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高架式五軸車銑加工中心的設(shè)計(jì)

來源:數(shù)控機(jī)床市場

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所屬頻道:新聞中心

關(guān)鍵詞:五軸車銑 車銑加工 數(shù)控機(jī)床

        面對我國航空、航天、核電、風(fēng)電、船舶等國家重點(diǎn)領(lǐng)域的重大工程項(xiàng)目對關(guān)鍵加工裝備的迫切需求,發(fā)展大型、重型高檔數(shù)控機(jī)床成為必然,高架式五軸車銑加工中心就是為此而設(shè)計(jì)的。車銑復(fù)合加工技術(shù)是集高速切削和銑削技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)而發(fā)展起來的先進(jìn)切削技術(shù),而該高架式五軸車銑加工中心正是運(yùn)用車銑加工這種新的加工方法,在大型回轉(zhuǎn)體的高速切削及弱剛度回轉(zhuǎn)體的精加工中有其獨(dú)特的優(yōu)勢。在此車銑加工中心上可完成車削、銑削、鉆鏜等復(fù)雜工序加工,提高設(shè)備利用率和加工效率,解決了大型回轉(zhuǎn)體類零件尤其是內(nèi)表面具有矩形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的大型薄壁回轉(zhuǎn)體類零件的高速車銑加工問題。

      1. 機(jī)床結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

      1.1 機(jī)床結(jié)構(gòu)

      基于現(xiàn)有大型薄壁回轉(zhuǎn)體類零件,尤其是內(nèi)表面具有矩形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的大型薄壁回轉(zhuǎn)體類零件的特點(diǎn),選擇了新的工藝路線———高速車銑技術(shù)。具有高速銑削一切優(yōu)點(diǎn)的高速車銑比單純的車或銑能提高效率5-10倍。本機(jī)床采用高架式橫梁移動框架結(jié)構(gòu),用于實(shí)現(xiàn)X、Y、Z 三軸的高速移動,設(shè)置雙擺動式銑削頭,既可以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的車削功能,又可以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的銑削功能,并配備有鏈?zhǔn)降稁旒盎剞D(zhuǎn)直徑為4M的立式回轉(zhuǎn)工作臺。

      具體結(jié)構(gòu)構(gòu)成如下:回轉(zhuǎn)工作臺U 設(shè)置在工作臺底座上,并通過安裝在工作臺底座側(cè)面的直流調(diào)速電動機(jī)4和齒輪變速箱5驅(qū)動;設(shè)置有2個前后方向布置的X軸導(dǎo)軌座1,它們分別通過導(dǎo)向鍵和螺栓與3個底座3 固定,其上各安裝有X 軸滾動導(dǎo)軌29:Y軸后橫梁8 和Y軸前橫梁9 通過導(dǎo)向鍵和螺栓固定成一體(簡稱為Y軸橫梁),該橫梁水平方向布置,并安裝在2個X軸滾動導(dǎo)軌上面,由X軸伺服電動機(jī)通過布置在X軸導(dǎo)軌座中央的X軸滾珠絲杠33 帶動其前后運(yùn)動;Y軸后滑鞍10 和Y軸前滑鞍11通過導(dǎo)向鍵24和螺栓固定成一體(簡稱為Y軸滑鞍),該滑鞍上下方向布置,并安裝在Y軸橫梁的滾動導(dǎo)軌27、31上,由Y軸伺服電動機(jī)通過布置在Y軸后橫梁上的Y軸滾珠絲杠28帶動其水平運(yùn)動;Z軸滑枕12上下方向布置,并通過3個Z軸滾動導(dǎo)軌26安裝在Y軸滑鞍上,由Z軸伺服電動機(jī)通過布置在Y軸后滑鞍10上的Z軸滾珠絲杠25帶動其上下運(yùn)動;雙擺動復(fù)合車銑電主軸14固定在Z軸滑枕下端,鏈?zhǔn)降稁臁?設(shè)置在后底座的內(nèi)側(cè)面。X、Y、Z軸為直線運(yùn)動,B軸為擺動,A軸為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。機(jī)床總體結(jié)構(gòu)簡圖如圖1 所示。

    1.2 機(jī)床結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

      機(jī)床有以下6個特點(diǎn):

