立式数控床身铣床说明书.docx
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立式数控床身铣床说明书
XH716D立式加工中心
XK716D立式数控床身铣床
使用说明书
工作台面宽度650毫米
工作台面长度1400毫米
出厂编号
中华人民共和国
汉川机床有限责任公司
警告用户！
一、严禁带电维修本机床！
二、严禁在本机床周围摆放易燃易爆物品！
三、本机床严禁雨淋和暴晒！
四、必须认真阅读使用说明书，严格按使用说明书正确安装、调试和操作！
五、安全操作！
六、若用户单位为三相五线制电源，则应把《使用说明书·电气部分》的电器原理图第1页中标记为“＃”的导线拆除！
七、若其它介绍本系列机床的资料与本机附件箱的相关文件不符时，以本机附件箱的相关文件为准。
目 录
（有关刀库内容仅适用XH716D）
1概述…………………………………………………………3
1.1机床的外观图……………………………………………3
1.2机床的用途………………………………………………3
1.3机床的性能特点…………………………………………3
2机床规格……………………………………………………7
2.1基本规格和选用项目……………………………………7
2.2主轴输出特性……………………………………………10
3机床原理……………………………………………………17
3.1 机床传动系统……………………………………………17
3.2 机床气液原理……………………………………………19
4机床结构……………………………………………………20
4.1基础大件…………………………………………………20
4.2主轴传动结构……………………………………………22
4.3伺服轴传动结构…………………………………………25
5 安装…………………………………………………………25
5.1安装条件…………………………………………………25
5.2机床地基与水平调整……………………………………27
5.3起吊与安装………………………………………………29
5.4清洗与加油………………………………………………31
6试车…………………………………………………………31
7 机床的润滑与维修…………………………………………32
7.1机床的润滑………………………………………………32
7.2机床的维修………………………………………………33
1．概述
1.1机床的外观图：
如图1.1、图1.2、图1.3所示，XH716D立式加工中心和XK716D立式数控床身铣床均由床身、滑座工作台、立柱、主轴箱、电气控制、全封闭护罩等部件组成。
1.2机床的用途:
XH716D和XK716D是工作台不升降，十字滑座型的中小型机床。
它们均可以进行纵向、横向、垂直三个坐标的行程，可以实现直线和圆弧插补的连续控制运动。
数控系统主配FANUC-0iMc或SIEMENS-802D或FANUC-0iMateMC，可供用户选择。
它们均可以实现三坐标联动控制,工件在一次装夹后可自动连续地完成铣、钻、镗、铰、攻丝等多种工序的加工。
该机床适用于中小型精密复杂的板件，盘件、箱体件，壳体件及模具加工。
XH716D和XK716D是为适应现代制造技术的要求和发展而设计制造的。
1.3机床的性能特点:
1.3.1强力切削：
动力的一种传递形式是动力从宽频调速主轴电机，经同步齿形带传到主轴，主轴转速恒功率范围宽，低转速的扭矩大，机床的主要构件刚度高，可进行强力切削。
动力的另一种传递形式采用电主轴（选项）。
电主轴应用在数控机床的实质是缩短了主传动的传动链，减少了传动误差和机床的噪音，对于XH716D、XK716D而言，主轴的输出扭矩进一步加大。
