近年来为适应广告等行业发展需要，市场上开发出了一种适用于切割铝、薄钢板、塑料纸张、皮革、布料、有机玻璃、环氧树脂、亚克力、毛料、塑料、橡胶等材料中，工作台呈水平放置(图1所示)的高速数控切割机床。这种高速数控切割加工中心机床工作台较大且是水平设计的，在切割过程中切屑堆积在工件上，排屑困难，并且散落在地面上，影响环境卫生和产品的质量，需人工排屑又增加劳动强度，降低生产效率。本文提出易于排屑的倾斜台面设计方案。传统水平台面高速切割机床的特点 传统高速切割加工中心机床x,y方向上采用齿轮齿条传动，z方向上采用滚珠丝杠传动。 从其近几年在市场上的应用和发展来看，主要优点为:(1)结构简单，功能广泛;(2)尤其适合加工薄钢材、铝板、有机玻璃和塑料等板材类零件，应用广泛。 结合其加工条件，经过用户使用得出其缺点主要表现为: (1)切屑排除困难，一方面切削热集中在工件表面，不利于工件精度的提高;另一方面切屑积存在工作台上且工作台较大，清理困难，清理加工辅助时间较长，劳动强度较大，降低了加工效率，而且加工场地切屑遍地，加工环境较差。 (2)装夹工件不方便，薄钢材、铝板等水平人工搬运装夹时易变形。
夹具是产品制造各工艺阶段中十分重要的工艺装备之一，生产中所使用夹具的质量、工作效率及夹具使用的可靠性，都对产品的加工质量及生产效率有着决定性的影响。一种优秀的夹具结构设计，往往可以大幅度提高生产效率，并能极大地稳定产品的加工质量。1、问题的提出 在生产中，遇到一种圆柱凸轮(图1)需加工，客户已将凸轮的外圆和内孔加工中心完毕，只需加工凸轮槽。凸轮的材料为40Cr钢，生产数量50件，且客户要求的交货时间短。 加工圆柱凸轮一般采用范成法，即根据圆柱凸轮和从动件的相互运动关系，将滚子代以相同形状和尺寸的刀具，模仿两者之间实际工作时的相对运动关系，从而加工出符合设计要求的圆柱凸轮。用范成法加工凸轮槽需要一个移动轴和一个转动轴的联动，可在车削中心上进行，但有两个问题需解决:(1)凸轮的生产数量为50件，客户要求的交货时间短，应如何在车削中心上实现快速装卸工件以保证批量生产的效率呢?(2)现有的车削中心只有I个动力头，同一时间只能装1把铣刀，因此不能采用先粗精加工完一个工件，再接着加工下一个工件的方法，而应先把工件逐一粗加工完毕后，再逐一进行精加工。但这样会出现二次装夹的重复定位问题，应怎样才能保证两次装夹加工的起始位置是重合的呢?2、问题的分析 针对以上问题，批量加工凸轮槽不能采用通用加工中心夹具，而应设计专用夹具，以满足凸轮槽的生产要求。
故障2 故障现象: 一台西班牙进口卧式14000加工中心。机床在Y轴(垂直轴)将要移动的时候报警25050。查阅西门子报警手册，25050为轮廓监控报警。25050报警实际是数控系统监测到反馈信号同数控系统发出的轴移动信号比较超差。经过观察该报警只在Y轴移动时产生，其他轴移动的时候机床正常。机床产生报警的时候Y轴驱动上没有报警显示。机床的各种方式均正常。 故障检查和处理: 该机床垂直轴有电磁抱闸保证机床在失电状态下避免下滑引起事故，故首先怀疑电磁抱闸上电没有动作，电磁抱闸没打开。电路见图1。检查结果如下: (1)用万用表测量机床在关机状态下Y轴电磁抱闸的电限24 Ω。阻值正常，线路正常。 (2)查看PLC的输出A72.0在机床开机状态是1态，PLC有输出，状态正常。 (3)用万用表测量机床开机状态Y轴电磁抱闸的继电器KA1600输出(机床开机电磁抱闸应该得电)，没有电压显示;测量电磁抱闸的供电电源有24V、正常，继电器有吸合动作。怀疑继电气接点有问题，更换继电器。测量电磁抱闸电压正常。试车机床正常，故障排除。
