JC35導(dǎo)讀：隨著機(jī)床產(chǎn)品呈現(xiàn)出多軸化、復(fù)合化的發(fā)展趨勢，并具有、多能和高精度的特點，東風(fēng)汽車有限公司設(shè)備制造廠開發(fā)出對置雙主軸立式車削中心，該機(jī)床可適應(yīng)常用金屬材料零件兩端*粗、精加工的高柔性、高精度加工，可實現(xiàn)全自動生產(chǎn)，并能很方便地連入自動生產(chǎn)線中，或者與同類機(jī)床串聯(lián)形成新的具有高度柔性的加工自動線。
　　
　　汽車、摩托車生產(chǎn)中存在大量軸、盤轂類回轉(zhuǎn)體零件加工，往往數(shù)量大、品種多、要求高、工藝內(nèi)容復(fù)雜，對車削設(shè)備提出了率、高柔性、高精度和多功能的要求，促進(jìn)了車削設(shè)備的快速發(fā)展。許多刀輔具、電力驅(qū)動及控制、傳動及測量等方面的新技術(shù)在其中得到應(yīng)用，相關(guān)技術(shù)的發(fā)展也使得機(jī)床結(jié)構(gòu)變得多種多樣。
　　
　　*機(jī)床行業(yè)在數(shù)控車削中心的設(shè)計制造上技術(shù)成熟，其機(jī)床產(chǎn)品呈現(xiàn)多軸化、復(fù)合化的發(fā)展趨勢，具有、多能和高精度的特點，代表了此類機(jī)床的發(fā)展方向。
　　
　　機(jī)床總體布局和性能特點
　　
　　引入全新立車設(shè)計理念，結(jié)合主軸倒置立車與傳統(tǒng)立車結(jié)構(gòu)形式，采用克服傳統(tǒng)車床缺陷的機(jī)床結(jié)構(gòu)布局方案，機(jī)床設(shè)計目標(biāo)期望滿足下列要求：
　　
　　1.高度自動化從而實現(xiàn)率，易于自動化連線。
　　
　　2.易于排屑，可靠定位，從而有利于加工自動化和加工質(zhì)量的保障。
　　
　　3.適應(yīng)常見金屬零件兩端*粗、精加工的高柔性、高精度車削。
　　
　　4.*技術(shù)的應(yīng)用（大扭矩電主軸開發(fā)應(yīng)用、高速度高精度進(jìn)給系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用以及動力刀架應(yīng)用等）和*的技術(shù)指標(biāo)，適應(yīng)國內(nèi)機(jī)床應(yīng)用維護(hù)水平的進(jìn)步。
　　
　　機(jī)床由床身、十字滑臺、移動倒置主軸I、電動刀架I、固定正置主軸II、伺服動力刀架II、下料機(jī)械手、電氣、液壓、自動集中潤滑、氣路和自動冷卻排屑系統(tǒng)等部件構(gòu)成，根據(jù)具體零件加工條件，另配備相應(yīng)刀輔具、夾具和上下料自動滾道，編制相應(yīng)數(shù)控加工程序，即構(gòu)成完整的自動化制造系統(tǒng)。
　　
　　機(jī)床工作循環(huán)為：工件通過上料機(jī)動滾道到達(dá)上料位置→主軸I下行（Z1軸）,上料油缸頂起工件實現(xiàn)端面定位,夾具I由回轉(zhuǎn)油缸驅(qū)動夾緊→主軸I抓起工件沿Z1、X1軸運行到刀架I加工區(qū)間→工件按程序加工→主軸I沿Z1、X1軸運行到主軸II,將工件放置主軸II，夾具II夾緊，主軸I返回進(jìn)入下一循環(huán)→刀架II沿X2、Z2軸運行到主軸II→工件按程序加工→夾具II松開，刀架II安裝臺上的下料機(jī)械手抓起工件沿X2、Z2軸運行到下料滾道并放下工件→下料機(jī)動滾道將工件送出機(jī)床。
　　
