立式加工中心VDF-850

VDF-850加工中心主轴单元结构分析齐晓霞【摘要】作为数控机床最主要的功能部件,主轴的性能对加工中心的安全及精度起着决定性作用.本文对VDF-850立式加工中心的主轴结构进行详细分析,并采用丹麦必凯公司的检测装置完成对主轴的振动响应试验,进而判断引起主轴振动的振源.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2016(000)010【总页数】2页(P138-139)【关键词】加工中心;主轴;振动;响应【作者】齐晓霞【作者单位】湄洲湾职业技术学院,莆田 351254【正文语种】中文主轴作为加工中心的功能部件，是整套装备中最重要的一种配件。

它和刀具一起将主轴的转动转换为工件的轴向移动，制成零件成品。

主轴单元作为加工中心的关键性单元，包括主轴、轴承、装在主轴上的传动带轮、自动换刀及准停装置等。

加工中心的转速高，功率大，在加工时不能进行人工调整。

这就要求主轴具有更好的回转精度、抗振性能、热稳定性能、有较高的结构刚度及精度的保持性[1]。

主轴单元的工作性能对数控机床的功能性质、零件品质及加工效率有着非常明显的作用。

1.1 主轴单元主传动主轴的传动单元将电机的回转运动转换为刀库轴的扭矩以及铣削力。

因此，其变速区间要大，确保在零件加工时有适合的切削量；主轴单元要有优良的抗振动能力、受热及受力时的形变能力，以确保产品的精密度。

VDF-850立式加工中心主传动采用FANUC交流伺服电机驱动，电机通过齿数比为1:1的齿形带直接带动主轴，通过改变主、从动带轮直径改变转速和转矩。

主电机的角位移量通过光电编码器的光电转换变为电脉冲当量，输出到数控系统，确保主轴的刚性攻丝及准停。

1.2 主轴支承结构主轴的支承件是主轴系统的主要部件，主要指轴承及轴承座，其中轴承是中心。

采用滚动轴承的支承转速和载荷的变化范围大，有一定过盈量时也能稳定转动，旋转精度高，但是刚度不稳定，容易振动。

滑动轴承的支承抗振动性能好，转动过程平稳，但是制造和维修困难。

1机械部分1.1主要用途和适用范围高速立式加工中心（V850）是配有CNC系统的三轴联动的加工中心。

该机床可实现铣削、镗孔、扩孔、铰孔、钻孔等多工序的自动工作循环；可精确、高效地完成平面内各种复杂曲线的凸轮、样板、压模、弧形槽等零件的自动加工。

本机床是钻、铣、镗多功能为一体的金属加工机床。

本机床控制部分采用SIEMENS802D交流伺服数控系统或三菱E60S交流伺服数控系统。

运动轴均采用精度较高有预紧力的零间隙滚珠丝杆，机床输出力矩大，工作稳定可靠，机床主轴转速高，运动轴除自动外还可手动操作。

本机床基本上能满足百分之八十左右零件的铣削、钻削要求。

机床适用性广泛，对各种较复杂曲线的凸轮、模板、模具、工具和刀具等零件的半精加工和精加工尤为适宜。

本机床三轴联动，并可控制第四轴，含有RS232接口，可与计算机联接加工复杂工件。

本机床适用于工业机械制造、仪器仪表、纺织、轻工等行业。

1.2机床的基本参数工作台面积（长×宽）mm 1025mm×525mm刀库 BT40-16主轴锥度 ISO.40（BT40）工作台纵向行程 800mm工作台横向行程 500mm工作台垂向行程 500mm主轴转速范围 200-8000rpm主轴最高转速 10000rpmX、Y、Z快速移动速度 10000mm/minX、Y、Z进给速度 10-3000mm/minT型槽宽×槽数（mm） 18×3主电机功率 7.5kW进给电机 X、Z向1.5KW(伺服)，Y向2KW(伺服)最小设定单位 0.005/0.001mm定位精度 0.01mm重复定位精度± 0.005mm工作气压 0.4-0.6MPa机床最大承载重量 400kg机床外形尺寸（长×宽×高） 3060mm×1900mm×2200mm机床重量 4200kg1.3高速雕刻基本参数（选件）高速电主轴转速范围：3000-25000r/min功率： 3KW安装夹头 ER201.4激光切割、雕刻基本参数（选件）1.5.1主轴传动说明主轴运动由主轴伺服电机直接由主轴伺服驱动控制电机轴，通过同步带轮驱动主轴旋转，使传速从200-10000rev/min范围内无级调速。

