龙门技术协议108讲义.docx
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龙门技术协议108讲义
XXXXXX-5A数控五轴龙门加工中心
技术协议
1、总述
本合同XXX系列龙门加工中心机床是XX机床集团借鉴国外机床的先进特点，自行研制的新一代龙门固定，工作台移动式龙门加工中心机床，整机采用模块化设计，可以根据不同用户的需求，实现动梁、定梁、交换工作台、主轴头自动交换（实现五面加工等用户特殊用途的主轴角度头）等不同配置形式的机床，本机床适用于大型、中型、板类、盘类、壳体、箱体等等类型零件的粗、精加工，适合各种精密零件的中小批量生产，控制系统为FANUC-18i（也可根据用户要求配置其它数控系统），配有彩色液晶中文显示器，其测量过程实现全数控，并具有非常好的人机界面，高稳定性和高可靠性，操作方便，X、Y、Z、W轴均采用数字式交流伺服系统，可实现坐标轴联动加工，可进行直线和圆弧插补等等操作，零件在工作台上一次装夹后可自动完成铣、镗、钻、扩、攻丝等多种工序的加工，机床立柱、床身、滑枕、十字滑台、工作台采用高强度铸铁材料铸造成形，其结构紧凑，具备大的承载截面，有良好的刚性和吸震性，保证了高精度加工。
主轴传动系统采用两级齿轮变速，降速可实现大扭矩满功率输出，承受重负荷切削，同时主轴又可以实现高速加工，满足轻金属零件的加工。
具有高功率、高扭矩和高转速的特点，主轴组件利用动态平衡校正设备，直接校正主轴动态平衡，避免主轴在高转速运转时产生共振现象，确保最佳的加工精度。
主轴采用冷却液循环冷却系统，分别对主轴变速系统，主轴前轴承，主轴后轴承，主轴中间传动轴轴承，可换主轴头的齿轮传动系统，主轴前后轴承等进行强制恒温冷却，使机床主传动系统的温度始终与机床床身温度保持一致，控制主轴温升，抑制机床整机的热变形。
四个进给坐标中，X轴采用高精度圆柱滚子直线滚动导轨，Y、Z及W轴采用矩形滑动淬火导轨，增加机床的承重能力，各坐标轴均采用进口C3级高精度滚珠丝杠，快移速度X、Y坐标可达20m/min。
滑枕及动梁机床的横梁移动（Z轴、W轴）配有平衡油缸的平衡装置，平衡移动部件的重量，动态特性好，可获得最佳的加工特性，使Z轴及W轴驱动电机具有良好的负载特性，其中机床W轴采用电机双驱的同步控制技术，保证机床的横梁上下移动时的运动姿态保持恒定，从而提高机床整机的运动精度。
换刀装置采用立卧转换式机械手换刀，实现立、卧式主轴的自动换刀功能，机床可配备自动交换工作台系统，使机床在加工工件的同时，可对下一个要加工的工件进行安装，提高工作效率，减少机床运行时的辅助工作时间，机床可实现自动交换主轴头的功能，可根据用户的不同角度面加工的要求，提供各种形式的角度头配置，实现工件的五面加工，减少工件的装夹次数，使工件在一次装夹后可完成尽量多的加工工序，提高工件的加工精度和零件加工的一致性，机床配备自动排屑器装置，工件冷却液喷水装置，并可按用户要求配备全防护罩。
该系列龙门加工中心是一种具有国际一流水平的机床，其高性能能的机床配置，高性能的机床参数，代表着龙门加工中心的发展方向，整机具有高的可靠性、高精度、高刚度等的特点。
该系列龙门加工中心充分采用了最新的FEM（有限元分析系统）模拟优化的设计方法，机床总体的强度和刚性全面优化的基础上，实现了五面加工的动态性能，是当今国际机械加工装备模块化设计和人体工程学设计的代表与典范，把机床工作区域的优化设计发挥到了极致，实现了人机和谐的高度统一。
