动柱式卧式加工中心结构设计

随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，目前在零件制造过程 中，大量的时间用于更换刀具，切削加工时间仅占整个工时中较小的比例，造成时间和人力的浪费。

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现有的技术中早已实现在机床上添加刀库，在加工时，能够自行换刀。而目前机床 上刀库换刀的结构和动作基本上都是，换刀臂运动至主轴，将主轴上的刀具卸载，返回刀库 后将另一把刀具送至主轴上。对于机床技术日新月异的当今，时刻在追求着高精度高效率， 所以上述的现有技术方案，已经无法进一步提高生产效率，而且结构上所占的空间大，增加 了制造成本和运输成本。文章源自 solidworks教程网 http://gocae.comsolidworks教程网-http://gocae.com/3569.html

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动柱式卧式加工中心结构设计

图中：10-机座，11-Z轴导轨，12-X轴导轨，13-主轴箱，14-工件夹装台，15-Y轴导 轨，16-主轴，17-电机，18-刀库，19-减速机，20-分度盘，21-刀具挂件，22-Z轴电机，23-X轴 电机，24-Y轴电机。文章源自 solidworks教程网 http://gocae.comsolidworks教程网-http://gocae.com/3569.html

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参见图1—3：包括机座10，机座10上设置有Z轴导轨11和X轴导轨12，均为线性导轨，摩擦系数低， 无效运动少，能轻易达到μm级进给及定位，Z轴导轨11的端部设置有Z轴电机22，X 轴导轨12的端部设置有X轴电机23，Z轴导轨11上设置有工件夹装台14，用于固定工件， Z轴电机22通过丝杆驱动工件夹装台14沿Z轴导轨11滑动，X轴导轨12上设置有主 轴箱13，X轴电机23通过丝杆驱动主轴箱13沿X轴导轨12左右移动，其中，主轴箱13 上设置有Y轴导轨15，Y轴导轨15上设置有主轴16，主轴16垂直于所述Y轴导轨15， Y轴导轨15的端部设置有Y轴电机24，Y轴电机24通过丝杆驱动主轴16沿Y轴导轨15 上下移动，主轴16背部设置有电机17，两者直连，电机17直接带动主轴16旋转，且电机 17能够随主轴16一起在Y轴导轨15上移动；主轴箱13的端部设置有刀库18，刀库18 呈圆盘状，且设置有分度盘20，能够提高旋转的精度。刀库18位于主轴16的上方，主轴 16能够快速移动到刀库18下方，完成换刀。文章源自 solidworks教程网 http://gocae.comsolidworks教程网-http://gocae.com/3569.html

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电机17为永磁同步电机，其特点是效率高、更加省电；功率因数高，电机电流 小，电机定子铜耗降低，更节能，电机配套的电源，如逆变器，变压器等，容量可以更低，同时 其他辅助配套设施如开关，电缆等规格可以更小，相应系统成本更低，由于永磁同步电机功 率因数高低不受电机极数的限制，在电机配套系统允许的情况下，可以将电机的极数设计 的更高，相应电机的体积可以做得更小，电机的直接材料成本更低；体积小，功率密度大，在 驱动低速大扭矩的负载时，一个是电机的极数的增多，电机体积可以缩小，还有就是：电机 效率的增高，相应地损耗降低，电机温升减小，则在采用相同绝缘等级的情况下，电机的体 积可以设计的更小；电机结构的灵活性，可以省去电机内许多无效部分，如绕组端部，转子 端环等，相应体积可以更小；起动力矩大、噪音小、温升低，永磁同步电机在低频的时候仍能 保持良好的工作状态，低频时的输出力矩较异步电机大，运行时的噪音小，转子无电阻损 耗，定子绕组几乎不存在无功电流，因而电机温升低，同体积、同重量的永磁电机功率可提 高30％左右；同功率容量的永磁电机体积、重量、所用材料可减少30％。文章源自 solidworks教程网 http://gocae.comsolidworks教程网-http://gocae.com/3569.html

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在刀库18方面，刀库18上设置有若干刀具挂件21，刀具安装在刀具挂件 21上，主轴16向上移动时，能够与刀具挂件21适配，通过刀具挂件21快速的将刀具安装 到主轴16上，完成换刀。刀库18上设置有四到十个刀具挂件21，其中至少一个刀具挂件21空载，用于卸取主轴16上的刀具。根据系统预定的程序，在加工产品需要换刀时，无 论主轴16处在哪个位置，在不需要回位的情况下，也能够通过Y轴导轨15迅速向上滑动，靠 近刀库18，缩短刀库18与主轴16之间的距离，使换刀更迅速，效率更高，完成换刀后能够马 上回到加工位置，减少对刀时间，同时减少了加工误差。主轴16和电机17之间还可以设置减速机19，通过减速机19能够提高电机17 的输出扭矩，从而提高主轴16的扭矩。

效果

主轴背部直接与电机连接，并由电机直接驱动，节省了空间，结构更紧凑，使电机和主轴能够一起快速移动，并且可以缩短 刀库与主轴之间的距离，使换刀更迅速，效率更高。