附件2 “凸轮轴”子项目教学任务单二、内容及要求双导称凸轮轴学生应该完成的各项任务内容及要求：1. 车毛坯料，车端面、钻孔、粗车台阶轴外圆、掉头车端面，打中心孔取总长2. 一夹一顶找正，车台阶轴（留余量）及凸轮外圆车到尺寸3. 加工中心上凸轮轴一夹一顶装夹找正、定位调整，百分表找正，安装刀具，建立工件坐标系4. 利用软件生成凸轮加工曲线模型，利用四轴曲线方式生成四轴凸轮加工程序5. 用多轴仿真软件设置机床实际加工情况，输入生成程序进行仿真观察6. 实际试切加工，根据需要调整程序及各项切削参数7. 换不同刀具进行扩槽加工及倒角8. 铣凸轮轴上的8X24X4的键槽9．精车各台阶轴满足图纸所给定的尺寸公差和形位公差要求三、注意事项附件3 “凸轮轴”子项目教学准备单附件4 “凸轮”子项目教学设计表项目编号(不填写) 项目名称机械部件创新设计与制造学时150H 子项目编号(不填写) 子项目名称凸轮轴的加工学时8H教学目标1. 凸轮轴零件加工工艺规程制定2. 数车零件加工3. 四轴编程软件程序编制及多轴加工仿真能力4. 四轴零件装夹、定位及机床操作能力5. 培养学生利用四轴机床实际加工凸轮轴的能力6. 培养学生刀具及切削用量选择能力7. 提升机床数控技术人才市场竞争力教学载体：凸轮轴的加工教学内容1. 车毛坯料，车端面、钻孔、粗车台阶轴外圆、掉头车端面，打中心孔取总长2. 一夹一顶找正，车台阶轴（留余量）及凸轮外圆车到尺寸3. 加工中心上凸轮轴一夹一顶装夹找正、定位调整，百分表找正，安装刀具，建立工件坐标系4. 利用软件生成凸轮加工曲线模型，利用四轴曲线方式生成四轴凸轮加工程序5. 用多轴仿真软件设置机床实际加工情况，输入生成程序进行仿真观察6. 实际试切加工，根据需要调整程序及各项切削参数7. 换不同刀具进行扩槽加工及倒角8. 铣凸轮轴上的8X24X4的键槽9．精车各台阶轴满足图纸所给定的尺寸公差和形位公差要求重点难点1. 车毛坯料时钻孔、镗孔、检验解决措施：加工时注意观察，确认无误后进行，勤测量2. 利用软件生成凸轮加工模型，生成四轴凸片及轮毂的加工程序，设置各项切削参数3. 用多轴仿真软件设置机床实际加工情况，输入程序进行仿真观察解决措施：多媒体教室讲练，学生计算机练习、多次示范重复讲解教学方法理实一体化，教师不分理论实践，课堂不分教室与实践场所多媒体教室与加工现场交互进行，以最终加工结果进行评判学生知识与能力准备1. 数控机床基本操作及数控系统熟悉程度达到中级工要求2. CAXA2008制造工程师软件的CAD/CAM操作流程非常熟练，达到工艺员要求3. 了解数控机床刀具材料，切削用量4. 具有一定加工技能教师知识与能力要求1.具备教学的基本能力及教学方法设计能力2.具有多年机床操作经验且具备生产现场组织及管理能力3.具备熟练应用CAXA制造工程师进行多轴刀轨生成，后置处理的能力4.具备熟练应用多轴仿真软件VERCUT的能力5. 具有丰富加工经验场地设施要求300平米可容纳一个班级40人的理实一体化教室，60平米多媒体教室，配置计算机40台。

