一種精密雙主軸車銑中心的結構特點與技術性能

李林陳梅

（德州德?。瘓F）機床有限責任公司，山東德州253003）

目前，復合加工是機械加工的重要發展方向之一，在多種復合加工領域中，車銑復合加工是我國市場需求量最大的和亟待提高的技術領域。隨著國內機械加工行業迅猛發展，能夠加工精密、復雜細長軸和需背向復合加工的零件的設備需求愈加迫切。加工出這樣的零件加工工序多，需要多次裝卡，每次裝卡要求定位精準，所需工裝精度高，機加輔助時間過多，加工難度大。針對此情況，德州德?。瘓F）機床有限責任公司開發了CH6145－2I雙主軸車銑中心，機床外觀見圖1。該機床為高柔性多任務數控機床，具有六軸四聯動功能，能夠完成任意角度的車削、銑削、鉆削、鏜削、滾齒、攻、鉸、擴等任務，加工空間任意幾何形面，第二主軸定位準確，動態銜接工件，可實現工件背面加工;第一、第二主軸可同步運轉進行復雜長軸類工件加工，通過一次裝卡工件實現復雜的精密加工。該機床在單件和成批生產中均可獲得較高的關聯加工尺寸精度、大大縮短加工輔助時間，是航空、航天、汽車、電子、軍工等制造行業精密、復雜回轉零件加工的理想加工設備。

1 機床的總體結構布局

機床采用45°后置斜床身;橫、縱向導軌均為高精度滾動導軌副;機床的第一、第二主軸為具有C軸功能的高速電主軸，精度高，動力性能好;機床滑鞍具有Y軸功能。該機床具有六軸四聯動功能，通過采用的德國SIEMENS 840D數控系統控制X、Y（由U軸與X軸聯動虛擬而成）、Z、C1、C2、W軸相互插補從而實現了高度的柔性加工能力。機床布局見圖2。

機床造型設計具有時代感，美觀、實用、宜人性好。機床電器件穩定可靠，數控系統為交流數字驅動、閉環控制，穩定可靠，有較強的抗干擾能力，系統具有螺距誤差補償，恒線速切削，固定循環，直接圖紙尺寸編程，DNC通訊等先進的功能。整機響應速度快、動態剛性好，保證了機床的良好品質。

2 機床的主要機械結構及特點

CH6145－2T雙主軸雙刀架車銑中心總體采用臥式車床布局形式，床身采用高剛性、高穩定性的45°后置斜床身，整體精密樹脂砂包砂鑄造，具有較強的吸振性和抗振性，各導軌采用瑞士施耐博格重載荷滾柱式直線導軌，動態響應快、耐磨、精度高、剛性好以及能夠延長機床使用壽命。

機床的第一、第二主軸為具有C軸功能的高速、大功率的交流伺服電主軸，能夠自動定位、分度、插補和高速旋轉，具有噪聲低、精度高和動力性能好等特點。由伺服電動機驅動的可編程副主軸的滑鞍系統為模塊化設計，可以延著W軸（平行于Z軸）方向進給，定位。第二主軸可以自動動態銜接第一主軸上已加工的工件，實現工件的背向加工。第一、第二主軸還可同步運轉進行復雜長軸類工件加工。第一、第二主軸的定位和插補有液壓夾緊制動缸和液壓阻尼缸輔助功能，保證了重銑削時主軸的平穩。機床第一、第二主軸各配有一套8英寸液壓中空卡盤、回轉油缸和位置檢測，確保工件夾持方便、可靠。

前、后主軸箱采取對稱結構，使熱變形均勻，避免主軸中心因此產生偏移。另外，為了減小機床的熱變形，增加了散熱、冷卻措施。如:箱體外采用擴大分布的散熱片結構形式，使主軸高速運轉中所產生的熱量能充分而迅速地擴散到外部;前后電主軸都采用油冷機冷卻，精確控制主軸溫升低，確保主軸熱變形小，使主軸長期工作時也能保持各項精度的相對穩定。

由意大利DUPLOMATIC公司生產的SM－BR25/30電動動力刀架配有4.8 kW，27 N·m，4 000 r/min的高速動力單元，可沿縱向（Z軸）、斜向（虛擬Y軸）、傾斜徑向（X軸）進行直線運動、定位、插補，進行車、銑、鏜、鉆、攻、鉸、擴的加工動作。Y軸為由45°傾斜的徑向X軸與水平的U軸聯動而成的虛擬軸，具有極好的剛性。該機床X、U（水平軸，只用于與X軸聯動虛擬出與X軸垂直的Y軸）、Z、W軸伺服電動機均為彈性聯軸器直聯式，可有效地減小傳遞誤差，提高機床的穩定可靠性及響應速度。

機床控制系統采用的德國SIEMENS 840D數控系統，具有雙通道控制功能，電柜采用溫控空氣循環型密封電柜，配備電器柜空調機并帶有冷凝水蒸發裝置。

機床的液壓傳動和氣動部分為功能板塊設計，具有結構緊湊、便于調整的特點。機床配有自動間歇式集中潤滑系統及自動排屑裝置和斜床身不銹鋼導軌內防護罩，防水、切屑性能好;全封閉整機防護罩，造型美觀，宜人性好。機床配有冷卻系統及照明裝置，切屑吹氣裝置。機內對刀儀系統。

3 機床的主要技術參數

經過廣泛深入的市場調研，細致地研究各用戶單位提出的設備使用要求，深入地分析了用戶典型工件的加工工藝，制定了CH6145－2T雙主軸車銑中心的各項主要技術參數，如下:床身上旋徑φ450 mm;最大加工直徑φ250 mm;最大加工長度500 mm;X/Y/Z/W軸行程300 mm/±50 mm/600 mm/550 mm;C1/C2軸行程360°;主軸轉速范圍0～5 000 r/min;主軸通徑φ75 mm;C軸最小分度角度0.001°;C最高轉速20 r/min;銑軸最高轉速4 000 r/min;加工尺寸精度IT6;加工工件圓度0.003 mm;粗糙度Ra0.8 μm;X/Y/Z/W軸定位精度軸0.008 mm;X/Y/Z/W軸重復定位精度0.004 mm;C軸定位精度12″;C軸重復定位精度10″;兩主軸同軸度0.005。

4 結語

筆者公司于2011初開發了高速、高效、高精度的多功能、多任務的CH6145－2T雙主軸車銑中心（斜床身）?，F在，該設備在沈陽黎明航空發動機集團已經穩定運轉了1年，真正實現了中國裝備，裝備中國。該機床的成功研制將取代進口機床，給社會帶來巨大的經濟效益和社會效益。

［1］《機床設計手冊》編寫組.機床設計手冊（2、3）卷［M］.北京:機械工業出版社，1986.

［2］《機械設計手冊》編寫組.機械設計手冊［M］.北京:機械工業出版社，2004.