　　由此顯見，主軸I（夾具I）和刀架II的二坐標(biāo)運動除完成切削進(jìn)給功能外，還兼有自動上下料運動的功能，配備自動滾道后，全自動化生產(chǎn)變得簡便易行，數(shù)控的主軸和進(jìn)給軸運動保證了加工的靈活性。加工盆形工件時盆形向下，刀架I加工盆內(nèi)特征，刀架II加工盆外特征，排屑順暢，定位可靠，利于加工。對置雙主軸+上下雙刀架配置簡單，實現(xiàn)工件兩端*加工，比較兩臺單軸立車組線，機(jī)床部件和占地面積更少，工件輸送更簡單、可靠，這些構(gòu)成了機(jī)床結(jié)構(gòu)zui大的優(yōu)點。
　　
　　比較國外類似機(jī)床，本機(jī)床結(jié)構(gòu)吸取了其優(yōu)點，且主要技術(shù)性能指標(biāo)已處相同水平，各進(jìn)給坐標(biāo)軸快進(jìn)速度達(dá)40m/min，加速度達(dá)0.4g，定位精度和重復(fù)定位精度分別達(dá)0.008mm和0.005mm。
　　
　　機(jī)床可加工工件zui大直徑φ350mm，zui大高度250mm，兩刀架均為8刀位，足以滿足較復(fù)雜工件加工，配置伺服動力刀架，更可以對工件進(jìn)行銑鏜、鉆孔、攻絲等加工，也可配置自動檢測系統(tǒng)以具備刀具補償和自動對刀功能，豐富、靈活的配置極大地滿足了功能集成化、多工序工藝復(fù)合化的要求。
　　
　　主要技術(shù)要點
　　
　　1.大扭矩車削電主軸的開發(fā)
　　
　　立車主軸I需要快速移動，因此采用伺服電主軸（如圖3）驅(qū)動方式，比較傳統(tǒng)機(jī)械主軸，其結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、噪音小和傳動慣量小，快速響應(yīng)好，能實現(xiàn)*的速度、加速度。
　　
　　一般立車主軸上裝較大夾具及工件，要求電機(jī)轉(zhuǎn)速相對較低、扭矩相對較大，這一點與加工中心用電主軸顯著不同，為此專門開發(fā)了本機(jī)床使用的電主軸，其轉(zhuǎn)速額定1000r/min，zui大2800r/min，扭矩額定260Nm，zui大340Nm。
　　
　　主軸尾端裝有齒輪式編碼器，用于主軸轉(zhuǎn)速和周向位置控制反饋，實現(xiàn)主軸C軸功能，使得機(jī)床具備周向特征加工功能，如鉆孔、攻絲和銑槽等。
　　
　　車削工件環(huán)狀端面時，往往采取恒線速、變轉(zhuǎn)速切削，直到限制轉(zhuǎn)速后再恒轉(zhuǎn)速切削，有利于提率和表面加工質(zhì)量。配置德國INDRAMAT公司MTC200-R數(shù)控系統(tǒng)和DIAX04系列全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)，使其得以方便實現(xiàn)。
　　
　　采用進(jìn)口精密角接觸球軸承組，軸承采用全壽命免維護(hù)脂潤滑，采用氣密封，0.1MPa壓力氣流經(jīng)端蓋與主軸表面間隙外泄，阻擋污物進(jìn)入，空氣過濾精度0.001mm且經(jīng)過干燥，這種密封比接觸式密封和迷宮密封效果更好。
　　
　　內(nèi)裝主軸電機(jī)作為高功率密度的伺服電機(jī)，電流較大，定子繞組電流和轉(zhuǎn)子感應(yīng)渦流產(chǎn)生大量熱量，進(jìn)而影響到軸承溫度，對其強制冷卻是必需的。主軸箱體設(shè)計了通過轉(zhuǎn)子、軸承外部的水冷通道，采用壓力低于0.3MPa溫度低于40℃的水強制冷卻，水中加防銹劑。水冷系統(tǒng)的可靠工作極為重要，水冷系統(tǒng)具備溫度、壓力監(jiān)控報警，防止主軸損壞。
　　