1机械部分1.1主要用途和适用范围高速立式加工中心（V850）是配有CNC系统的三轴联动的加工中心。

该机床可实现铣削、镗孔、扩孔、铰孔、钻孔等多工序的自动工作循环；可精确、高效地完成平面内各种复杂曲线的凸轮、样板、压模、弧形槽等零件的自动加工。

本机床是钻、铣、镗多功能为一体的金属加工机床。

本机床控制部分采用SIEMENS802D交流伺服数控系统或三菱E60S交流伺服数控系统。

运动轴均采用精度较高有预紧力的零间隙滚珠丝杆，机床输出力矩大，工作稳定可靠，机床主轴转速高，运动轴除自动外还可手动操作。

本机床基本上能满足百分之八十左右零件的铣削、钻削要求。

机床适用性广泛，对各种较复杂曲线的凸轮、模板、模具、工具和刀具等零件的半精加工和精加工尤为适宜。

本机床三轴联动，并可控制第四轴，含有RS232接口，可与计算机联接加工复杂工件。

本机床适用于工业机械制造、仪器仪表、纺织、轻工等行业。

1.2机床的基本参数工作台面积（长×宽）mm 1025mm×525mm刀库 BT40-16主轴锥度 ISO.40（BT40）工作台纵向行程 800mm工作台横向行程 500mm工作台垂向行程 500mm主轴转速范围 200-8000rpm主轴最高转速 10000rpmX、Y、Z快速移动速度 10000mm/minX、Y、Z进给速度 10-3000mm/minT型槽宽×槽数（mm） 18×3主电机功率 7.5kW进给电机 X、Z向1.5KW(伺服)，Y向2KW(伺服)最小设定单位 0.005/0.001mm定位精度 0.01mm重复定位精度± 0.005mm工作气压 0.4-0.6MPa机床最大承载重量 400kg机床外形尺寸（长×宽×高） 3060mm×1900mm×2200mm机床重量 4200kg1.3高速雕刻基本参数（选件）高速电主轴转速范围：3000-25000r/min功率： 3KW安装夹头 ER201.4激光切割、雕刻基本参数（选件）1.5.1主轴传动说明主轴运动由主轴伺服电机直接由主轴伺服驱动控制电机轴，通过同步带轮驱动主轴旋转，使传速从200-10000rev/min范围内无级调速。

2018年全国职业院校技能大赛中职组“数控综合应用技术”赛项规程一、赛项名称赛项名称：数控综合应用技术二、竞赛目的本届大赛为适应国家战略性新兴产业、先进制造业发展需要和加快传统产业转型升级的需要，通过竞赛，考察并展示中等职业学校参赛选手对现代制造技术技能水平及与岗位相关的综合职业素养，引领中等职业学校适应行业现状及技术发展趋势，推进专业的教育教学改革，搭建校企合作育人平台，提升社会对职业教育的认可度。

三、竞赛内容通过加工中心与数控车床操作、工艺编制、手工与CAM编程、程序传输、组合加工技术与应用，考察选手机械加工工艺能力、数控编程能力、合理使用加工刀具能力、合理选择加工参数能力，以及运用专业知识均衡处理质量、效率、成本的综合能力，强化选手的安全和环保意识。

