XHA716A-5L型五軸立式加工中心特色

0 前 言

XHA716A-5L型五軸立式加工中心，是上海第三機床廠結合市場要求，以體現機床數控系統國產化、達到優異的性價比而開發的產品。該機集成了復合轉臺以及GSK25iM-5V數控系統，突出了專業化生產協作，國產化技術應用的特點與特色。復合轉臺以A、C回轉軸的布局與立式加工中心結合，構成五軸機。該機床以總線式系統，實現5軸聯動加工，擁有五軸實時控制RTCP、五軸手動進給、同步軸和PLC軸控制功能。可以完成任意角度的孔、槽、平面類加工以及曲線、凸輪、葉輪、復雜曲面等的加工。機床轉臺直徑可以采用?320mm、?400mm等規格，用戶按需要可以選擇，見圖1。

圖1 復合轉臺的配置

1 主體部分

XHA716A-5L型五軸立式加工中心的主體部分，見圖2，該加工中心的主要技術參數：矩形工作臺（長×寬）1 800mm×630mm；工作臺承重1 600kg；X/Y/Z行程1 500/660/760mm；X/Y/Z快移20/20/18m/min（矩形導軌）、24/24/24m/min（線性導軌）；主軸的最高轉速6 000r/min；主軸最大的輸出扭矩470Nm；主軸錐孔ISO50；刀庫容量24把；機床外形尺寸6200mm×3500mm×3650mm。該機在重負荷切削及斷續切削條件下，能保持良好的精度和剛度，因此具備高可靠性和穩定性，是航天、航空、兵器、汽車等行業用于加工復雜零件和模具的理想裝備。

圖2 機床主體

2 結構特點

加工中心的結構特點：主體由床身、十字滑鞍、矩形工作臺、立柱、主軸箱組成；工作臺與十字滑鞍組成的左右、前后水平移動，構成機床X、Y軸運動；主軸箱在立柱上的上下移動構成Z軸運動。機床整體布局，具有很強的結構呈左右對稱，受力均衡的特色。

機床承受主運動的主軸箱體，采用米字形式加強筋布置，箱體結構對稱，在垂直運動方向上，對切削力產生的傾覆力矩具有良好的抵抗優勢。主軸松夾刀柄機構采用卸荷結構設計，具有保護主軸軸承免受外力沖擊的特點，從而延長了主軸的使用壽命，也保證了主軸的高精度。主運動的主軸電機，通過直聯高低速電磁切換的行星齒輪減速器，實現了主軸高扭矩、高轉速的輸出，同時減速器與主軸采用“一齒差”同步帶傳動，使傳動精度能夠保持穩定，且拉開了電機和減速器對主軸的熱傳遞。主軸運動控制，通過外置編碼器實現主軸準停和剛性攻絲。主軸單元配置油冷卻系統，通過對主軸單元冷卻環的循環冷卻形成主軸運行的熱穩定性，確保主軸的高精度加工，見圖3。

圖3 主軸單元

機床主軸刀具冷卻采用冷卻液冷卻，也可以使用風冷的方式，以此達到刀具冷卻、提高刀具壽命以及清除切屑的效果。冷卻液既可以外冷卻、還可配置中心冷卻結合的多種功能。機床刀庫采用圓盤式刀庫，可儲刀24把，并可延伸為立柱兩側對稱安裝結構同樣的刀庫，增加儲刀數量。

機床十字滑鞍與床身的移動承載，由于縱向承載長度大，而橫向移動距離相對短，因此為提高十字滑鞍的縱向支承剛度，同時又減少矩形滑動導軌的接觸面積，設計上采用“四導軌”的運動承載方式，對本機床工作臺而言，臺面具有中凹的特性，且有承載變形小，精度保持性好的特點，見圖4。

圖4 機床工作臺的運動承載

機床三向傳動承載的滑動導軌均采用聚四氟乙烯貼塑導軌，具有優良的動態加工精度。此外床身設計也充分考慮負載帶來的支承變形，其特點是床身與地基的承載點，同負載的支撐點在一個垂直面上；與地基連接的地腳調整裝置的位置設計，也使床身的承載高度達到了最低，故床身具有較好的水平與垂直方向剛度。

機床三軸進給傳動，采用伺服電機通過聯軸器直聯滾珠絲杠傳遞，見圖5，是有特色的一種設計。其結構特點為：伺服電機采用絕對式編碼器，使運動控制的機械設計變得簡單；絲杠支承采用專用的角接觸球軸承。驅動端支承采用三聯配置的背靠背軸承承載，可雙向受力，確保絲杠熱伸長不對電機有影響。后端支承采用一對串聯配置軸承承載。兩端支承通過絲杠的預拉伸，實現支承軸承的預壓和消隙，提高支承剛度，同時也達到消除絲杠熱變形對精度的影響。絲杠的整個運行受力，始終處于受拉狀態。這種傳動結構，絲杠公稱直徑可選用40mm、50mm、55mm。

圖5 進給傳動系統

機床的防屑排屑也有特色，特別對Z軸絲杠和導軌的防護，采用結構緊湊的不銹鋼制卷簾防護罩,具有不積屑、方便排屑的特點；同時機床全封閉防護罩內下方，其左右兩側安裝有眾多噴嘴，可對加工下來的切屑給以強力沖刷至全罩兩側的大坡度傾斜出屑口，再由自動鏈式排屑器輸送至集屑小車，見圖6。

圖6 防屑排屑系統