本系列机床均对主轴轴系进行了强力冷却（主轴最高转速为8000转／分时的冷却装置为冷却油箱，10000转／分及以上时的冷却装置为油温控制器，油温控制器亦可作为主轴为8000转／分时的选项），因此，机床运转时噪声低、振动小、热变形小
图1.1机床的外观图（主视图）
1主轴箱部2机床管路部3立柱部4机床控制部5刀库部6冷却油箱部7全封闭护罩部8滑座工作台部9冷却液箱部10排屑器部（选项）
图1.2机床的外观图（俯视图）
11地脚螺钉部12床身部
图1.3机床的外观图（左视图）
1.3.2高速定位：
FANUC公司或SIEMENS公司产的交流伺服电机，与丝杠弹性联接，丝杠采用日本NTN公司生产的丝杠专用轴承支撑，X、Y、Z三个坐标的导轨副均采用国外或台湾的精密线性滑轨副。
其导轨副之间摩擦方式为滚动摩擦，摩擦系数小、动静摩擦力差值小，因此可以使机床实现20米/分的快速定位，又能实现低速无爬行，从而达到X、Y、Z三坐标的运动伺服灵敏，跟踪误差减小，从而使定位精度及重复定位精度和加工精度大大提高。
1.3.3随机换刀（仅对XH716D而言）:
自动换刀装置结构简单，换刀可靠，整个装置安装在立柱上，不影响主轴箱的移动速度，随机换刀由控制系统管理。
1.3.4自动排屑（选项）：
当生产节奏快、批量大时，本系列机床配置的自动排屑器可供用户选用，可大大减轻操作者的劳动强度。
1.3.5全闭环控制（选项）:
为了满足部分用户需求，本系列机床设计有全闭环控制，可供用户选择。
1.3.6全封闭式安全防护:
机床外围采用了全封闭式安全防护罩,使加工过程中的冷却液和铁屑得到安全充分的回收。
1.3.7机电一体化:
机床设计采用了机电一体化结构。
操作台安装在机床右前方全封闭护罩上，前置冷却水箱或排屑器，机床右侧的冷却油箱或油温控制器以及立柱右侧的气路控制柜均简化了搬运和安装，减少了占地面积。
2.机床规格
2.1基本规格和选用项目：
2.1.1基本规格：
工作台外形尺寸 650×1400毫米
工作台梯型槽数×宽度 4×22毫米
工作台左右行程（Ｘ轴） 1200毫米
工作台前后行程（Ｙ轴） 630毫米
主轴箱上下行程（Ｚ轴） 700毫米
主轴端面至工作台面距离 127～827毫米
工作台承重1500公斤
主轴锥孔 ISO№40
主轴转速范围
配SIEMENS或FANUC－0iMA或北科主轴电机时60～8000转／分
配FANUC－0iMC或FANUC－0iMateMC主轴电机时60～7000转／分
配电主轴时60～12000转／分
主轴电机
配FANUC－0iMA主轴电机时：
型号：
α12
转速:
8000转／分
额定功率：
11／15千瓦
配FANUC－0iMC主轴电机时：
型号：
α12/7000i
转速:
7000转／分
额定功率：
11／15千瓦
配FANUC－0iMate主轴电机时：
型号：
β12/7000i
转速:
7000转／分
额定功率：
11／15千瓦
配SIEMENS-802D主轴电机时：
型号：
1PH7131
转速:
8000转／分
额定功率：
11／15千瓦
配北科主轴电机时：
型号：
CTB-4011ZCⅡ-B5
转速:
8000转／分
额定功率：
13.1／15千瓦
配电主轴时：
转速:
10000转／分
额定功率：
15千瓦
三坐标伺服电机（Z轴均带抱闸）
配FANUC－0iMA电机时：
型号：
α22
额定扭矩：
22牛米
转速:
2000转／分
配FANUC－0iMB电机时：
型号：
α22／3000i
额定扭矩：
22牛米
转速:
3000转／分
配FANUC－0iMate电机时：
型号：
β22/2000is
额定扭矩：
