GTM500200車銑加工中心滑枕的設計方案
滑枕的設計方案滑枕是車統(tǒng)中心非常關鍵的部件，它帶動刀具移動，并給鏜、鉆、銑功能提供作業(yè) 動力。滑枕的結構和使用性能直接關系到機床的使用性能。目前，國內(nèi)的大型立式車銑 中心和龍門式加工中心的動力滑枕，多采用動力電機和減速機外置的結構，即將動力電 機和減速機安裝在滑枕的頂端，再通過貫通滑枕長的細長傳動軸傳至滑枕的下部，再傳 至固定刀具附件頭，由于通過細長傳動軸傳遞動力，輸出軸的功率、轉速和扭矩相對較 低。這種滑枕結構動力電機和減速機占用滑枕殼體外空間比較大，并且滑枕與附件頭中 還有潤滑、冷卻、電力傳輸?shù)裙芫€，連接時須采用手動、半自動連接，自動化程度低， 制約了機床的作業(yè)能力。本滑枕依托德國SCHIESS公司的VMG系列產(chǎn)品的結構特點，結合我公司的制造 能力，設計出來的。包括電機、變速箱、輸出軸和與附件頭連接的機構及管路，其特征 在于所述部件集成在滑枕殼體內(nèi)，殼上端內(nèi)置電機，減速機，輸出軸外齒輪與變速箱連 接，變速箱下口連接較短動力輸出軸，最大輸出功率達到52KW，扭矩達到2400Nm， 轉速達到3150r/min;滑枕裝置殼體壁上設置冷卻、液壓、潤滑、氣動、電氣管路，滑枕 末端為各自管路離合器：動力輸出軸與連接體相連，連接體采用短錐定心、兩個楔形鍵 傳遞扭矩和四個機械自鎖拉緊機構，管路及機械部件與作業(yè)部件的附件頭實現(xiàn)對應自動 相連。車銑復合滑枕用于大型立式車銑中心及龍門鏜銑床上，本發(fā)明滑枕裝置的特點是： 在滑枕內(nèi)部集成了電主軸、變速箱、傳動軸，以及液壓、潤滑、冷卻、氣動管路和電氣 電纜。這種設計使滑枕結構緊湊，由滑枕提供的鏜、銑驅動功率大，加工效率高；尤其 是解決了高效加工中與附件頭的手動連接問題，實現(xiàn)了附件頭與滑枕的機械裝置、冷卻 回路、液壓回路、潤滑回路、氣動回路、電氣的自動連接，提髙了車銑中心的效率。(1)進給機構導軌要求：垂直移動的Z軸要采用液體靜壓導軌，所以滑枕外殼上的導軌設計在可調(diào)整間隙的 鑲條上，由于是截面方形滑枕，因此在滑枕外殼上有兩個互相垂直的導向面作為基準面， 依靠加工保證垂直度。與其相對應的兩個導軌面做成鑲條可調(diào)整面，最后用刮研的工藝 達到表面光潔度。在后期的制造過程中，我們改進了工藝，運用了注膠成型的工藝，一 次性達到導軌的精度質(zhì)量要求。(2)動力供給要求：本滑枕為各種切削附件頭提供動力源。如：直鏜銑頭、加長直鏜銑頭、直角鏜銑頭、 萬能鏜銑頭、平旋盤鏜銑頭的主軸動力；直角鏜銑頭、萬能鏜銑頭、多工位刀盤的分度 旋轉動力。(3)切削液供給要求：本機床要求具有刀具內(nèi)冷卻液和外冷卻液供給功能。冷卻液自冷卻液裝置供給，通 過滑枕內(nèi)部管路與各附件頭自動連接，用于加工。最后，在機床防護內(nèi)回收，并通過排 肩器的提升泵輸送回冷卻液裝置。在過濾、除油、除鐵肩后流到冷卻液裝置凈液箱待用。冷卻液技術參數(shù)表2.2。表2. 2冷卻裝置參數(shù)Tab. 2. 2 The parameters of cooling equipment 內(nèi)冷： 泵流量 15 L/min 栗壓力 20 bar 外冷： 泵流量 40 L/min 泵壓力 5 bar (4)傳感器信號反饋要求：在附件頭中安裝有監(jiān)控刀具主軸旋轉角度和直角鏜銑頭、萬能鏜銑頭C軸、B軸分 度角度的旋轉編碼器信號，萬能鏜銑頭的擺動角度限位開關傳感器信號，拉刀裝置松刀， 夾刀油缸位置反饋傳感器信號等，通過滑枕端面對接接口與附件頭對接接頭的ODU快 速對接插頭，實現(xiàn)信號的傳導。(5)附件頭液壓和氣動系統(tǒng)要求：為本系列機床配備的附件頭，銑鏜類附件頭要求有刀具自動夾緊功能；C軸分度齒 盤脫開功能；多工位車刀盤限位油缸脫開功能，以上采用油壓控制。另外，對全部的主 軸都采用了氣密封結構，防止灰塵、切削液、鐵屑等進入主軸軸承；對刀具是否夾緊、 分度齒盤是否嚙合到位、多工位刀盤分度后，刀盤與驅動適配器是否貼合到位，等零件 與零件接觸的檢測，都采用氣檢測技術。此外，對于用戶要求的高速萬能附件頭，主軸 的轉速依靠滑枕提供已經(jīng)實現(xiàn)不了，需要另配高速電主軸，也預留出電主軸水冷循環(huán)接口。2.2.1滑枕的主要部件本滑枕的主要部件包括：滑枕體、功能附件頭快換裝置、主軸驅動與控制總成、主 軸電機減速箱、內(nèi)裝電主軸。如圖2.6所示。滑枕體：滑枕的殼體，要具有較強的剛性，影響機床的加工精度。功能附件頭快換裝置：集成了功能附件頭上所需的動力電源接口、液壓和氣動控制 接口、切削冷卻液接口、各傳感器信號反饋接口、水冷循環(huán)接口。主軸驅動與控制總成：將主軸電機減速箱輸出的動力通過功能附件頭動力接口傳遞 給各功能附件頭。主軸電機減速箱：液壓控制換擋，具有依靠行星齒輪降速的兩個減速比，提供低速 大扭矩，及高速精加工，并且減速箱采用循環(huán)油浴冷卻，通過冷卻油不僅有效的潤滑了 各齒輪，而且將齒輪間產(chǎn)生的摩擦熱及時帶走，減小對滑枕體的熱變形影響。內(nèi)裝電主軸：就滑枕的主軸電機改進為電主軸，由外部外裝改進為內(nèi)部安裝。在電 主軸兩端安裝有密封的襯套，通過襯套外螺旋槽進行閉式水冷。恒溫冷卻箱通過安裝在 靠近電主軸的溫度傳感器反饋，控制輸送的水溫，從而實現(xiàn)電主軸的恒溫狀態(tài)。2.2.2滑枕的設計參數(shù)表2. 3滑枕設計參數(shù)Tab. 2. 3 The main parameters of the ram 鏜銑軸參數(shù) 指標 鏜銑主軸功率(連續(xù)） 52 kW 主軸最高轉速 3150 r/min 主軸最大扭矩 2400 Nm 洗刀刀柄ISO 50 滑枕參數(shù) 指標 滑枕截面 340X420 mm 滑枕伸進最小鏜孔直徑 540 mm 工作行程 指標 垂直滑枕移動行程（Z軸） 2000 mm 進給速度 指標 Z軸進給速度 0-16000 mm/min 快移速度 指標 Z軸最大快移速度 16000mm/min