为了适应现代机床的高速、高精度加工要求,先进的卧式加工中心已普遍采用箱体移动式结构,以减轻运动部件的重量、提高运动速度、减小热变形。箱体移动卧式加工中心的典型结构主要有如下几种。
1.框中框结构
采用框中框结构的机床如图6.2-4所示,这种机床有类似龙门的固定式立柱外框和用来支承主轴箱的X轴滑台内框,故称为“框中框”结构。机床的X轴滑台利用安装在立柱外框上的上下导轨支承,并可进行左右运动;主轴箱可在X轴滑台内框中上下移动,实现Y轴进给运动。
框中框结构的机床的X、Y轴运动部件的重量轻,主要部件的结构对称好,热变形影响小,故X、Y轴可达到很高的运动速度和定位精度。框中框结构机床的X轴导轨需要安装在立柱的上下框上,导轨间距很宽,驱动系统受力较差,为此,高精度的大中型机床有时需要采用图6.2-4b所示的双电动机同步驱动,以进一步提高运动速度和精度。
2.箱中箱结构
采用框中框结构的卧式加工中心的X、Y轴,以箱体移动代替了传统的工作台或立柱运动,它较好地解决了X、Y轴运动速度和精度问题;但其Z轴一般仍采用工作台移动的方式,它同样存在运动部件的重量重、工件重量影响运动速度和精度等问题,因此,在对Z轴同样有高速、高精度性能要求的机床上,需要采用图6.2-5所示的“箱中箱(box in box)”结构。
箱中箱结构的卧式加工中心的主轴箱内部安装有滑枕移动的主轴箱部件,故称为“箱中箱”。这种机床以滑枕伸缩代替了Z轴的工作台或立柱移动,它减轻了运动部件的重量、排除了工件重量的影响,从而较好地解决了Z轴运动速度和定位精度的问题,且其工作台的支承刚性更好、承载能力更强,工作台自动交换实现更容易。
滑枕主轴可通过对称的上下导轨定位,主轴的支承刚性好、热变形影响小、精度高;但因结构的限制,这种主轴一般只能采用电动机直连或电主轴驱动,其输出转矩通常较小,故多用于高速、高精度加工机床。
图6.2-4 框中框结构的卧式加工中心(www.daowen.com)
a)单电动机驱动 b)双电动机同步驱动
图6.2-5 箱中箱结构的卧式加工中心
图6.2-6 完全箱移动卧式加工中心
3.完全箱体移动式
完全箱体移动式卧式加工中心是上述的“框中框”和“箱中箱”两种结构的复合,其典型结构如图6.2-6所示。
完全箱体移动式卧式加工中心的X、Y轴采用了框中框机床的结构,主轴箱采用的是箱中箱机床的结构,因此,其X、Y、Z三个基本坐标轴运动全部可通过箱体的移动实现,三者都可达到很高的速度和精度。但其主轴同样只能采用电动机直连或电主轴驱动,其输出转矩通常较小。
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