比赛根据教育部中等职业学校现代制造技术技能比赛指导方案，紧密联系企业生产实际，参照职业技能鉴定标准中关于中级工的考核要求，组织专家命题。

采用公开试题样题方式，于比赛前两周在职教中心公共邮箱中予以公布。

四、竞赛方式（一）数控综合加工比赛为团体赛。

由3名参赛学生组成一队、每校限报1队。

（二）个人赛主要考核选手对设备、工具使用能力，独立完成比赛工件。

五、竞赛时间安排与流程（一）赛程安排（具体时间另行通知）：1.2018年10月*日，在机电工业学校会议室召开领队和指导教师会议，抽取场次号码。

2.2018年10月*日，选手到各赛点交验工具和熟悉场地。

3.2018年10月*日，上午7:30报到检录，抽取工位号，8:00准时开考。

4.比赛项目时间：240分钟 8:00---12:00（二）竞赛流程：（比赛时间240分钟为裁判长宣布比赛开始至裁判长宣布比赛结束）。

六、竞赛规则（一）参赛资格2018在籍中职学生，不分性别。

原则上参赛学生年龄不超过20岁（即1998年1月1日以后出生），以二年级以上学生为主。

（二）比赛规则1.参赛选手按大赛组委会规定时间到达指定地点，凭参赛证、学生证和身份证（三证必须齐全）进入赛场，并随机抽取工位号。

数控机床装调过程检查卡产品型号: TOM 850A加工中心产品编号:用户:项目负责人:项目实施人:检验:日期: 年月日～年月日目录一光机的装卸及清洗 (4)二光机的检查 (5)三装配过程记录 (6)四通电前准备 (8)五★通电前检查 (9)六机床功能调整过程检查 (16)七防护安装 (19)八空运行检查（标准程序O8008） (20)九机床强切试验 (21)十几何精度复测与检验 (21)十一机床参数优化 (21)十二螺距补偿 (21)十三标准件切削验收（标准圆） (22)十四用户特殊试件切削验收 (22)十五机床参数最终备份 (22)十六机床包装过程检查 (23)十七附录绝对编码器调试 (25)说明：1. 本检查卡应挂在机床上，为控制机床装配调试质量之用，主要由各操作人员记录。

施工中有与要求不符的项目则停止施工，并向生产技术部汇报。

2. 所有项目都应如实填写，不许空白，有数据反映的请填写实测数据，不能用数据反映的请填写检查结果。

3. 本检查卡中检查人的填写由作业组互检时自行填写，检验员的填写由生产技术部负责检验后填写。

4.本卡填写完毕后交生产技术部存档。

施工过程中必须执行的环节1、非零件加工的情况下（包括空运行），往主轴上装、拆刀柄及机床运行时必须在工作台上垫好大于10mm木板后进行，以免损坏工作台。

注意：每天必备的扫尾工作1．每天施工结束后，清理、清扫工作区；工具、量具、零件等不要放在机床上的任何部位。

2．如机床的导轨防护尚未安装，X、Y、Z三轴导轨用抹布擦干净并均匀抹上清洁的润滑油。

3．工作台面用抹布擦干净并均匀抹上清洁的润滑油，用新的完好的中性纸盖好。

4．工作台、主轴箱、中拖板必须停在各坐标轴中间位置，主轴上不能装有刀具，检具。

5．关闭机床电源和总电源。

6．关闭防护门、窗。

一光机的装卸及清洗1.机床卸车：2.机床就位：3.★检查机床：备注：机床卸车时，操作者应按起重机吊装安全操作规程操作；有问题需向生产技术部部长汇报4. 机床清理二光机的检查1、主轴法兰与箱体联接螺钉应牢靠。

装备与自动化55 2021年第2期任 健摘　要：VERICUT软件是计算机模拟和进行数字控制物理运动的功能软件，拥有减少机器碰撞风险的功能，凭借三维模型技术的数字化设计，可以进行数控机床四轴零件的快速创造。

VERICUT软件的仿真加工性能体现在注重接近真实的过程环境中，利用软件模拟开发程序，提高程序虚拟过程的有效性。

此研究利用VERICUT软件建立了完整的四轴数控机床工作状态和仿真控制系统，对整机的加工过程进行了仿真模拟，并检验了四轴加工过程的正确性，以提高整体加工效率和加工精度，为四轴数控机床加工中心的加工作业提供实用的指导。

对成熟的三轴数控机床结构进行改造，并在四轴实际数控中心逼真的仿真环境中测试可能出现的误差，对于提高零件的性能和加工成品率具有重要的现实意义。

关键词：VERICUT软件；四轴数控；加工中心中图分类号：TG659 文献标志码：A 文章编号：2096-3092（2021）02-0055-03VERICUT是由美国公司设计的计算机软件，在机床的仿真、程序的验证优化方面具有同类型软件所没有的优势。

为了对刀具和机床进行保护，提高刀具的使用寿命，加强加工的质量与效率，利用VERICUT软件可以在数控机床零件加工前，完成工作流程和数控程序控制，从而获得正确、精准的数字，控制模拟数控机床的运动，减少实际切削和潜在的碰撞。