该系列龙门加工中心采用了固定龙门框架与X方向可移动工作台相结合的结构设计，把宽大的空中通道与最大刚性相结合，设计允许Z向滑枕（铣头）完全移出工作台之外，尽量的提高高刚性龙门架的通过工件的宽度。
该系列龙门加工中心，各直线轴采用可伸缩的不锈钢防护罩，在结构上保证了切削过程采用空气冷却与冷却液冷却的实现。
该系列龙门加工中心各个坐标轴采用全闭环控制，提高机床整机精度。
2、主要组成
1）设备主体零件质地
机床床身、立柱、横梁、滑鞍、主轴箱采用树脂砂造型的高强度铸铁以及合理的布盘结构，刚性好、稳定性强
2）设备主要零部件及结构
（1）床身——工作台
（a）床身——工作台X轴导轨副采用3条进口重载滚动直线导轨，动静摩擦力小，工作台灵敏度高，高速振动小，低速无爬行，定位精度高，伺服驱动性能优；同时承载能力大，切削抗振动性能好，可以改善机床性能特性，提高机床的精度和精度稳定性及机床的使用寿命。
（b）X轴驱动——伺服电机通过减速箱减速传动滚珠丝杠，带动工作台在床身上前后移动，实现X轴进给运动，并对丝杠进行预拉伸，以提高丝杠副的刚度。
（2）横梁
（a）为满足机床重负荷切削，横梁采用大截面，导轨阶梯式布置，具有足够的抗弯刚度和抗扭刚度。
（b）横梁导轨副采用进口重载滚动直线导轨。
（c）Y轴驱动——伺服电机通过联轴器与滚珠丝杠直联，滚珠丝杠带动滑鞍在横梁上左右移动，实现Y轴进给运动。
（3）主轴箱
（a）主轴箱采用方滑枕形式，Z轴导轨采用滑动导轨副，即铸铁-贴塑摩擦副传动，有良好的吸震性，保证加工时切削平稳。
（b）Z轴驱动——伺服电机通过联轴器与滚珠丝杠直联，滚珠丝杠带动主轴箱在滑鞍上上下移动实现Z轴进给。
Z轴电机带有自动抱闸功能，在断电的情况下，自动抱闸将电机轴抱紧，使之不能转动。
（c）主轴箱部件采用双液压缸平衡机构，保证主轴箱的运动的稳定性。
（d）主轴组及电主轴具有恒温冷却功能。
（e）主轴组采用台湾专业厂生产，具有高精度，高性能。
主轴抓刀是靠主轴上的蝶形弹簧以拉紧力通过四瓣爪式拉刀机构作用在刀柄的拉钉上，是刀具与主轴锥孔紧密配合来实现抓刀的。
（f）采用德国进口的电主轴及双摆五轴铣头，可实现低速大扭矩和高速恒功率，同满足精加工及高速加工的要求。
（g）主轴组部件及电主轴的冷却由专用油冷却机完成。
（h）机床具有主轴定向功能。
（4）切削冷却系统
机床配备刀具及加工零件的冷却系统：
水冷、气冷，水冷容量≥1000L，水冷流量≥50L/min，水冷压力≥5bar，环形布置4个喷嘴，流量可调，气、液两用，冷却液为乳化无腐蚀液体。
（5）气动系统
主要应用于换刀过程中，主轴中心吹气;主轴前端密封吹气。
（6）机床防护
机床的床身导轨（X轴）采用不锈钢伸缩防护罩；横梁导轨（Y轴）采用风琴式防护；机床整机采用半封闭防护，防护罩高度1800mm,以防铁屑及冷却液飞溅，使操作者在安全舒适的环境下工作。
（7）润滑系统
（1）三个坐标轴承采用脂润滑方式。
（2）滚珠丝杠副Z轴采用气动定压脂润滑方式，其它轴采用自动稀油润滑，具有回收装置。
（3）X、Y坐标导轨为直线滑动导轨。
（免维护）
（4）Z坐标导轨为铸铁—贴塑组成的摩擦导轨副（闭式），有自动控制的润滑点，润滑油经分流后润滑导轨副，动作由数控系统自动控制。
