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數（shù）控銑床（chuáng）工作台與床（chuáng）身（shēn）設（shè）計

2018-12-13 來源：中捷機床有限公司作者（zhě）：王岩郝（hǎo）寶（bǎo）珠

摘要（yào）：數控車床是對（duì）回（huí）轉體進行加工的設備，它可以（yǐ）實現複雜的回轉體加工，但是對於其他的（de）複雜非回轉體的零（líng）件，就不能用車床加工了，加工這種零件需要用到數控銑床（chuáng），數控銑床具有智能化、加工多（duō）元化的特（tè）點，而近年來數控銑床的工作台（tái）發（fā）展也比較迅速，與以前相（xiàng）比（bǐ）加入了一些新的技術，提高了生產效率，使數控（kòng）銑床的整體質量提高了很（hěn）多，同時數控銑（xǐ）床的（de）床身（shēn）也得到了（le）很大的提升（shēng），在床身的設計上注入了新的元素（sù）。

關鍵（jiàn）詞：數控銑床；工作台；床身設計

1 、數控銑床（chuáng）

數控銑床大多數是立式銑床，和車床（chuáng）一樣也是主軸作旋轉運動，而（ér）銑床之所（suǒ）以（yǐ）能加工複雜的工件，是因為數控銑床是（shì）可以作 x，y，z 三軸（zhóu）運動，也就是升降台式數控銑床（chuáng）。而數控銑床的設計上一般是需要（yào）通過這幾（jǐ）個部分（fèn）進行研究分析，分兩個主要部分，一個是數（shù）控裝置部分（fèn），另一個部分是機（jī）械部分，數控裝置（zhì）部分是數控銑床（chuáng）的（de）係（xì）統，也就相當於人體的大腦，而機械部分（fèn）就是數控銑床的機構組成部（bù）分，包括動力係統、導向裝（zhuāng）置、傳動元件、機械機構等。

在數控銑床的機械部分，對於銑床的主傳動係統和齒輪設計，是最為重要的一部分，同（tóng）時需（xū）要通過分析數控銑（xǐ）床的轉速圖和設（shè）計要（yào）求，最（zuì）終繪製機械結構裝配圖，再將裝配圖拆分成（chéng）零件圖。

2 、工作台

工作台（tái）的設計上，需要從多（duō）方位進行設計，首先（xiān）是對（duì）導軌的選擇，對於工作台，它的要求需要工作台的定位精（jīng）度高，不要有爬行現象，同時在傳遞效率上（shàng）要高，所以工作台（tái）的導軌選擇直線滾動導軌（guǐ）副。

數控銑床的伺服電機與工（gōng）作台連接，使（shǐ）工（gōng）作台運動，需要通過絲杠螺（luó）母副進（jìn）行連接，本工（gōng）作台選取滾珠絲杠副，這樣可以使工作台壽命長，精（jīng）度高。

為了（le）使工作台的傳動精度高，不應使工作台的移（yí）動速度過快，盡量（liàng）減（jiǎn）輕工作台軸上的扭轉力，這樣可以減輕工作台的顫動，減小工作台的（de）慣（guàn）量，所（suǒ）以選取聯軸起到減速（sù）裝置的作用，通過以下公式來對工作台或者工件折算到（dào）電機軸上（shàng）的慣量（liàng）：式（shì）中：Jw-慣量；S-絲杠的導程；M-工作台的質量。

為了能更好的對工（gōng）作台進行檢查，需要對數控銑床工作台增加檢測裝置，檢測裝置可以選用開環也可以選用閉環控製係統，本工作台的（de）檢測（cè）係統采用閉環（huán）控製係統，安裝光柵尺來對整個工作台進行監測。通過（guò）以上的設計分（fèn）析最終繪製出整體（tǐ）工作台（tái）的方案圖，如圖1。

圖 1 工作台總體方案示（shì）意圖

通過圖中可以看出，人是（shì）主要控製（zhì）者，電機通過接到控（kòng）製信息（xī），信號（hào）傳（chuán）給電機，伺（sì）服電動機啟動，驅動電路控製（zhì）步進電機，步進電機通過絲杠控製工作台作 x，y，z 方向直線運動。

3 、床身設計

床（chuáng）身作為數控銑床的一個支撐件，是最基礎的部（bù）分，在對床身的要求上，要使床身（shēn）的剛度比（bǐ）較大（dà），能滿足整個銑床的整體震動，能有太大的（de）噪音，需要有一定的動（dòng）態特性，同時數（shù）控銑床在工作時候排屑要順暢，具有較好的工藝性（xìng）。床身作（zuò）為性能對整個數（shù）控銑床有著不（bú）小的影響，在床身的設（shè）計當中（zhōng），數控銑床的床身強度是一個重要的指標，圖（tú） 2 是數控銑床整體受力的模型，床身的重量又（yòu）是（shì）占數控機床整體重量最大的部分，在數控銑床床身的設計上要將懸梁（liáng）、機床整體、底座、升降台以及要加工零件的總（zǒng）質量相加起來，通過這個總質量來設計床身。

圖 2 受力模型

但在（zài）數控銑床的受力上並不是床身的重量對（duì）機床影響最大，數控銑床外載荷和機床工作（zuò）時候（hòu）切（qiē）削力影響最大。床身的設計是通（tōng）過對床身的受力分析，然後初（chū）步擬（nǐ）定設（shè）計方（fāng）案和總體外形，再對這個設（shè）計（jì）方案進行核算（suàn），或者進行 CAD、3D 建模，如圖（tú） 3，如果設計方案不合（hé）理（lǐ），再進行修改，而對床身的材料設計上，要選擇合理的材料，滿足機床和（hé）設計要求（qiú），不能使用高成本材料，也不能選用（yòng）太重（chóng）的材料，數（shù）控銑床床身的材料選擇灰（huī）鑄（zhù）鐵，因為該材料的抗拉（lā）強度高，對於抗震性能高，可以（yǐ）吸震（zhèn）。

圖 3 三維建模示意圖

數控銑床的床身製造上，采用鑄造生（shēng）產方法，因為鑄造成本低，同時鑄造的製（zhì）造方法工藝性能（néng）好，對複雜的零件，異形零（líng）件都可以實現製造，但在鑄造方法中也是分（fèn）不同（tóng）的方法，本次床身的設計上（shàng），采用砂型鑄造方法。

4 、結束語

在（zài）機械設計專業，分析數據、查閱設計手冊、參考（kǎo）期刊資料（liào）設計出新型設備，或者（zhě）改善現（xiàn）有設（shè）備的性能，是設計環節最普遍也是最基礎（chǔ）的能力，本數控銑床的設計中，就是采（cǎi）用對數控銑（xǐ）床（chuáng）的性能提升。伺服（fú）係統采用的步（bù）進電機，就是起到多元化驅動傳動，像這樣的性能（néng）改善，是（shì）對（duì）數控銑床精度以及（jí）自動（dòng）化的提升，同時也會使設備及元件（jiàn）的壽命延長，但隨（suí）之而來的也是有著成本上的提高，但可以設計出高品質的數控銑（xǐ）床。

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