立式車銑復合加工中心一工作臺分度裝置的設計
CK5225精工龍門立車為雙柱立式車床，適用于零件種類變化大的單件，小批量及大批量的零件加 工。該機床適用于加工形狀復雜回轉類零件，最大加工直徑2500mm，最大加工髙度1600mm，可進行 內外圓柱面，內外圓錐面，車端面的加工。該機床適合以高速鋼和硬質合金為刀具，對黑色金屬、有 色金屬和部分非金屬類的零件進行粗、精加工。 隨著機床制造水平的不斷提高，在CIMT20I1中國國際機床展覽會上，復合加工機床呈現增長趨 勢，一些高精度零件通過車銑復合加工、車銑鏜復合加工，甚至車銑鏜磨淬火復合加工，實現一次裝 夾完成整個零件的加工工序。根據設計要求，車銑復合加工是一些用戶加工零件的必然選擇，需要在CK5225工作臺上設計分 度裝置，分度精度15",重復分度精度4〃。具體范圍是：①高速車削，n = 61r/min，不用分度控制。 ②ra=l~3r/min，需分度控制。1車銑復合加工總體方案布局査看CK5225-20002、30002裝配圖，車削裝配圖已經定型，傳動系統固定，在此基礎上增加銑削 分度裝置，進行精工化改造設計（圖1)。工作臺的種類有3種，原理是相同的。根據CK5225精工立車的結構，采用變動量最小的結構設 計，還得達到要求的分度精度進行銑削加工。在CK5225精工立車增加了右側交流伺服電機驅動的減速箱，用于銑削加工，這樣車削傳動鏈與 銑削傳動鏈的末級齒輪與工作臺上的齒圈構成了消隙結構，類似于雙齒輪齒條結構。在車削時，右側 交流伺服電機驅動的減速箱設有液壓離合器，液壓控制可實現齒輪嚙合與脫開，脫開時只有左側減速 箱傳動。右側銑削減速箱采用交流伺服電機與I軸直聯，盡可能縮短傳動鏈來提高分度精度。左側車削減速箱由55KW、MDSP315S-8交流變頻調速電動機驅動，變頻調速，二級立軸變速箱 與工作臺底座連接，變速由電磁滑閥控制變速油缸，變速撥叉推動滑移齒輪實現二級機械變速，通過 MDSP315S-8交流變頻電動機調速，使工作臺得到1 ~5〇r/min的轉速。傳動鏈如下所示：MDSP315S-8 交流 變頻調速電動機一 55kW 基速740r/mm降速比為^ = 1: 93.789, ；2 = 1 : 31.263,經過驗算合理。査電機樣本，MDSP315S-8電機在 210〇r/min時輸出力矩210N.m。工作臺產生的轉矩M工=財電/ (…）=210/ [0.9 (1/31.263)]= 7294. 7N • m 〇采用交流伺服電機驅動精密減速箱，通過二級精密齒輪驅動回轉工作臺，工作臺安裝圓光柵進行 誤差反饋，由精工系統插補進行補償。2銑削工作臺的結構設計與分析 銑削時工作臺的定位、齒輪的消隙，再加上實際工作中的順銑和逆銑，需要將車削齒輪、銑削齒 輪和銑削力矩進行定量匹配，確保工作臺的定位位置和速度伺服控制。如•圖2所示。2.1對于順鐵^^與財切是同向的，見&與財車是逆向的。M車設置成最大只有600N•m的力矩輸出，滿力矩為5000N • m，可由精工系統通過對變頻電機驅動器上的電流放大器進行參數設置實現。2.2對于逆銑M抗與M切、M車是逆向的。由于在銑削過程中，工作臺要空載回轉，必需滿足在插補運動中，順銑肯定是定位準 確的；當財時，交流伺服電機有定位、定速功能。逆銑時為了滿足工作臺的正?；剞D分度， 必需滿足M抗>MW+M車，這就需要合理匹配力矩，首先，M車此時為防竄隙力矩，確保工作臺回轉時無 反向間隙，&必需設定一個最小值常數。