22牛米
转速:
2000转／分
配SIEMENS-802D电机时：
型号：
1FK6083
额定扭矩：
16牛米
转速:
2000转／分
快速移动速度 20米/分
三个坐标的进给速度1～8000毫米／分
滚珠丝杠尺寸φ40×10毫米
刀柄形式 MAS403（日本BT标准）或
ANSIB5.50（美国CT标准）
最大刀具尺寸 φ100×350毫米
最大刀具重量 8公斤
定位精度 X：
0.020毫米Y、Z：
0.016毫米
重复定位精度 X：
0.012毫米Y、Z：
0.010毫米
气源 0.5～1MPa（300升/分）
约5～7大气压
机床重量 9000公斤
机床外形（长×宽×高） 350×300×270厘米
（用户选配排屑器时500×300×270厘米）
2.1.2选用项目：
表2.1中所提供的读数表杆、主轴表杆、主轴堵头、检棒供用户选择。
如果用户在机床安装试车时需要试加工零件则需选用无扁尾莫氏圆锥孔刀柄、拉钉和莫氏锥柄立铣刀各1件方可。
表2.1用户选用附件一览表
名称
型号
备注
读数表杆
HCBT40XG
仅用于选择日本BT标准的用户
主轴表杆
HCBT40ZG
主轴堵头
HCBT40ZD
检棒
HCBT40JB
无扁尾莫氏圆锥孔刀柄
40BT－MW2-60
拉钉
MAS.403／P40T-1
读数表杆读数表杆
HCCT40XG
仅用于选择美国CT标准的用户
主轴表杆
HCCT40ZG
主轴堵头
HCCT40ZD
检棒
HCCT40JB
无扁尾莫氏圆锥孔刀柄
40CT－MW2-60
拉钉
ANSIB.50/SP-1265
莫氏锥柄立铣刀
φ20/GB1106-58
2.2主轴输出特性:
2.2.1当选用FANUC-0iMA主轴电机时，主轴输出特性曲线见图2.1。
2.2.2当选用FANUC-0iMB主轴电机时，主轴输出特性曲线见图2.2。
2.2.3当选用FANUC-0iMate主轴电机时，主轴输出特性曲线见图2.3。
2.2.4当选用SIEMENS-802D主轴电机时，主轴输出特性曲线见图2.4。
2.2.5当选用北科主轴电机时，主轴输出特性曲线见图2.5。
2.2.6当选用电主轴时，主轴输出特性曲线见图2.6。
图2.1配FANUC－0iMA主轴电机时的主轴输出特性曲线
图2.2配FANUC－0iMB主轴电机时的主轴输出特性曲线
图2.3配FANUC－0iMate主轴电机时的主轴输出特性曲线
图2.4配SIEMENS主轴电机时的主轴输出特性曲线
图2.5配北科主轴电机时的主轴输出特性曲线
图2.6配电主轴时的主轴输出特性曲线
3机床原理
3.1机床传动系统：
3.1.1主传动：
当采用交流主轴电机时，机床传动系统图3.1。
机床主轴的动力来自装在主轴箱上的交流主轴电机1，经一对同步齿形带轮2和3，将动力传至主轴，从而使主轴获得60~8000rpm（配FANUC－0iMB或0iMate时为60~7000rpm）无级转速。
当采用电主轴时，其主轴电机和主轴制作成一体，详见下述。
图3.1机床的传动系统
3.1.2伺服运动（见机床传动系统图3.1）
主轴箱升降，工作台纵向移动，滑座横向移动，分别通过各坐标轴的交流伺服电机和联轴节带动滚珠丝杠，获得各自的运动。
传动元件及滚动轴承详见表3.1。
表3.1传动元件及滚动轴承一览表
序号
名称
规格参数与型号
材料
数量
1
主轴电机
1
2
带轮
M=5Z=58
45
1
3
带轮
M=5Z=58
45
1
4
轴承
7012CDB/GLP4
1组
5
轴承
7014CDBT/GLP4
1组
6
主轴
38CrMoAlA
1
7
交流伺服电机
1
8
弹性联轴节
1
9
丝杠专用轴承
30×62×15（双联）精度等级P4
