雙主軸雙刀架數(shù)控車床的設(shè)計(jì)制造

1、雙主軸雙刀架數(shù)控車床的設(shè)計(jì)制造狄壽剛 寧夏新瑞長(zhǎng)城機(jī)床，寧夏 銀川 750021摘 要 主要介紹了尾架形式的雙主軸雙刀架設(shè)計(jì)當(dāng)中的幾點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)用途和有關(guān)部件的結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵詞 數(shù)控車床 刀架 尾架 鎖緊多軸復(fù)合加工技術(shù)是近十幾年來(lái)取得迅速開(kāi)展的一項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù)，與常規(guī)機(jī)床相比，有著無(wú)可比較的優(yōu)點(diǎn)，其中高效率，高精度是其最大特點(diǎn)。國(guó)外機(jī)床廠都有其成熟產(chǎn)品，最近我廠為南京依維柯車橋分廠設(shè)計(jì)了一種機(jī)床用于加工汽車后橋殼。 1 機(jī)床特點(diǎn)和用途雙主軸雙刀架數(shù)控車床，系雙刀架兩軸聯(lián)動(dòng)，半閉環(huán)控制數(shù)控車床。兩個(gè)刀架分別布置在機(jī)床上組導(dǎo)軌的兩端，可對(duì)工件的兩端同時(shí)加工。主軸與尾架都安裝卡盤，左右兩端撐橋殼內(nèi)孔

2、一次完成零件加工，尾架無(wú)動(dòng)力與卡盤一起隨動(dòng)。兩刀架的X軸和Z軸的編碼器均采用絕對(duì)值編碼器，機(jī)床永遠(yuǎn)記得它的零位，省去了回零操作，從而消除了因回零誤差而引起的加工誤差。 主機(jī)采用臥式床身，傾斜導(dǎo)軌，剛性強(qiáng)，排屑性能好。數(shù)控系統(tǒng)采用日本FANUC產(chǎn)0TTD系統(tǒng)或18i系統(tǒng)，主傳動(dòng)系統(tǒng)采用p60交流主軸伺服電機(jī)，可實(shí)現(xiàn)恒線速切削。X、Z軸驅(qū)動(dòng)采用FANUC產(chǎn)型交流伺服電機(jī)。驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，定位精度高，動(dòng)作穩(wěn)定可靠。機(jī)床的兩個(gè)刀架上都裝有一個(gè)進(jìn)口DUPLOMATIC產(chǎn)SM-H-20-8-/2型八位伺服刀臺(tái)，該刀臺(tái)剛性強(qiáng)，轉(zhuǎn)位快，性能穩(wěn)定可靠。 每個(gè)刀盤上分別裝有一個(gè)軸向檢測(cè)裝置。它被用來(lái)在加工前對(duì)被加工零

3、件某一部位的軸向位置進(jìn)行檢測(cè)，機(jī)床將這一點(diǎn)作為新的Z軸相對(duì)座標(biāo)原點(diǎn)。使用這一功能，才使某些零件的加工成為可能。如某些汽車后橋殼體的長(zhǎng)度公差大到4mm，而兩端加工部位的軸向尺寸要求到兩段法蘭盤的距離為一特定的長(zhǎng)度，根據(jù)這一要求，只有采用帶軸向檢測(cè)裝置的數(shù)控機(jī)床加工才能成為現(xiàn)實(shí)。 本機(jī)床采用機(jī)、電、液一體化和全封閉防護(hù)設(shè)計(jì)，布局合理，造型美觀大方，操作維修方便。機(jī)床最小加工直徑50mm(卡盤直徑254 時(shí)，最大加工直徑360mm，最大工件長(zhǎng)度2220mm，中間部位不能車削的長(zhǎng)度900mm。 本機(jī)床主要適用于大中型汽車后橋殼體兩軸端的高效高精度車削加工。加工時(shí)工件支承在頭架和尾架之間，卡盤采用浮動(dòng)卡