加工中心机床刹紧可靠性决定了机械加工时零件的精度以及表面质量。我们在试制该型转台过程中，发现原有的一套刹紧系统可靠性不高。工作台面处于刹紧状态时，施加相应的载荷，于工作台******外圆处支表读数，弹性变形回复后，残余位移仍达到0.04 mm，不符合0.02mm的设计要求。为此，我们拟增加一套刹紧系统以提高刹紧可靠性。1结构原理 鉴于该型转台采用的是直驱电动机，导致转台内部径向空间狭小，且用户限定了轴向高度。在此条件下，我们设计开发了结构紧凑的薄壁刹紧环。其结构示意图如图1所示。 其工作原理为薄壁刹紧环与基体相联接(基体固定)，薄壁刹紧环薄壁处在内侧呈圆周分布的液压力的作用下产生弹性变形川，紧贴在旋转体内壁，产生摩擦力，进而达到刹紧旋转体的效果。2重要参数的分析 该薄壁零件在设计过程中需要确定几个重要的参数，罗列如下。 (1)作用于薄壁处的液压力F。该值的确定应遵循两个原则:①薄壁在该力的作用下处于完全弹性变形;②保证作用于旋转体内壁的力达到刹紧要求。 (2)薄壁厚度t。该数值在整个刹紧环的设计中处于重要地位，需寻求平衡点。该值如果较小，则薄壁变形效果越好，即刹紧能力越强。但同时，较小的壁厚将会增加机械加工的难度，应力集中、热形变等因素将会造成壁厚不均匀，影响刹紧能力。而壁厚值过大，将造成变形困难，需提供极大的液压力F。 (3)薄壁刹紧环与旋转体之间的间隙。该数值同样需寻求平衡点。既不能过大，也不能过小。过大会促使薄壁刹紧环必须产生大变形量才能起到刹紧作用，这将使薄壁环处于频繁的“大变形一大回复一大变形”的过程中，严重影响其寿命。间隙过小则对薄壁刹紧环的机械加工带来困难，如前所说，薄壁的加工过程中会有变形、应力集中，导致在没有刹紧时，薄壁的高点已经与旋转体内壁形成摩擦，降低薄壁环的使用寿命。3结论与展望 (1)本文建立了薄壁刹紧环的设计方法，计算出参数F、t以及σ的数值，并顺利实施了生产，避免了盲目设置刹紧环及周边结构的参数，加快了开发进程。到目前为止，该型转台刹紧系统可靠无故障，运行良好，并实现了经济效益。 (2)对于该薄壁刹紧环加工难度大，控制节点多的问题，需进一步研究，其加工过程中的热变形量与切削参数的关系、应力释放与热处理的关系等问题仍依赖于经验值，需实现这些问题的量化研究，形成更好的指导作用。
油压卡盘可以在极短的时间内完成工件夹持，能快速地展开各式加工作业。因此无论是自动化加工、半自动化加工、传统加工中心机床改装自动化、专用机组装等各式应用，油压卡盘皆是客户的指名******。本人在这里对中实油压卡盘的装配及保养维修方法进行一次简要分析。 假如油缸法兰及连接板的距离A(图1, 2)已经确定，那L的尺寸将可依上表计算。 举例:若装配V-206, MH105，且油缸法兰及连接板的距离A=810mm，那么拉杆的全长L=A-135=675mmo 注意:拉杆“C”部螺纹需配合活塞螺纹尺寸。螺纹C, E部位同心精度要求在0.05mm之内。 1.2制作安装连接板 依据主轴实际的测量值，用来数控加工中心连接板的吻合度。 由于连接板的偏差会影响到卡盘的精度.所以连接板端面的偏差必须控制在0.005mm以内。