1组
10
交流伺服电机
1
11
弹性联轴节
1
12
丝杠专用轴承
30×62×15（双联）精度等级P4
1组
13
滚珠丝杠
GQ40×10-D4
1
14
滚珠丝杠螺母
1
15
丝杠专用轴承
30×62×15（双联）精度等级P4
1组
16
丝杠专用轴承
30×62×15（双联）精度等级P4
1组
17
滚珠丝杠螺母
1
18
滚珠丝杠
GQ40×10-D4
1
19
丝杠专用轴承
30×62×15（双联）精度等级P4
1组
20
滚珠丝杠螺母
1
21
滚珠丝杠
GQ40×10-D4
1
22
丝杠专用轴承
30×62×15（双联）精度等级P4
1组
23
弹性联轴节
1
24
交流伺服电机
1
注：
对于电主轴来说，上表中前三种零件是不存在的，主轴轴承的型号是不一样的，其型号为：
前轴承：
70×110×20×4／XC7014C.T.P4S.QBC
后轴承：
60×95×18×2／XC7012C.T.P4S.DBL
3.1.3刀库运动
本机床标准配置为机械手，刀库容量为24把。
有关刀库运动详见台湾吉辅公司的《BT4024D3使用说明书》（选用BT40主轴时）或《CT4024D3使用说明书》（选用CT40主轴时）。
（机床结构中有关刀库内容也做同样处理，下文不再说明）
用户亦可选用斗笠式刀库，刀库容量为20把。
装箱单上带有相关说明书，请参阅之，在此不在邀述。
3.2机床气液原理：
3.2.1气液系统原理
本机床的气液原理见图3.2，本机床采用压缩空气给主轴吹气，保持主轴锥孔清洁，并且给换刀装置提供动力，气路系统主要包括过滤减压阀，气缸、电控三位五通阀、常闭二通阀等部件。
主轴的松夹刀也由气压提供动力，气压系统主轴由电磁阀和气缸组成。
换刀装置动作顺序详见台湾吉辅公司的《BT4024D3使用说明书》（选用BT40主轴时）或《CT4024D3使用说明书》（选用CT40主轴时）。
3.2.2油温控制器（主轴最高转数大于10000rpm时选用）
当机床接通电源后,恒温油箱油泵启动,黄色指示灯亮,油路开始循环,当主轴长时间高速旋转时使油温升高,恒温油箱的制冷系统自动接通进行冷却，此时绿色指示灯亮，当制冷系统使油温降低后，制冷系统自动断开，绿色指示灯灭。
机床出厂时，一般将恒温油箱恒温油箱恒温油箱面板上的调节旋纽调至零位,即意思为:
主轴箱里的循环油温度高于室温冷却系统接通，低于室温冷却系统不工作。
图3.2机床的气液原理图
4机床结构概述
4.1基础大件：
全部基础大件均采用优质灰铸铁，树脂砂铸造工艺铸造，铸件致密，性能优良。
工作台，滑座、床身、立柱及主轴箱均采用对称设计，根据动力学分析，进行合理的布筋，从而保证其具有良好的抗扭曲和抗弯曲能力，同时具有良好的精度稳定性。
立柱紧固在床身后端，立柱内装有一套主轴箱重量平衡装置，主轴与平衡锤的重量约为1:
1，立柱上的交流伺服电机带有制动器，使机床的使用更加安全、可靠。
工作台部由工作台和下滑座组成。
工作台上有四条T型槽，机床最前面的T型槽为基准T型槽。
机床的工作台尺寸见图4.1。
图4.1工作台尺寸图
4.2主轴结构
4.2.1高速主轴：
高速主轴的结构如图4.2所示。
机床采用安装式主轴结构。
主轴2用前轴承5（成组三联向心球轴承）和后轴承9（成对双联向心球轴承）支承，前轴承通过法兰盘1预紧，后轴承则通过螺母预紧，主轴前后轴承均用油脂润滑，动力是通过皮带轮10经键11传入主轴的，主轴锥孔中装有夹头4，碟形弹簧7通过拉杆8带动夹头4拉紧刀具，刀具松开由松刀气缸的活塞向下移动，顶动拉杆8使夹头4松开刀具。
4.2.2电主轴（选配）：
电主轴的原理类似于三相异步电动机,图4.3是电主轴的结构。