（8）液压系统
采用双液压缸平衡机构，保证主轴箱的运动的稳定性。
（9）排屑系统
工作台上被加工下来的铁屑通过床身两侧的链板式排屑器输送到床身前端，再由提升式排屑器将切屑送到小车中。
（10）机床的数控柜配装防尘除湿空调装置，使数控系统在一个防尘恒温的环境下工作，保证其长期工作的可靠性。
3）主机标准配置
序号
主机标准配置
1
主传动系统（德国原装叉形双摆五轴铣头、德国原装电主轴、主轴组）
2
X、Y、Z（或W）轴拖动系统（含交流变频伺服电机、联轴节、滚珠丝杠、直线导轨、滑动导轨等）
3
主要构件（含床身、工作台、立柱、横梁、滑鞍、电主轴、双摆五轴铣头等）
4
数控系统[含数控柜、电源模块、伺服模块、PLC、操作单元、显示器、可移动手摇脉冲发生器、防尘除湿空调器（电控柜冷却机）等]
5
液压系统（含电机、泵、压力控制阀、方向阀、平衡油缸、主轴箱平衡机构等）
6
气动三联件
7
自动润滑系统（含电机、泵、分配器等）
8
切削液系统（含电机、泵、链式排屑器、提升装置及蓄屑小车）
9
X、Y轴导轨防护
10
油冷机（电主轴用），冷却形式：
自动强制制冷。
11
工作灯及警示灯（三色）
12
刀具长度检测（激光式）
4）特殊配置：
（1）四轴光栅（海德汉）
（2）刀库及机械手（60把）
（
3、主要规格
XXXXXXX-5A主要参数
序号1-08（1台）（五轴龙门加工中心）
序号
项目内容
主要技术参数
备注
1
工作台尺寸（mm）
4000×2000
2
工作台承重（吨）
25
3
X轴行程（mm）
4500
4
Y轴行程（mm）
2900
5
Z轴行程（mm）
1000
6
W轴行程（mm）
1300
7
龙门宽度（mm）
2600
8
主轴转速（rpm）
150～18000
9
主轴锥孔
HSK63A
10
附件铣头
M21-F叉型双摆
详见附件
11
最大工进速度（mm/min）
X/Y/Z
10000
W
2000
12
最大快移速度（mm/min）
X/Y/Z
20000
W
2000
13
定位精度
X、Y、Z（mm）
0．012/1000
全闭环
A/C（″）
12
14
重复定位精度
X、Y、Z（mm）
0．008/1000
A/C（″）
8
15
刀库（把）
60
16
最大刀具长度（mm）
400
17
最大刀具重量（kg）
20
18
换刀时间（T-T）（sec）
6
19
数控系统
SIEMENS840D
附件：
德国原装叉形双摆五轴铣头主要技术参数与外形图
M21-F型叉形双摆五轴铣头
XXXX型双摆铣头技术参数表
摆动轴
C-轴
A-轴
最大扭矩
1200Nm
1000Nm
锁紧扭矩
4000Nm（50bar）
摆动速度
360°/s
360°/s
摆角范围
+/-360°
+/-110°
额定电压/电流
400V/28A
400V/28A
功率损失
2kW（10l/min）
2kW（10l/min）
位置检测形式
增量
增量
定位精度
0.0015°（5.4"）
0.0015°（5.4"）
重量（约）
850kg
附件：
德国原装电主轴主要技术参数与外形图
注：
与M21型叉形双摆五轴铣头配套
XXXXXX型电主轴
XXXXXX型电主轴功率扭矩图
XXXXX型电主轴主要技术参数表
功率
21kW（S1）
27kW（S6）
额定转速
2000r.p.m.