这样既保证了实际加工的准确性和合理性，又降低了首批零件调试的风险。

VERICUT计算机软件的主要功能就是模拟功能，可以模拟数控加工、进行尺寸分析、优化切削速度、仿真输出模型和技术文件，用模数控制来引导机床的实际操作，检查碰撞中可能出现的误差，减少机床碰撞的风险，在数控机床生产中具有重要的现实意义。

在VERICUT的应用环境下，建立四轴数控铣床模型，对数控程序进行仿真验证，可实现四轴数控加工仿真及导入管理系统。

基于VERICUT的软件方案，可用于建立四轴数据处理中心的主进程。

机床测试试题测试试题1．沈阳机床CAK61系列都有哪些规格（按加工长度）？2．大连机床生产的普通卧式车床的类别都有哪些（具体到加工长度）？3．国内生产的知名品牌普通车床厂家有哪些（最少指出5个生产厂家）？4．沈阳机床生产的CA6240B/A/1500、CA6166C/A/1500中C代表什么、6代表什么、2代表什么、40和66代表什么、B/A和C/A分别代表什么、1500代表什么？ 5．普通铣床有4中常用规格型号，请写出南通新强机床厂的这四种完整型号？6、Z3150代表的是什么钻床（全称）？7、对比沈阳机床CA6150A/____与大连机床CDE6150A/____技术参数的差异有哪些？8、沈阳机床CA6161A/1500的尾座套筒行程是多少、套筒直径多大？9．大连机床普车CDE6150A/1000的主电机功率是多少千瓦？10．如果河南科技大学通过政府招标采购12台沈阳机床产CA6150A/1000车床，你认为报价多少合适？11．沈阳机床生产的CW系列重型卧式车床都分那些规格型号（含加工长度）？ 12．一般普通铣床_5032的工作台承重是多少？13．中捷普通Z30125钻床主轴转速级数是多少？臂长多少？14．沈阳机床生产的CW系列重型卧式车床B型和C型主轴孔径各是多少？15．大连机床生产的CW系列重型卧式车床分哪些规格型号（含加工长度）？16．沈阳机床生产的CW6163B/1500和CW6193B/1500的主要区别在哪里？17．中捷镗铣床TP_6111B、TP_6111B/2、TP_6111B/3镗床主要区别有哪些？18．大连机床生产CW61125B/3000重型卧式车床主轴孔径多大？承重多少吨？119．中捷镗铣床TP_6111B/2中T、P、_、61、11分别代表什么意思？20．中捷普通Z3080钻床主轴中心线至立柱母线距离范围是多少？21．目前沈阳机床CAK系列数控配有的系统都有哪些（说出5中以上）？22、大连机床平床身数控车床都分哪些大类？23、沈阳机床数控车床回转直径400系列都有哪些规格？24．沈阳机床都有哪些下属分厂？请写出他们的名字25．大连机床生产的普通卧式车床和普通数控车床在职业教育市场竞争中的优缺点你认为有哪些？26．沈阳机床数控车床使用的系统中d、n、s、p各自代表什么系统？27．沈阳机床CAK4085Di和CAK4085Dj有什么区别？28．沈阳机床平床身数控车床都分哪些规格？29．国内知名的生产数控车床的厂家有哪些（请举例5家以上）？30．请详细讲解一下沈阳机床CAK4085Anj的性能参数？31．沈阳机床CAK50系列都有哪些规格？32．请指出沈阳机床CA6136系列车床分几种，该规格型号在大连机床中完整的规格型号各是什么？33．沈阳机床生产的普通卧式车床和普通数控车床在职业教育市场竞争中的优缺点你认为有哪些？34．沈阳机床CAK63系列都有哪些规格？35．沈阳机床售后服务报修电话是多少？36．沈阳机床CAK40-80数控车床的刀方尺寸各是多少？37．就国内生产CW重型卧式车床，你知道的有几家？分别是哪几个厂家？38．数控车床常见的刀架形式有几种？239．沈阳机床平床身数控车床中J和I分别代表什么？40．大连机床CKA6140-6180数控车床的刀方尺寸格式多少？41．请讲解一下数控车床中双速电机和变频电机的区别在哪里？42．回转直径500的数控车床可以选用几寸的液压卡盘？43．数控车床液压尾座在加工过程中主要起到什么作用？44．沈阳机床CAK80系列都有哪些规格？45．中捷普通钻床按钻孔直径共分为几个型号？完整型号分别是什么？46．你了解到的钻床生产厂家有几家？分别是什么（名称）？47．中捷普通Z3050钻床主轴中心线至立柱母线距离范围是多少？48．沈阳机床生产的CW6180B/1500和CW61110B/1500的主要区别在哪里？49．请详细讲解一下给客户刘经理报修沈阳机床CA6140A/1000车床需要用到哪些资料？50．中捷普通Z3050钻床主轴端面至底座工作面距离范围是多少？51．滑座式摇臂钻床主轴钻孔直径63mm、滑座行程4000mm，其这种钻床完整机床型号是什么？其主轴中心线至立柱母线距离最大是多少？最小是多少？52．Z3550代表的是什么钻床（全称）？ 53．沈阳机床生产重型卧式车床CW6180B/3000这个型号中的字母和数字分别代表的含义？54．Z3150钻床主轴中心线至立柱母线距离最大多少？55．如果郑州大学机械传动学院计划采购一批机床，如：50/1000数控车床、50钻床、4228锯床等，让你报计划方案书，你计划做方案书的内容涵盖哪些方面？56．卧式镗铣床根据其主轴直径大小总共分为几类？分别是什么？请列举出来。

