180°旋转。（2）刀具推出、拉回机构副换刀臂推出、拉回机构与主换刀机构的推出、拉回机构类似，如图4-45所示。副换刀臂的推出、拉回由行程开关进行检测，副换刀臂采用液压辅助夹持刀具，可确保刀具夹持稳定、安全。链式刀库机构链式刀库的外形结构如图4-46所示。（1）刀库传动机构刀库传动机构由伺服电动机驱动，经过齿轮组、蜗轮及蜗杆减速后传动链轮旋转，链轮带动刀套链条做正、反向往复运动。刀库采用随机、就近选刀控制方式，以缩短换刀时间。经过长时间使用后，刀套链条与驱动链轮磨损将使刀套链条变得松弛，为消除这一误差，该机构设有张力轮以供调整。在刀库运转过程中，人员不得进入刀库范围内，以免发生危险。（2）刀库定位机构为避免刀库因链轮左、右两侧刀具质量不平衡而产生自走现象，该机床设有定位机构。定位机构主要由液压缸、定位块等组成，如图4-47所示。刀库定位机构动作:当选刀指令下达后，刀库以任意及最近方式选刀，选定刀具后液压缸驱动定位块向下插入两个刀套之间，从而修正刀套位置并定位。刀库的定位取消由行程开关控制。

行程JF关图4-47刀库定位机构模块六知识拓展引导学生在课后自主学习“模块六知识拓展”内容。2.评分标准⑴本题分值：100分⑵考核时间：180分钟⑶具体考核要求：按工件图样完成加工操作。项目与配分序号技术要求配分评分标准检测记录得分工件质量（80分）外圆1@36±0.05IT10超差0.01mm扣1分Ra2降一级扣1分2@30±0.08IT10超差0.01mm扣1分Ra2降一级扣1分3@30±0.05IT10超差0.01mm扣1分Ra2降一级扣1分4@25±0.05IT10超差0.01mm扣1分Ra2降一级扣1分螺纹5M20X2IT5超差0.01mm扣1分Ra2降一级扣1分球面6SR7IT4超差0.01mm扣1分

Ra2降一级扣1分长度720±0.05IT5超差0.0mm1扣1分Ra2降一级扣1分870±0.08IT5超差0.01mm扣1分Ra2降一级扣1分形位公差95降一级扣1分-0.04A程序与工艺（10分）10程序正确合理5每错一处扣2分不合理每处扣2分11