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    雙主軸數控車床設計解析--專業數控車床廠家

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    雙主軸數控車床設計解析--專業數控車床廠家

    發布日期:2018-02-23 作者: 點擊:

    雙主軸數控車床設計解析--專業數控車床廠家



    右主軸同軸度

    為實現盤、套類零件的完全加工,本機床的了。右主軸同軸對置,并且右主軸可在軸向移動進行工件的交換。由于工件的交換是在主軸運轉的情況下進行,這就對了。右主軸的同軸度及轉速的同步提出了很高的要求。同軸度允差≤0.01mm(半徑值)。為解決這個問題,設計時,在右主軸箱體的A、B面上增加鑲條結構,裝配過程以左主軸為基準,分別通過調整右主軸上的鑲條1,鑲條2來調整A、B面,從而達到左右主軸的同軸要求。轉速同步100%。為解決轉速同步問題,設計時分別在左右主軸上安裝了分辨率為1024線的增量式編碼器,用于速度反饋,同時還開發設計了同步主軸功能和同步控制程序。經過現場驗證,機床轉速在2300rpm以下可完全實現同步。

    十二位雙面刀盤裝置

    由于該機床采用了雙主軸同軸對置和單刀架布局,因此設計刀盤時,必須解決該裝置即能加工左主軸上的工件,亦能加工右主軸上的工件。解決方案有兩種:一是直接購買徑向VDI刀盤;另一種是自行設計雙面刀盤。由于直接購買的VDI產品刀盤費用較貴,同時其標準產品的徑向尺寸很難完全符合設計要求,所以決定自行設計雙面刀盤裝置。設計時有以下幾點須注意:A刀塔必須選用“伸脖式”刀塔,同時還需注意“X”尺寸,以滿足用于加工右主軸上的工件時,刀盤在回轉時刀具不與其干涉;B雙面刀盤上的刀槽應對稱錯位設計,雙面刀槽應一次裝夾同時加工出來,刀槽對刀盤中心孔的對稱度允差≤0.02mm。

    機床總體布局

    本機床為機、電、液一體化設計。機床采用了臥式60°傾斜床身導軌形式,具有結構緊湊、布局先進合理、排屑性能好、操作方便等優點,而且便于配置工業機器人,為全自動和無人化生產提供了方便。機床內外防護采用了全封閉框架式結構,很好地解決了三防問題(防冷卻液、油及鐵屑),同時也給機床的維修提供了較大的空間及靈活性。主機部分主要由床身、左主軸箱、右主軸箱、床鞍、縱向、刀盤、馬達及卡盤油缸裝置等部分組成。

     機床性能特點

     本機床為臥式雙主軸數控車床,采用三軸控制。左主軸完成加工后,右主軸可自動完成對已加工部位的夾持,滿足機床對零件未加工部位的車削加工,從而實現零件的完全車削加工。適用于汽車、化工、機電、航天航空等行業零件的加工。機床可對盤類零件和軸類零件進行各種曲面、端面及螺紋的車削加工。實現了工件一次裝夾多工序加工,即實現一機功能集成化,使機床成為真正意義上的高速高效的數控機床。

     本機床選用德國S主EMENS810D數控系統,左主軸由11/15kW的1PH7型交流主軸伺服電機通過皮帶將動力傳遞到主軸上。右主軸由10.1/13kW的1PH2型內置式交流電主軸直接驅動主軸。右主軸通過扮杠螺母副在縱向作可編程運動,從而可實現更多可能的加工方案。X、Z1、Z2車由進給系統采用先進的1FK型交流伺服電機控制。機床縱橫向導軌均采用日本THK生產的2級精度的直線滾動導軌。

    刀盤裝置由意大利的SM型動力刀塔加自型設計的十二位雙面刀盤組成,以實現回轉類零件的完全加工。使機床具各動態性能好、無爬行、定位精度高以及性能穩定可靠等特點。

     機床的關鍵技術

    本機床各功能部件布局緊湊合理,外觀造型宜人,功能齊全,排屑方便,三防效果好,機床操縱臺采用旋轉式結構,操作簡中、安全。

    機床在設計制造中攻克了以下幾個關鍵技術

    電主軸

     當機床需要配置電主軸時,一般有兩種途徑:一是直接購買成品的電主軸單元。這種方式不但成本較高,而且還可能因規格有限,外形和安裝尺寸難以滿足機床要求,而對機床的整體布局和性能產生不利影響。二是由數控系統供應商提供電主軸關鍵零件,如轉子、定子及冷卻套。其它零件由機床廠自行設計、制造。這樣不僅大幅度降低了成本,同時還能滿足機床的整體布局。

    本機床電主軸(右主軸箱)就是自行開發設計的,具體結構采用德國1PH2型電主軸,將其與主軸箱、主軸等零件組裝在一起,通過轉子與主軸的過盈配合,使動力直接作用在主軸上。在設計和制造中需解決兩個技術難點,即電主軸的發熱問題和電主軸的動平衡問題。

     電主軸最突出的問題之一是內藏式高速主電動機的發熱。由于主軸軸承離主電動機較近,電動機的發熱會直接降低軸承的工作精度,

    如果主電動機的散熱問題解決不好,將直接影響機床工作的可靠性。為解決這一難題所設計了高速電主軸的外循環水冷卻系統。在主電動機定子的外面設計了帶螺旋槽的冷卻套,機床工作時,冷卻水在該螺旋槽中連續流動,將主電動機運轉中產生的熱量及時、迅速地帶走。

    冷卻水的流量可按主電動機的發熱量進行計算。經過計算本機床選用制冷量為3kW的制冷機。主軸軸承的發熱也是電主軸發熱的另一個主要熱源,由于本機床電主軸的運轉速度最高設為3500r/min,主軸軸承發熱不突出,經設計校核沒必要采取油霧潤滑的冷卻措施,采用脂潤滑方式即能滿足使用要求。

    電主軸運轉部分微小的不平衡量,都會引起較大的離心力,造成機床的振動,影響加工精度和表面質量。因此必須對電主軸進型嚴格的動平衡。主軸及主軸上的零件都要經過十分精密的加工、裝配和調校,使主軸組件動平衡精度達到0.4級以上的水平。在設計電主軸時,一是必須嚴格遵守結構對稱性原則,鍵連接和螺紋聯接在電主軸上被禁止使用。電動機轉子與機床主軸之間用過盈配合來實現扭矩的傳遞,過盈量應按所傳遞的扭矩來計算,其值有時高達0.08~0.lOmm。另一個保證主軸動平衡的措施是在主軸上設計一個平衡環,在平衡環上對稱地加工出16~24個直徑略有不同的螺紋孔(M4或M6)。當電主軸組裝完畢后,根據動平衡機的測試結果,在一定的方位上,旋入相應的平衡螺鐘并調節其旋入深度,直到完全達到動平衡精度后,用環氧樹脂將這些平衡螺鐘固化。

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