      (1)采用高架橫梁移動式框架結(jié)構(gòu),除保證加工精度外,也易于實(shí)現(xiàn)X、Y、Z 三軸的高速移動。此外在! 軸的方向上也易于實(shí)現(xiàn)長距離的驅(qū)動。

      (2)設(shè)置雙擺動式銑削頭,銑頭安裝臺上可安裝銑削電主軸和車銑電主軸。車銑電主軸可以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的車削功能和獨(dú)立的銑削功能。需要車削時車銑電主軸后端部位的鼠齒盤鎖緊,完成車削的任務(wù);需要銑削時車銑電主軸后端部位的鼠齒盤松開,完成銑削的任務(wù)。需要高速銑削時,將車銑電主軸卸下,并安裝高速銑削電主軸,完成高速銑削的任務(wù)。

      (3)設(shè)置最大回轉(zhuǎn)直徑4M的立式回轉(zhuǎn)工作臺,以完成回轉(zhuǎn)類工件加工的車削和銑削功能。

      (4)在X軸方向上采用雙軸驅(qū)動的運(yùn)動方式,驅(qū)動精度為一個脈沖,確保了左右X軸同步高精度移動。

      (5)在Y軸方向上采用雙橫梁的結(jié)構(gòu)形式,易于實(shí)現(xiàn)受力的平衡和受載荷的均勻。

      (6)在立柱后端設(shè)置一鏈?zhǔn)降稁欤砂惭b不同規(guī)格的車刀和銑刀,以實(shí)現(xiàn)機(jī)床的自動換刀。

    2 機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)
      
      最大加工工件直徑/MM:36000;
      X軸最大行程/MM:5600;
      Y 軸最大行程/MM:4300;
      Z軸最大行程/MM:1500;
      回轉(zhuǎn)工作臺的轉(zhuǎn)速范圍(r/min):0.4-40;
      鏈?zhǔn)降稁斓目側(cè)萘浚?8把;
      雙擺動式銑削頭(垂直方向)B 軸:220°;
      雙擺動式銑削頭(水平方向)A 軸:360°;
      銑削電主軸的最高轉(zhuǎn)速(r/min):18000。

    3. 控制系統(tǒng)及加工過程

      3.1  控制系統(tǒng)

      本機(jī)床CNC 控制系統(tǒng)采用法國NUM1050,伺服驅(qū)動為MDLU全數(shù)字式,具有精度高、運(yùn)行速度快等特點(diǎn)。

      3.2 加工過程

      機(jī)床啟動,X、Y、Z、B 四個方向的運(yùn)動部件移至機(jī)床零點(diǎn),啟動預(yù)先編好的加工程序,機(jī)床各部件將按自動的指令運(yùn)動,對被加工工件進(jìn)行加工。當(dāng)加工空間曲面時,X、Y、Z可以聯(lián)動完成對空間曲面的銑削加工;當(dāng)加工復(fù)雜的空間曲面時,X、Y、Z、B和A五軸聯(lián)動,完成對復(fù)雜空間曲面的銑削加工;當(dāng)高速車銑加工回轉(zhuǎn)體工件的內(nèi)表面矩形網(wǎng)格時,圓柱立銑刀垂直于矩形網(wǎng)格,利用X、Y、Z和A四軸聯(lián)動來實(shí)現(xiàn);當(dāng)車削內(nèi)孔、外圓和上平面時,車刀安裝在雙擺動復(fù)合車銑電主軸上,電主軸由鼠牙盤鎖緊,車刀的空間位置由兩個力矩電動機(jī)相應(yīng)的轉(zhuǎn)動來保證,被加工工件隨立式回轉(zhuǎn)工作臺一起轉(zhuǎn)動。加工完畢后,各軸退回到零點(diǎn)位置,刀具和回轉(zhuǎn)工作臺停止轉(zhuǎn)動,等待下一個工件的加工。

    4 結(jié)語
      本文提供的這種結(jié)構(gòu)簡單、高效精密的高架式五軸車銑加工中心,解決了回轉(zhuǎn)體類零件的高速車銑加工問題,尤其解決了內(nèi)表面具有矩形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的大型薄壁回轉(zhuǎn)體零件的高速車銑加工問題,可實(shí)現(xiàn)一次裝夾就能完成其復(fù)雜型面回轉(zhuǎn)體大部分工序的一次整體高速精密加工。


    (審核編輯: 智匯小新)

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