假如连接板已经安装上机器后，再来加工制造结合面.将会增加精确度。 连接板在卡盘结合面的部分A值(图3).要求标准值为A-0.01 mm以内。 1.3卡盘的组装顺序 1.3.1将连接管组装于楔形柱塞 将连接管组装于楔形柱塞的螺纹内，并锁紧附在楔形柱塞内的六角止动螺栓，以防止连接管松动(图4)。 1.3.2将连接管组装在油缸上 将拉杆旋入油缸的活塞螺纹内，直到拉杆螺纹完全锁入为止。 1.3.3将油缸组装于主轴上(油缸法兰板) 校正油缸是否有偏差及油压管路是否正常.并将油压压力设定在低压状态(0.4-0.5Mpa,4-5Kg/cm2)作动活塞2-3次后停置于前端，然后关闭电源。 1.3.4将卡盘与拉杆连接 先将卡盘上的软爪与防尘盖拆下，再用装配扳手插入卡盘中心孔内，转动连接管螺栓，将连接管螺丝与卡盘连接在一起上紧。 将连接管螺丝锁入拉管时，如有不平顺的情形，就必须检查螺纹及中心有没有倾斜等，要是强力锁入，可能造成楔形柱塞损坏或影响卡持精度(图5). 1.3.6使用装配扳手旋转连接管路螺丝，调整楔形柱塞的位置。 将拉杆的位置固定在往前的方向，.调整楔形柱塞的位置与防尘盖平面距离0.5-1 m m:此时卡盘主爪位于开放的位置。 1.3.7组装防尘盖及检测卡盘偏移 卡盘的外圆及端面偏移必须低于0.02 mm以内，完成油压卡盘装配。
在机床导轨设计过程中，如需要高精度高刚性时.设计师通常采用V形或平面滑动导轨，但这些导轨的缺点是摩擦力大，为此，常采用较大的电机和复杂的伺服控制系统。同时，由于这些导轨中动、静摩擦系数相差很大，在运动开始时驱动力要突然增大，在运动开始后驱动力要突然下降。车削中心高速化的过程中滑动导轨由于摩擦系数相对较大，低速运动时容易产生爬行现象，而逐渐被滚动导轨所代替，其中直线滚动导轨得到了广泛的应用，即便是载荷比较高的设备也广泛应用直线滚柱导轨来提高加工中心机床的响应。应用于机床的直线滚动导轨具备以下特点: ▲高刚性，且在各个方向上刚性相同 ▲摩擦系数较小，一般为0.001-0.005，具有适度的磨擦 ▲具有高精度，高运动直线性能 ▲寿命长,可靠性高,有良好的耐冲击性能
使用整体硬质合金立铣刀进行钛合金零件仿形铣削的主要问题是会产生极高的轴向切削力，从而导致刀具慢慢脱出。即使最强力的常规刀柄也不能完全防止这种夹紧力和精度逐渐减弱。 鉴于原料价格昂贵以及前期加工阶段耗时颇多(约数十个小时)，制造商往往只使用保守的切削参数，这样就不能充分利用其刀具和机床的潜力，因此，如何避免刀具从刀柄中脱出就成了一项至关重要的要求。 带Lock锁紧的新型夹紧系统为此提供了解决方案，可用于CoroMillPlura整体硬质合金立铣刀，它在刀具柄上刻有螺旋凹槽，在夹盘内有配套销钉起子。销钉使刀具定位牢固，即使在极端条件下也难以脱出，因为切削力只会将刀具更紧地压向刀柄。 此刀柄创新的******好处是可将切削深度提高三倍。这显然极大提高了生产效率，并有可能大幅度缩短加工时间。 而且，与韦尔登解决方案相比，该系统改善了缩合式夹盘典型的跳动精度。这种精度显著提升了刀具寿命，从而进一步节省成本并提高效率和生产力。 另外，新型夹紧解决方案还具有第三大优势—可增加切削速度，使钦合金加工的稳固性和切削参数更上一层楼。 总结 拉力较大是钦合金立铣加工中的一个主要问题。创新刀柄技术避免了刀具脱出，并使提高切削深度、减小跳动，加快切削速度成为了可能。
