高速型臥式加工中心的結構以及特點

馮 軼，朱 瑩

沈陽機床股份有限公司，遼寧沈陽 110000

0 引言

臥式加工中心是一種重要的通用設備，目前國內外的中小型臥式加工中心的逐漸向高速度、高精度方向發展，很多行業（尤其汽車行業）特別需要一種高精度和高效率加工的臥式加工中心，通過臥式加工中心功能多樣，來組成柔性的制造單元，減少購買專用機床帶來的高成本和產品的不可替代性。現在在內地能實現高精度、高效率的設備幾乎都是歐美以及日本的機床，為充分滿足市場的需求，我們研制開發了產品HMC63e 型臥式加工中心。

HMC63e 是一款緊跟國際步伐的高速型臥式加工中心，臺板尺寸為：630mm×630mm，該產品是在老產品（TH6563X63A）的基礎上使分體式（橫縱床身螺釘聯接）床身變為整體式（橫縱床身一體）鑄造；床身材質由灰鐵變為球鐵（QT400），床身的剛性以及韌性得到很大提升；主軸的最高速度、三個直線軸的快移以及進給速度有了提高；工件交換方式由雙工位推拉式交換變為單工位水平交換，定位精度高，縮短了交換時間的同時減少了占地面積。該系列機床不但試用與加工通用型工件，它具有的高精度、高效率的特點更適合于汽車行業、航空航天類高精尖的零件制造，填補了國內一部分空白。

1 HMC63e 加工中心描述

1）機床設計的總體布局為縱、橫床身呈倒T 字型結構，立柱橫向左右移動（X 軸行程1000mm），主軸箱上下移動（Y軸行程900mm），工作臺在床身上縱向前后移動（Z 軸行程900mm）。床身采用整體式鑄造床身，剛性好；

2）立柱為龍門框架型正掛箱，具有良好的剛性，受力均勻、動態性能好、精度穩定；

3）三軸導軌為日本THK 的滾柱線軌，耐磨損，方便維護，承載力大，精度高；三個直線軸的絲杠與伺服電機通過聯軸器直聯，同步性能能好，快移和進給速度可達40m/min；

4）X、Y、Z、B 四個坐標的檢測部件均采用德國海德漢光柵尺進行直接測量，形成全閉環控制，定位精度以及重復定位精度可達0.008/0.005mm；

5）主軸箱為二級齒輪傳動，一級主軸產生的扭矩大（最高為1100 N·m），用戶可實現對工件的粗加工，還可以為了提高表面粗糙度而提高主軸轉速，使主電機輸出功率由低到高沒缺口；主軸轉速范圍為20 rpm～6000rpm；

6）機床工作臺為牙盤轉臺（1°X360），回轉由交流伺服電機驅動，經皮帶減速與蝸桿連接，保證分度精度；液壓自動夾緊、松開，運動準確可靠。工作臺回轉采用推力向心軸承支承，運動平穩、定位精度高，承載能力大；

7）雙交換工作臺站，采用浮起式直接回轉結構，交換時間為12s。當一個工作臺工作時，另一個工作臺進行零件裝卸，可減少輔助時間，提高效率；

8）機床設有全封閉防護間，正面和側面均有拉門，操作方便、安全。X、Y、Z 均有防銹金屬防護拉板，防止冷卻液、切屑飛濺，有效防止鐵屑及冷卻液的飛濺對導軌的侵蝕，保護導軌及絲杠，提高使用壽命；

9）排屑采用中間沖刷排屑，排屑快速，減少機床熱變形，有利提高精度；

10）數控系統采用SIEMENS 840D，交流主軸電機、交流伺服進給電機等均為原裝進口。

2 HMC63e 臥式加工中心結構特點

2.1 機床床身采用三點支撐

對于普通機床，絕大多數為多地腳形式，缺點在于水平難調，床身剛性不好，很容易變形。本機床只保留三個地腳，三點可以確定一個平面，這三個地腳呈等腰三角形分布。第1 個地腳作用是支撐床身，無需調節，之后調節其余兩個地腳就可以快捷的完成機床水平的調節。該床身大件內部為雙層鈑金箱體鑄造而成，剛性比普通機床的單箱體好，床身導軌和定位面在德國進口龍門五面加工中心上一次精加工完成，裝配精度穩定性高，同時降低了工人的勞動強度。見圖1 所示。

圖1 床身的三點支撐

圖2 X 向階梯導軌

2.2 X 向床身導軌階梯排布

前導軌低，后導軌高，加工零件時轉臺做進給運動，主軸箱和立柱承受來自轉臺的進給力，階梯排布的好處在于減小了前導軌受到的應力集中，延長了前導軌的壽命，并抵消了一部分立柱的傾覆力矩，減輕了立柱的重量，并提高了立柱剛性，有利于高速運動。見圖2 所示。

2.3 排屑系統

回轉工作臺運動方向的左右兩側各有一套螺旋排屑器（螺排），立柱正下方的床身處有一個鏈板排屑器（鏈排）。在工件的加工過程中，鐵屑被防護間內部的噴淋系統落入螺排里，然后它將鐵屑推入鏈排里，鏈排將鐵屑以及切屑液通過床身下端的開口導入機床后端的過濾回收裝置，實現鐵屑以及切屑液的循環。優點是防止鐵屑的堆積，讓機床溫度和精度穩定。

2.4 雙油缸回轉交換機構

交換站的回轉動作采用雙油缸輪流驅動的形式，兩個油缸輪流動作，保證工作臺支撐叉子180°回轉。當一個油缸中的活塞快移動到終點時，該油缸的一側有穩定的液壓緩沖裝置，該裝置通過調節流量來調節支撐叉子停止時間，確保工作臺交換的平穩性，保證交換精度。見圖3 所示。

圖3 雙油缸回轉結構

2.5 絲杠軸承座與床身一體化結構

三向支撐絲杠的軸承座與立柱或床身鑄造成一體，大大加強了軸承座的剛性，依靠部件加工來保證形位公差，可以大大提高機床裝配效率，有利于保證機床精度穩定性，該方式目前已被國外很多廠家應用。

2.6 Z 向單張防護板

采用流行的Z 向單張不銹鋼防護板形式，解決了由于防護拉板各層之間的密封不好造成的漏水、鐵屑卷入造成破損的問題，還可提高高速移動時的穩定性。

通過近年來的市場推廣和用戶使用實踐，證明HMC 系列產品在參數和性能上已經超越了國產機床，與一些合資品牌不相上下，同時在剛性、速度、精度、穩定性等方面也與國外進口機床拉近了距離，提高了加工中心的制造水平和市場競爭力。

[1]陳循介.高速臥式加工中心新結構[J].世界制造技術與裝備市場，2002(3).