　　主軸箱體采用鑄造鋁合金材料，重量比鑄鐵減輕60%，減小慣量利于提高加速性能，同時利于主軸散熱。考慮硬度較低，容易擦傷，其主軸孔不宜直接安裝配合較緊的軸承，主軸孔內(nèi)襯以鋼套，確保可多次高精度重復(fù)裝配。箱體壁內(nèi)加工出氣、液通道孔，管線全從主軸尾端接入，整齊美觀。
　　
　　主軸旋轉(zhuǎn)部分經(jīng)動平衡，等級G2.5，主軸高速區(qū)間運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無振動，利于使用壽命和加工質(zhì)量。
　　
　　2.高速、高精度進(jìn)給系統(tǒng)開發(fā)
　　
　　進(jìn)給系統(tǒng)包括X1、X2、Z1、Z2四軸伺服控制直線運動，完成兩個工位的進(jìn)給功能。
　　
　　采用進(jìn)口高剛性精密滾柱直線導(dǎo)軌，滿足粗加工高負(fù)載和精加工高精度兩方面要求；使用進(jìn)口光柵尺作為滑臺位置測量反饋元件，組建機(jī)床全閉環(huán)控制系統(tǒng)。
　　
　　使用伺服電機(jī)和進(jìn)口精密滾珠絲杠組成進(jìn)給運動系統(tǒng)，對傳動系統(tǒng)中電機(jī)負(fù)載、慣量匹配性能和系統(tǒng)剛性進(jìn)行精心設(shè)計校核。各軸負(fù)載慣量與電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量之比控制在1.0～1.5之間，保證其運動響應(yīng)迅速；采用絲杠兩端固定并對絲杠預(yù)拉伸，提高系統(tǒng)剛度，保證實現(xiàn)微細(xì)進(jìn)給。
　　
　　3.電控系統(tǒng)
　　
　　配置INDRAMAT公司MTC200-R數(shù)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有高性能、高柔性和高可靠性等特點，有豐富的NC編程指令集，可以滿足各種通用、機(jī)加工機(jī)床的加工要求，該數(shù)控系統(tǒng)還集成了PLC控制器、PLC編程器，人機(jī)接口等功能；配置INDRAMAT公司的DIAX04系列全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)，該系列伺服系統(tǒng)具有高精度、高速度和高可靠性等特點，并具有完善的故障診斷、狀態(tài)提示功能；配備10.4in（1in=25.4mm）彩色液晶TFT顯示器作為人機(jī)接口，實時顯示機(jī)床的狀態(tài)，包括各伺服軸的運動速度、當(dāng)前位置、各機(jī)床檢測開關(guān)的狀態(tài)以及執(zhí)行元件的狀態(tài)等；該機(jī)床還有操作提示功能、故障診斷和顯示功能，指導(dǎo)操作及維修人員進(jìn)行使用、維修機(jī)床。
　　
　　結(jié)語
　　
　　新型立式車床具有結(jié)構(gòu)緊湊、敞開性好和排屑流暢的特點，可適應(yīng)常用金屬材料零件兩端*粗、精加工的高柔性、高精度加工，可實現(xiàn)全自動生產(chǎn)，并能很方便地連入自動生產(chǎn)線中，或者與同類機(jī)床串聯(lián)形成新的具有高度柔性的加工自動線。該機(jī)床于2005年成功研制后，各項性能指標(biāo)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，投入生產(chǎn)使用良好，并獲得2006年中國數(shù)控機(jī)床展覽會春燕獎二等獎、2007年中國汽車工業(yè)科技進(jìn)步三等獎項。