最大扭矩
100Nm（S1）
130Nm（S6）
最高转速
18.000r.p.m.
电机形式
同步/8极
电压/电流
400V/119A（S1）
刀柄形式
HSK-A63
锁紧方式
油压
锁紧力
19kN/65bar
锁紧状态反馈
CyConK11
松开压力
100bar
主轴吹气
压力：
4-6bar
主轴轴承
φ70配对
轴承刚度
轴向/径向：
503N/µm
轴承润滑
脂
密封方式
迷宫式气密
编码器
1Vpp/256teeth
主轴冷却
油冷
功率损耗
2.5kW
冷却液流量
10l/min（3～6bar）
金属切除率
铣削
钻孔
攻丝
AlMgSi1
400cm3/min
φ30
M20
刀具冷却
外冷（EKZ）
4个喷嘴
内冷（IKZ）:
选项（过主轴中心）
最大压力/过滤精度:
45bar（25l/min）/40µm
4、数控系统
根据用户及产品特性配置SIEMENS-Sinumerik840D－五轴控制系统
附：
数控系统主要配置与功能表
SiemensSinumerik840D5axescontouringcontrol
SIEMENS-Sinumerik840D－五轴控制系统
TheSiemensSinumerik840Disamodular32-bitmicroprocessorCNCcontouringcontrolwithintegratedpowerfulPLC.Thecontrolconsistsofa50mmwidemoduleandintelligentoperatorpanelstomeetalltypesofoperatorrequirements.
Sinumerik840D配有强力的PLC及32位微处理器，智能型操作板和50mm宽模块使得控制系统可以满足各种操作需要。
OptimumcompletedigitalsolutionwithSIMODRIVE611
SIMODRIVE611具有理想的数字功能
∙ Diagnosticfunctionsfrominterface,PLCandNCwithplain-textdisplaysonscreen
屏幕文本显示实现从接口、PLC和数控系统的诊断功能
∙ User-friendlyprogramminglanguageeditorasperDIN66025
根据DIN66025进行程序语言编辑,友好用户界面
∙ Extensiveparametertechnology
扩展参数技术
∙ Programmegenerationparalleltomachining
加工过程程序生成
∙ Referencepointapproachviaprogramme
通过编程进行参考点返回
∙ Interactiveprogrammingwithgraphicalcontourgeneration
通过生成图形轮廓实现交互编程
∙ Torqueadvancedcontrolfortheoptimisationofaccuracybychangingspeeds.
通过改变速度获得理想精度而进行的扭矩预先控制
∙ SplineinterpolationwithcompressorCOMPCADassuringoptimumsurfaces.