从图中可以看出，电机的转子8是空心的，它固定在主轴5上，电机的定子6固定在主轴大套9上。
主轴是内置编码器，主轴的旋转信号是通过A、B两相感应环12和Z相感应环14及传感器13反馈到系统内的。
电机的定子、转子、感应环、传感器均是国内外著名主轴电机厂家生产的专用件。
电主轴在立加、数控铣上的安装方式与高速主轴一样，主轴5用前轴承2（成对四联主轴专用轴承）和后轴承11（成对双联主轴专用轴承）支承，前轴承通过法兰盘1和螺母4预紧，后轴承通过螺母15预紧。
主轴的前后轴承均是通过油脂润滑的。
电机的定子带有制冷套，主轴轴承通过冷却油箱或油温控制器的冷却油循环，带走热量，使主轴在低温下获得高转速。
从而保证主轴在高速下运转的稳定性和可靠性，利于强力和高速切削。
主轴系统的松刀结构与高速主轴一样，在此不在叙述。
图4.2高速主轴结构图
图4.3电主轴结构图
4.3伺服轴传动结构：
X轴传动结构图如图4.4所示。
电机1固定在支座上，弹性联轴器3将电机轴与滚珠丝杠相联接，滚珠丝杠由轴承7，轴承11支承，螺母5、12拧紧，使滚珠丝杠不能轴向窜动。
卸电机时，只要将螺钉2卸下，螺钉4松开即可将电机拿下。
Y、Z轴传动结构同X轴。
5安装
5.1安装条件：
5.1.1电源条件：
5.1.1.1电压:
要求输入电压为AC380V、+10%，-15%；50HZ±1HZ；3相，若电网电压与要求不符时，用户必须自行对电源电压进行处理。
5.1.1.2最大电源容量:
50KVA
5.1.1.3机床总电源接入电源柜底板的端子板XL1上，电源端子为L1、L2、L3、N、3PE（PE为地线）。
在机床通电前，必须使用相序表，按图5.1检查电源相序，相序表应顺时针回转。
（机床出厂时默认接法为三相四线制电源进线。
若用户单位为三相五线制
图4.4伺服轴的传动结构
电源，则应把《使用说明书·电气部分》的电器原理图第1页中标记为“＃”的导线拆除）。
5.1.2气源条件：
气源要求，联接、压力调节（见图5.2）
气源流量：
300升/分
气源压力：
0.5～1Mpa（5～10公斤/厘米2）
打开立柱左侧、刀库支架下方的气路柜门，其内有一个气动三联件,对松刀及工作台吹气用的压缩空气进行过滤并调整压力,其输入端应用内径为8毫米的软管连接,并为刀库提供动力源。
图5.1电源接线
图5.2气源联接与压力调节
5.1.3环境条件:
数控系统中过高的温度或湿度可能引起控制机构的失灵。
同样温度过低，会使气动装置中的水受冻而损坏装置。
建议在以下环境条件下使用机床
环境温度5°～40℃
最大温度变动1.1℃/分
相对湿度75%以下，短时间内最大湿度95%。
5.2机床地基与水平调整：
机床地基必须坚固的混凝土地基，为了承受强力切削，地脚螺钉埋在混凝土地基内，使用调水平螺钉使工作台在Ｘ、Ｙ方向上均保持水平。
然后用螺母将地脚螺钉和调水平螺钉紧固。
机床水平调整见图5.3。
图5.3机床水平调整
机床地基位置图见图5.4。
地基图周边点划线及相关尺寸示意的是机床周边与地脚螺钉孔的极限尺寸。
图5.4机床地基图
5.3起吊与安装：
5.3.1起吊：
床身上有四个吊运孔，用二根φ90×2500毫米的钢棍，一根插入床身前部的孔内，一根插入床身后部的孔内，用缆绳吊机床，钢棍和缆绳的承载能力不能小于9000公斤，起吊时应在机床上端将缆绳撑开以防止弄坏机床、气路柜和刀库罩壳等。
5.3.2除去机床支撑与紧固件：
机床安装在地基上的十块垫铁上（见安装地基图5.3），抽出两根Ф90mm起吊钢管，拆掉运输紧固件（参见“机床运输紧固图5.5）。
注意：
机床开车前，必须要拆掉全部支撑紧固件！
图5.5机床运输紧固图
取下支撑紧固件的顺序是：