4、，工件夾持在頭尾架的兩卡盤上，兩刀架分別對(duì)零件的兩端進(jìn)行同時(shí)加工當(dāng)兩端均采用卡盤卡緊時(shí)，卡持部位不能加工。2 機(jī)床主要部件的結(jié)構(gòu)說(shuō)明2.1 主軸箱 圖2是主軸箱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，主軸由P60/1500低速型主軸電機(jī)通過(guò)多聯(lián)三角皮帶，帶動(dòng)主軸三角帶輪旋轉(zhuǎn)，從而使主軸獲得20r/min-680r/min的轉(zhuǎn)速，主軸180r/min以上為恒功率區(qū)，180r/min 以下為橫轉(zhuǎn)矩區(qū)。主軸編碼器由裝在主軸上的同步齒形帶輪通過(guò)齒形皮帶帶動(dòng)與編碼器同軸安裝的同步齒形帶輪旋轉(zhuǎn)，由于兩同步帶輪的齒數(shù)相同，從而保證編碼器與主軸同步旋轉(zhuǎn)。主軸的前后軸承由螺母緊固,由于主軸軸承的預(yù)負(fù)荷是出廠時(shí)配好的，因此，螺母1的松緊對(duì)軸承

5、的精度和剛性不會(huì)有多大影響。故此，螺母1要擰緊。螺母緊固后一定要擰緊螺母的鎖緊螺釘，防止螺母在高速回轉(zhuǎn)時(shí)松動(dòng)。螺母2用于緊固主軸三角皮帶輪。圖中的卡盤油缸連接盤用于安裝標(biāo)配的卡盤油缸。用戶要安裝不同型號(hào)和不同規(guī)格的卡盤油缸時(shí)須改變此連接盤。2.2 尾架參見(jiàn)圖3 尾架芯軸前軸承為雙列圓柱滾子軸承，它的軸向過(guò)盈量由調(diào)整墊來(lái)調(diào)整，后軸承采用NSK產(chǎn)角接觸球軸承，芯軸前后軸承緊固螺母必須擰緊，并用螺母瑣定螺釘瑣定。尾架體前端裝的瑣緊環(huán)，用來(lái)調(diào)節(jié)尾架體與套筒之間的間隙，以提高套筒的剛性和使用壽命。 尾架套筒的伸出，退回由油缸驅(qū)動(dòng)，用腳踏開(kāi)關(guān)操縱，并在電氣系統(tǒng)中設(shè)定與機(jī)床主軸互鎖，即主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，踏尾架操縱

6、腳踏開(kāi)關(guān)套筒并不退回油缸供油壓力在1-2.5Mpa內(nèi)可調(diào)。套筒的伸出長(zhǎng)度可通過(guò)套筒行程限位螺釘來(lái)調(diào)整。尾架芯軸頭部為A6號(hào)，芯軸錐孔為莫氏6號(hào)，尾架既可裝卡盤也可裝頂尖。套筒潤(rùn)滑為集中自動(dòng)潤(rùn)滑。 2.3 左、右刀架 參見(jiàn)圖4左、右刀架的結(jié)構(gòu)原理相同，兩者成對(duì)稱布置為右刀架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖該刀架中的刀臺(tái)選用DUPLMATIC產(chǎn)SM-H-20-8八位伺服刀臺(tái)。該刀臺(tái)剛性強(qiáng)，轉(zhuǎn)位快，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠。左、右刀架的刀盤有個(gè)裝刀位置，但只能裝把刀，第一位裝有軸向檢測(cè)裝置，軸向檢測(cè)裝置由測(cè)頭，傳送器，接收器，保險(xiǎn)桿，觸桿等組成。軸向檢測(cè)裝置被用來(lái)在加工前對(duì)被加工零件的某一部位的軸向位置進(jìn)行檢測(cè)，機(jī)床將這一點(diǎn)作為新的Z