确保理想表面质量，通过COMPCAD进行仿样插补
Operation
操作系统
Slimlineoperatorpanelwith15"TFT-flatscreen
带15"TFT显示屏的操作盘
∙ 8+4horizontaland8verticalsoftkeys
8+4个横向和8个纵向软键
∙ Machinecontrolpanelwith17freeconfigurablekeysformachinefunctions
机床控制板配有17个机床功能键
∙ Hand-heldoperatorpanelwithasetupfunction（70h-keys,hand-wheel）
手动控制盘可进行功能设置（70h-keys,手轮）
Datatransmission
数据传输系统
∙ UniversaloperatorinterfaceRS232C（V.24）/TTY，Readin/readoutparalleltomachiningviauniversalinterface
标准操作接口RS232C（V.24）/TTY，加工数据传送
∙ Secondserialinterface（MMC103）
第二串行接口（MMC103）
∙ PCI/ISA-BOXfornetworkcards
网络卡用PCI/ISA板
Hardware:
系统硬件配置
Operatorinterface:
PCU50（orlatestversion）
操作接口：
PCU50（或最新版本）
1,2GHzPentium32bitProcessorwithWindowsXPProfessional
配置WindowsXPProfessional的1.2GHZ奔腾32位处理器
80GBharddisk
80GB硬盘
1GBRAM
1GB内存
10Mb/100Mbadaptivenetworkcardisequippedandnetwork,datatransmissioncanberealized
10MB/100MB网卡，可进行网络数据传递
17"colourflatdisplay
17寸平面彩显
QWERTYfullkeyboard
标准键盘
3,5"floppydiskdrive
3.5寸软盘驱动器
machinepush-buttonpanelwithLEDcustomerkeys
机床控制面板带有LED用户键
feedrateoverride
进给速度效正
spindlespeedoverride
主轴速度效正
USBinterface
USB接口
RS232C（V.24）serialinterface（twopieces）
RS232C（V.24）串行接口（两件）
LPTparallelinterface
LPT并行接口
handwheel
手轮
Axiscontrol:
轴控制：
NCU573.5
NCU573.5
933MHzPentium32bitProcessor
933MHz,奔腾32位处理器
64MBDRAM
64MBDRAM
3,0MBNCusermemory
3.0MBNC用户内存
rackaxismanagementthroughCNCindependentchannel
通过CNC独立通道进行导轨轴向管理
Display:
显示：
toolpathgraphics
刀具轨迹图形
programwindowwithcurrentblock
当前块程序窗口
axispositionindoubleorfivefoldformat
双倍或五倍字符的轴向位置显示
operatingstateswithlightfacetextandalarmprotocol
操作状态用高亮状态和报警信息显示出来
oscilloscopefunction
示波器功能
helponline
在线帮助
screen-saver
屏幕保护
MainFunctions
主要功能：
millinganddrillingstandardcycles
铣、钻标准循环
synchronisedrigidtapping
同步刚性攻丝
superpositioningwithhandwheel
手轮叠加
antistressacceleration
抗应力加速度
torquepre-control
力矩预控制
pre-controlaccordingtothespeed
根据速度进行的预控制
contourmonitoring
轮廓监控
NURBSinterpolator
NURBS差补
FRAMEconcept
FRAME概念
orientedspindlehalt
定向主轴停止
machiningofinclinedplanes
斜面加工
metricandinchmeasuringsystem
公制、英制测量系统
linear,helical,circularinterpolation
线性、螺旋、圆弧差补
COMPCADinterpolatorforbestsurfaces
COMPCAD差补以获得最佳表面
circleconstruction
圆弧结构
AUTOMATIC,MDI,JOG,EDIToperatingmodes
自动、手动、点动及编辑操作模式
PRESET:
positionactualvaluepre-setting
PRESET：
位置实际值的预设定
REPOS:
profilere-approaching
REPOS：
轮廓的再接近
RTCPfunction
RTCP功能
backgroundeditingprogram
背景编辑程序
minimumincrements:
0,001mm;0,001deg;0,0001in
最小增量：
0.001毫米;0.001度;0.0001英寸
acceleration/decelerationcontrol
加速/减速控制
constanttangentialspeedcontrol
恒切削速度控制
dryrun
空运行
toolmanagement
刀具管理
toolradiuscorrection
刀具半径修正
workingarealimitationbyhardwareandsoftware
通过硬件和软件进行加工区域限制
profileandpositioncontrol,lockingcontrol
轮廓及位置控制，带锁控制
look-aheadfunctionality
向前看功能
clearance,screwpitcherroranddialerrorcompensation
间隙、螺距误差和表盘误差补偿
valuedisplayinrelationtotheworkpiece
工件数值显示
settableandprogrammableoffsets
可设定和可编程的偏移
ASUPasynchronoussubroutines
ASUP异步子程序
workpieceprogrammanagement
工件程序管理
automaticworkingfromjob-list（chaining）
从工作表中自动进行工作（链式）
polarco-
升级会员 