似切為銑削時的切削力，可根據切削用量、加工材料確定一個最大值常數。所以，力矩就可以 確定了，滿足Ma>Ma+M車，可以設定為M株=M切+M車+ 150N.m，這樣銑削工作時，驅動工作臺的交 流伺服電機的扭矩和功率就確定了，計算如下：Ne=dxbxuxKFs/ (60xl02xl000i7)式中，況，銑削純切削功率； < 加工深度mm; 6,切削寬度mm; u，機床工作臺進給mrn/min; JCFs， 單位面積切削阻力kg/mm2; 77,機械效率。按照工藝手冊選擇切削用量，加工材料為鉻鑰鋼，機械效 率為80%。iVe= 3x100x250x220/ (60x102x1000 x 0.8) =3. 37kW切削力矩 M切=9.55 x 106 P/n = 9.55x106x2. 37 / 127 = 254N • m這樣銑削工作時，驅動工作臺的銑削扭矩為：財枕=M切+M車+ 150N . m = 254+600+150N . m = 1004 N • m工作臺銑削扭矩可取3000N . m，功率可取 15kW。換算到交流伺服電機：扭矩為450N . m， 功率為 15/0. 8 = 20kW。圖3為立式車床工作臺的俯視外觀圖，將車 削齒輪箱與銑削齒輪箱合二為一，T型槽工作臺1 下部的大齒圈2不變，銑削齒輪3安裝在車削齒 輪7的右側，交流伺服電機4直接安裝在車削和 銑削齒輪箱5的上部。當進行分度銑削時，由于車削傳動鏈是阻礙 銑削傳動鏈運動的，必然導致變頻電機負載反轉， 經過實踐證明：這樣是能夠正常工作的，此時變 頻電機充當的是安全阻尼器的作用，能有效的消 除工作臺的反向間隙。3機電一體化控制從圖3可知，銑削齒輪設計在車削齒輪的右 側，一個與工作臺齒圈的左側面配合，另一個與工作臺齒圈的右側面配合，使傳動背隙始終為零。工 作臺齒圈按照精密齒輪制造，這樣回轉角度有偏差時可通過圓光柵反饋，由精工系統插補進行微量補償，確保分度精度15"，重復分度精度4"。從圖4可知，精工系統按照程序指令控制驅動器和控制器，對交流伺服電機和變頻電機進行位置 和速度控制，使銑削用的工作臺能夠零背隙的旋轉傳動，銑削齒輪和車削齒輪運轉的方向始終是相反 的，通過圓光柵做為角度傳感器，保證工作臺回轉精度要求。 圖5為圓光柵的安裝圖，圓光柵分為定子和轉子兩部分，概括地說，將定子安裝在中間不轉的固 定軸上，轉子安裝在旋轉的T型槽工作臺上，只要注意圓光柵上的電纜通過固定空心軸內部穿過，再 從工作臺底座引出，具體的設計可參看圖紙，這里不在贅述。這樣，圓光柵就可以檢測工作臺的角度 分度值和偏差，由精工系統進行插補對分度進行量化控制。當銑削時工作臺需要正反兩方向運動時， 銑削齒輪箱的二級齒輪有反向間隙，低速（l~3r/min)。 工作臺靜壓導軌有死區誤差，兩者的量值在總裝后可以實測到，在精工系統中進行誤差補償，這 樣銑削時工作臺可以隨時正反方向運動，不會影響加工精度。4 結語通過上面的分析，在CK5225工作臺上進行分度是可行的，運用創造性思維實現了常規設計方法 無法實現的鐵削分度功能，為車鐵復合加工機床的開發提供了可行路徑。進行車銑工作臺的精工化改 造，再在垂直刀架滑枕上配置各種銑削頭，即可進行各方位的多面銑削加工，滿足各種零件的車銑加 工要求，經濟實用地提高機床的加工精度，成為名副其實的立式車銑復合加工機床。本文由海天精工整理發表文章均來自網絡僅供學習參考，轉載請注明！