螺距误差测定及补偿任务内容螺距误差补偿原理VDF850加工中心螺距误差补偿数控机床以其高效高精度，正在机械制造企业中广泛应用。

目前数控机床的传动机构一般采用传动精度较高的滚珠丝杠，滚珠丝杠在生产制造时由于加工设备的精度和加工条件的变化，丝杠和螺母之间存在着误差，如螺距的轴向误差、螺纹滚道的形状误差、直径误差等。

滚珠丝杠在数控机床上进行装配时，由于采用双支撑结构，使丝杠工作载荷较大时轴向尺寸发生变化造成其螺距误差增大。

滚珠丝杠产生的传动误差在全闭环数控机床中由于检测原件（如光栅尺）检测的是机床运动部件的实际位移，将不会对机床加工精度造成影响；而对于工厂中大量使用的半闭环数控机床而言，丝杠、齿形带等机械传动造成的误差不在反馈原件检测范围内，因此若不对此类误差进行适当修正和补偿，势必影响数控机床的定位精度，造成加工质量的不稳定。

要得到高的运动精度和良好的加工质量，必须采用螺距误差补偿功能，精确测量出丝杠不同位置的误差值，利用数控系统对螺距误差进行自动补偿与修正[1]。

另外，数控机床经过长期使用，由于丝杠磨损，运动精度也会下降。

采用该功能定期检测与补偿，可以延长数控机床的使用寿命，保证加工精度。

一、螺距误差补偿原理螺距误差补偿的基本原理是在某进给轴上利用高精度位置检测仪器所测良出的位置（可作为理论位置用）与机床实际运动位置进行比较，计算出该轴全行程上的误差曲线，并将不同位置的误差值输入数控系统中。

机床在经过补偿的轴上运动时，数控系统会根据该位置的补偿数据，自动对该轴的不同位置进行误差补偿，从而减小或消除该轴该位置的定位误差。

螺距误差补偿分单向和双向补偿两种，单向补偿为补偿轴正反向移动时采用相同的数据补偿；而双向补偿为进给轴正反移动时采用不同的数据进行补偿。

由于数控机床丝杠装配时有多种反向间隙消减措施，而且大部分数控机床除了能够进行螺距误差补偿外，还可以进行反向间隙补偿，所以通常仅采用单向螺距误差补偿。

进行螺距误差补偿时应该注意的几个问题：（1）螺距误差补偿仅对定位精度进行补偿，而对重复定位精度无法补偿，而且对于重复定位精度较低的运动轴，由于无法准确确定某点位置误差，因此螺距误差补偿将不会起到预期目的。