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立式加工（gōng）中心的高速刀架（jià）設計

2017-7-13 來源：齊重數控裝備股份有限公司作者（zhě）：郭玉英

摘要: 立式加工中心采用高速刀架結構大大提高了垂直刀架( Z 軸) 的垂向最快（kuài）移動速度，極大地提升了機床的使用效率和加（jiā）工（gōng）零件的表麵粗糙度質量，大大簡化了機床進給傳動的結（jié）構形式。

關鍵詞: 立式加（jiā）工中心; 高速刀架（jià）; 使用效率; 表麵粗（cū）糙度質量（liàng）

目前，國內外的立式加工中心垂直刀（dāo）架滑枕的垂（chuí）直（zhí）進給傳動大都采用伺服電（diàn）動（dòng）機驅動滾珠絲杠的傳動（dòng）方式（shì），由於伺服電動機受到自身功率扭矩特性、額定轉速的限製，滾珠絲杠受到自身長度、剛度、臨界（jiè）轉速的限製，使得伺服（fú）電動機、滾珠絲杠的轉速不能很高，因此垂（chuí）直刀架垂直進給 Z 軸的快速也不能很高，一般不超（chāo）過 15 m/min，伺服電動機傳（chuán）動（dòng）方式製約了刀架垂直方向最高（gāo）移動速（sù）度，限製了立式加工中（zhōng）心使用（yòng）效率的提高（gāo）。

為了解決這（zhè）個問題，本文介（jiè）紹一種立式加工中心的（de）高速刀架，該刀架解（jiě）決了垂直（zhí）刀（dāo）架 Z 軸垂向進給不能高速運動的問題，極大地提高了立式加工中心的使用效率。

本（běn）立式加工中心的高速刀架的結（jié）構（gòu）見圖 1，直線電動機次級部件 2 安（ān）裝在橫梁滑板 1的中部，在二者之間裝有次級部件冷卻管（guǎn） 3; 直線電動機初級（jí）部件 4安裝在直線電動機次級部件 2 的下（xià）部，與其上方的直線電動機次（cì）級部件 2 滑動間隙配合; 在直線電動機初級部件 4 的左下部裝有初級部件冷卻管 5; 刀架體 7固定在橫梁滑板 1 的下部，滑枕 9 安裝在刀架體 7 的中下部，在其兩（liǎng）側裝有直線導軌組件 8，直線導軌（guǐ）組件8 的直（zhí）線導軌與（yǔ）滑枕 9 固定聯接，直線導軌組件 8 的滑座與刀（dāo）架體 7 固定聯接; 聯接體 6 安裝在直線電動機初（chū）級部件 4 與滑枕（zhěn） 9 之間，其上端麵與直線電動機初（chū）級部件 4 固定聯接，下端麵與滑枕 9 固定聯接，光柵尺組件 10 安裝在滑枕 9 下端麵的中部。

圖1 立式加工中心的高速刀架結構（gòu）

本立式加工中心高速刀架的工作過（guò）程（chéng），當按下按鈕站機床起動按鈕，機床開始正常（cháng）工作，次級（jí）部件冷卻（què）管 3、初級部件冷卻管 5 首先進入冷卻水，冷卻水帶走（zǒu）直線電（diàn）動機次級部件 2、直線電動機初級（jí）部件 4 的發熱量，使直線（xiàn）電動機次級部件 2、直線電動機初級部件4 同時得到循環冷（lěng）卻（què）並保持恒溫，按下按鈕站 Z 軸起動按鈕，數控（kòng）係統控製直線電動機初級部件 4 沿直線（xiàn）電動機次級部件 2 垂直方向運動（dòng），同時帶動聯接體 6、滑枕 9 沿刀（dāo）架體 7 上的直線（xiàn）導軌（guǐ）組件 8 的垂直方向進行直線運動，按（àn）下按鈕站 Z 軸停（tíng）止按鈕（niǔ），數控係統控製（zhì）直線電動機初級部件 4 停止運動，直線電動機初級部件 4 同（tóng）時製動聯接（jiē）體 6、滑枕 9，按下按鈕站機床停止按鈕（niǔ），次（cì）級部件冷卻管（guǎn）、初級部（bù）件冷卻管 5 內（nèi）停止進入冷卻水，機床停止工（gōng）作。

本立式加工中心高速刀架的閉環反（fǎn）饋過程，刀架體 7 的實際位置信號通過（guò）光（guāng）柵尺（chǐ）組件（jiàn） 9 反饋給數控係統，數控係統根據光柵尺組件 9 提供（gòng）的刀架體 7 的實際位置信號（hào），相（xiàng）應控製直線電動機初級部件 3 直線移動的位置補償量，形成數控係統（tǒng）閉環控製，達到精確控製刀架體 7 實際位置的（de）目的。

本設計大大提高立式加工中心垂直刀架 Z 軸的最快（kuài）移（yí）動速（sù）度，達到（dào）了 60 m/min 以上，是目前傳統結（jié）構刀架（jià）垂向 Z 軸最快移動速（sù）度的 4 倍以（yǐ）上，大地提升了（le）機床的使用效率（lǜ）和加工工件（jiàn）的表麵粗糙度（dù）質量，大大簡化了（le）機床（chuáng）進給傳動（dòng）的結構形式。

作者簡介: 郭玉英，女，1982 年生，工程師，設計員，主要從事機床的設（shè）計工作。

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