7、軸相對(duì)座標(biāo)原點(diǎn)，這一功能使某些零件的加工成為可能。2.4 馬波斯測(cè)頭馬波斯測(cè)頭的具體使用方法，調(diào)用程序如下：O1234M9000 (執(zhí)行O9000程序，進(jìn)行工件測(cè)量)T0808 (執(zhí)行正常的零件程序G00 X Z (填入值M30O9000G28 U0. W0. 返回參考點(diǎn)G98 G00 X-50.0 Z-600.0 X、Z可根據(jù)實(shí)際值設(shè)定，以下相同)G31 Z-650.0 F100 測(cè)量當(dāng)前工件G00 Z-600.0 測(cè)量完成返回M9001 執(zhí)行數(shù)據(jù)處理G99 轉(zhuǎn)換為每轉(zhuǎn)進(jìn)給模式M99O9001G65 H01 P#501 Q#998; (Z軸當(dāng)前測(cè)量的值賦給#501)G65 H03 P#502

8、 Q#501 R#500; (#501-#500(基準(zhǔn)工件設(shè)定值)差值賦給#502)G65 H22 P#503 Q#502; (#502取絕對(duì)值賦給#503)G65 H85 P10 Q#503 R#504; (假設(shè)#503的值#504的值，那么執(zhí)行N0010程序)G50 W#502 (將參考點(diǎn)偏移M99;N0010G65 H99 P10; (產(chǎn)生510號(hào)用戶報(bào)警，說(shuō)明測(cè)頭故障或工件超 出測(cè)量范圍)3 機(jī)床的關(guān)鍵技術(shù) 此機(jī)床的加工特點(diǎn)是以橋殼內(nèi)孔為基準(zhǔn)，主軸與尾架都要撐零件內(nèi)孔，尾架采用了可回轉(zhuǎn)主軸形式，可安裝液壓卡盤，并且尾架要可編程移動(dòng)(因?yàn)榱慵拈L(zhǎng)短需要用尾架的移動(dòng)來(lái)調(diào)整)，因此尾架的設(shè)計(jì)

9、是本機(jī)床的關(guān)鍵技術(shù)。尾架主軸 尾架本身只能安裝頂尖，如何安裝卡盤油缸，只有把尾架芯軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成主軸結(jié)構(gòu)，便可解決。如前軸承采用進(jìn)口雙列圓柱滾子軸承，后軸承采用進(jìn)口角接觸球軸承背靠背組合，前后軸承精度靠背帽來(lái)調(diào)整，主軸精度靠漲緊套來(lái)調(diào)整如圖5所示 3.2 尾架的移動(dòng)和鎖緊 尾架的移動(dòng)采用可編程控制，尾架的移動(dòng)現(xiàn)有兩種方式:一是伺服電機(jī)帶動(dòng)絲杠傳動(dòng)，絲杠螺母與尾架體相聯(lián)，定位精度高；另外一種是液壓缸推動(dòng)活塞桿運(yùn)動(dòng)，液壓缸與尾架體相聯(lián)，位置定位靠行程開(kāi)關(guān)控制。第一種方式要求數(shù)控系統(tǒng)較高控制多個(gè)軸，絲杠的精度要求高由專業(yè)廠家制造,因此這種方式本錢很高。第二種方式數(shù)控系統(tǒng)比第一種方式少控制一個(gè)E軸，系統(tǒng)本錢低，另外液壓缸有標(biāo)準(zhǔn)，廠家制造加工簡(jiǎn)單，所以第二種方式本錢低。因此本機(jī)采用由液壓缸帶動(dòng)。尾架鎖緊采用液壓鎖緊由a面靠鑲條鎖緊，b面靠假設(shè)干個(gè)液壓柱鎖緊，在移動(dòng)尾架前須先確認(rèn)尾架鎖緊油缸處于松開(kāi)位置。尾架a向調(diào)整通過(guò)調(diào)整鑲條的左右位置實(shí)現(xiàn)，b向調(diào)整通過(guò)調(diào)整尾架壓板上下位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。為保護(hù)機(jī)床并保證尾架移動(dòng)位置的準(zhǔn)確，尾架上裝有三觸點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)。 如圖6