（1）取下防止主轴箱平衡重锤摆动的木块，可从立柱顶面的孔取出。
（2）将主轴箱往上移动（即Z轴正向移动），拆下主轴箱与工作台之间的支撑木块①。
（3）将主轴箱往下移动（即Z轴负向移动），取下支撑平衡重锤的两根钢管（在气路柜的下方的立柱上）。
（4）拆下紧固工作台与滑座的紧固板②。
（5）拆下滑座与床身的紧固板③。
5.3.3安装:
首先调整机床安装水平。
机床的安装水平是用垫铁来调整的，用读数至少为0.02/1000的水平仪来测量。
各运动部件均处于行程的中间位置，在工作台中央纵向和横向放置水平仪，水平仪在纵向和横向的读数均不超过0.03/1000。
（1）安装X轴电机及滑座导轨护罩支架（注意应按标签所示位置安装支架，支架安装好后应撕下标签，参见5.6），接好行程开关电线，然后将滑座导轨防护罩分别安装在工作台两侧（注意滑座与工作台之间均有一层橡胶垫）。
（2）将滑座前后与床身之间的导轨防护罩安装好。
（注意滑座前后与床身之间均有一层橡胶垫）。
图5.6滑座支架的装配
（3）将液压柜放置在图1.2所示的位置上，接好进出油管（油管上有相应的标签，安装好后应撕下标签）。
（4）安装好全封闭护罩，连接电柜与NC操作箱的电线（有关接线的详细情况请参阅本机床的《使用说明书·电气部分》）。
（5）将冷却水箱或排屑器放置在图1.2所示的位置上，接好进出油管。
5.4清洗与加油：
5.4.1清洗防锈油:
清洗主轴孔，X、Y、Z轴各导轨面，工作台表面等防锈油。
5.4.2加油：
（1）在床身左侧后方的冷却油箱中加入10号变压器油至油标处（主轴最高转数为8000rpm时）。
（2）当用户选配电主轴或要求主轴最高转数大于10000rpm时，在油温控制器中，加入10号变压器油至油标处（此项为选项）。
（3）当用户选配ZF减速器时，在油温控制器中加入ZF减速器本身推荐采用的油品ISOVG32（相当于我国的L－FC32轴承油）至油标处（此项为选项）。
（4）根据加工件的要求，在床身前端的冷却液箱或排屑器中加入冷却液或矿物油至油标处。
（5）在增压缸中加入L－HM22液压油,通常每三个月需加油一次，每次加至油杯容积的4／5。
（6）在《集中稀油润滑装置使用说明书》的要求在自动润滑站中加入L－HG32液压导轨油至油标标记处。
接通电源，并将工作台、下滑座、主轴箱等移动部件分别置于各行程的中间位置，对机床的安装水平进一步进行精调。
6试车
在机床加工面的防锈油已擦试，全部油箱均已加到油位，通过学习《使用说明书》，了解机床的结构及注意事项，将机床各部已调整完毕后，可以用电子手轮将各坐标轴手动移动，检查有无阻滞或者其它不正常现象，并将故障消除。
当各部件经手动检查确定正常无误后，可以用手点动电机，检查机动是否正常，检查各坐标轴上的行程开关是否牢固，不应有松动现象，当各运动部件开到机床两端极限位置时应压住开关，检查确定无误后，将各坐标轴返回零点（注：
在每次接电源时必须使各坐标返回一次零点），然后开动主电机，使主轴从最低转速按下面主轴试行转速顺序转到主轴允许的最高转速，每种转速最少运转5分钟,运载过程中检查冷却油箱或油温控制器是否运转正常，检查立柱右侧两油管是否有循环油流动。
在通过上述试运行并检查各部均正常后，方可投入正式使用。
主轴试行转速顺序是：
60、120、400、800、1500、3000、4500、6000、7000、8000（转／分）
7机床的润滑与维修
7.1机床的润滑：
本机床的各导轨副和滚珠丝杠副均采用稀有润滑。
床身右侧后方有一个自动稀油润滑装置，通过润滑装置经润滑管路、定量分配器将润滑油送至各润滑点。
自动润滑站要
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