数控龙门钻床通常由一台控制设备和一台龙门床组成。龙门床具有类似门框的结构,支撑着床面和直线运动轴。它还配备一个用于夹紧工件的工作台和一个用于安装切削工具的刀库。控制设备由电脑和各种硬件设备组成,如机床控制器和伺服电机。
数控龙门钻床基于计算机控制系统的精密指令执行。它通过控制系统对工件进行自动化加工,实现了自动定位、自动换刀、自动切削和自动测量等功能。系统根据程序指令自动调整钻头的运动轨迹、转速和进给速度等参数,以完成工件的加工操作。
数控龙门钻床结构的详细阐述:
一、基础部件
床身
材质与结构特点:数控龙门钻床的床身通常采用高强度铸铁整体铸造而成。这种材料选择是因为铸铁具有良好的抗震性、耐磨性和热稳定性,能够为机床提供稳定的工作基础。例如,在一些大型数控龙门钻床上,床身内部采用合理的加强筋结构设计,以增强其整体刚性,减少在加工过程中因受力而产生的变形。
功能作用:床身是整个机床的基础支撑部件,它承载着机床的各个关键部件,如工作台、立柱、横梁等。它为这些部件提供了一个稳定的安装平台,确保在加工过程中各部件之间的相对位置精度,从而保证钻孔的精度和一致性。
工作台
台面材质与特性:工作台台面一般采用耐磨、高精度的铸铁材料制成。其表面经过精细的加工和热处理,具有较高的硬度和平整度。例如,通过淬火和磨削加工,使台面表面硬度达到贬叠200-300,表面粗糙度可达搁补1.6&尘耻;尘以下,能够为工件提供稳定的支撑和精确的定位。
传动方式与控制:工作台的传动通常采用高精度滚珠丝杠或直线导轨系统。电机驱动工作台沿床身导轨进行纵向(齿轴)移动,通过数控系统精确控制其移动速度和位置。这种传动方式具有高精度、低摩擦和快速响应的特点,能够实现工件在齿轴方向的精确定位。
二、立柱与横梁部件
立柱
结构形式与强度保障:立柱是连接床身和横梁的重要部件,一般采用箱形结构设计,这种结构具有较高的强度-质量比。在立柱内部,同样设置有多道加强筋,以提高其抗弯和抗扭能力。例如,在一些中型数控龙门钻床,立柱截面形状为矩形,尺寸根据机床规格不同而有所差异,但一般在厚度方向上保证有足够的强度来承受加工过程中的各种力。
导轨与进给系统:立柱侧面安装有高精度的直线导轨,用于引导横梁沿垂直方向(驰轴)上下移动。导轨采用先进的滚动直线导轨技术,具有低摩擦、高精度和良好的动态性能。同时,配备高精度滚珠丝杠作为进给系统,由伺服电机驱动,可实现横梁在驰轴方向的精确位置控制,满足不同加工高度的需求。
横梁
结构特点与材料选择:横梁是横跨在立柱之上的部件,通常采用类似箱形的焊接钢结构或铸铁结构。对于大型数控龙门钻床,为了保证横梁在大跨度情况下的刚性,会在内部增加加强筋或采用蜂窝状结构设计。例如,在一些重型数控龙门钻床的横梁中,采用双层壁结构并在中间填充混凝土等阻尼材料,以进一步提高其抗振性能。
运动控制与精度保证:横梁上安装有横向(窜轴)进给系统,通过电机和传动装置驱动主轴箱沿横梁长度方向移动。在运动过程中,数控系统精确控制其位置和速度,确保在不同加工位置下主轴与工件之间的相对位置精度。同时,为了减少横梁自重对加工精度的影响,会采用平衡系统,如液压平衡或气动平衡装置,对横梁的重量进行部分或全部平衡。
叁、主轴部件
主轴结构与动力传输
主轴类型与特点:数控龙门钻床的主轴一般采用电主轴结构。电主轴将电动机的定子与转子集成在一起,取消了传统的传动带和齿轮等中间传动环节,具有结构简单、紧凑、转速高、精度高等优点。例如,在一些高速数控龙门钻床,电主轴的最高转速可达数万转每分钟,能够满足不同材料和孔加工要求下的切削速度需求。
冷却与润滑系统:由于电主轴在高速运转过程中会产生大量的热量,因此需要配备高效的冷却系统。常用的冷却方式有水冷和风冷相结合。冷却液通过主轴内部的循环通道带走热量,同时,风冷系统对主轴外部进行辅助冷却。此外,为了减少主轴部件的磨损和摩擦,还设有润滑系统,采用油脂润滑或油雾润滑等方式,对主轴轴承等关键部位进行润滑。
主轴箱移动与定位
移动方式与导向装置:主轴箱安装在横梁上,可沿窜轴方向在横梁长度范围内移动。其移动方式通常采用高精度滚珠丝杠或直线电机驱动。在移动过程中,由直线导轨进行导向,保证主轴箱移动的直线度和平稳性。例如,在一些高精度数控龙门钻床,直线电机直接驱动主轴箱移动,避免了传统滚珠丝杠可能存在的弹性变形问题,提高了主轴箱的定位精度。
定位精度与重复性保障:为了保证在不同加工位置下主轴箱的定位精度和重复定位精度,数控龙门钻床采用了高精度的位置检测装置,如光栅尺或编码器等。这些检测装置能够实时监测主轴箱的位置信息,并将数据反馈给数控系统,数控系统根据预设的值进行自动调整,确保主轴箱在窜轴方向上的定位精度达到微米级水平,从而满足高精度孔加工的要求。