在精密机床的设计中，加工中心机床产品本身是具有多尺度特征的。对任何一台精密加工中心机床，都可以从宏观尺度、介观尺度、微观尺度来区分机械结构、驱动部件及控制系统等。在当代设计中，图中9大区域每一块都有很多热点问题为技术人员、专家学者们研究。并随着基础理论的应用研究、仿真技术的发展和各模块研究的日益成熟，这些正是本文建立机床系统设计的统一表述模型基础。即通过“部件一系统一集成一应用”实现超精密加工中心机床系统多尺度设计，形成超精密加工机床的集成设计理论体系。 为了达到最好的集成效果，多尺度集成分析平台分为机械结构、驱动部件和控制系统3个模块，各模块之间的数据通过集成的方法进行传递。下面将使用机械结构模块介绍多尺度分析方法。机械结构中的多尺度 1、动力分析模块 现阶段机床机械机构设计中，为达到良好的动态性能，通常可以采用多种微结构，目前应用较多的是浮动导轨的气孔结构。本文使用本实验室已有机床与改进气浮导轨微结构机床进行仿真对比来阐述微结构对宏观性能的影响。机械结构多尺度模型如图2所示。2、动力分析流程 如图3所示，动力分析是以机床为载体，以外力为激励，计算刚度和响应，并从中取得动态性能较好的优化解。优化时可直接使用优化软件。
结构特点:1、高精高刚性结构:机床门型结构与工作台全支撑。2、首创高刚性方形滑枕专利技术。3、模块化设计:主轴箱高速/高低速/低速功能可选择。创新点:1、首创GLF小龙门替代C型大型立式加工中心。2、在GLF系列小龙门上的方滑枕，刚性提高1倍以上。3、工作台100%全支撑动特性优良，工作精度提高。应用范围:1、是大型立式加工中心的技术升级产品。2、适用于模架类等大中型零件高精高效加工。有益效果:1、生产效率比立式加工中心提高30%以上。2、替代进口大型立式加工中心。
三坐标数控铣床原为一台电液伺服的数控铣床，采用的是FANUC-OMD系统。在我公司的生产任务中曾经发挥了巨大的作用。随着使用年限的增加，在使用过程中逐渐暴露出故障率高、加工精度低、维护保养不方便等问题。特别是该数控铣床的机床操作控制面板，在经过一段时间的使用后，面板上的按键标示已经被磨损掉，不能正确地判断其对应的功能;同时，有部分按键已经损坏，不能进行功能操作;少数的按键操作也不灵敏，这给操作员工带来极大的不便。由于原厂家在设计该控制面板时采用每个按键对应到数控系统的PMC一个输人端口(X地址)，每个指示灯都需要数控系统的PMC一个输出端口(Y地址)来驱动的工作方式，使其悬挂操作站与机床电气控制柜之间的连接线较多，且非常复杂，容易造成人为失误。同时占用了大量的PMC输人/输出端口数量，使得FANUC系统PMC的端口可用资源大大减少，负荷变大，降低了数控系统的利用率和机床使用的可靠性。 通过查找资料，我们了解到目前国内的数控设备在机床操作面板的控制方面绝大多数采用FANUC系统所配套的标准机床操作面板，或使用数控铣床原有的电路结构形式，即点对点，线连线。这样使机床操作面板要么成本提高，要么结构复杂，故障率高。为此我们决定采用在诸多领域得到极为广泛应用的MCS-51系列中的AT89S52单片机作为核心，利用单片机高可靠性、高性价比的特点，通过软件的编码处理，完成按键与FANUC数控系统PMC之间的实时通讯，同时PMC输出相应编码信号送人指示灯处理电路实现机床操作面板的控制，替代FANUC系统标准机床操作面板的所有功能，从而完成操作站机床操作面板的设计改造。