数控超重型落地车铣复合机床

2015-02-18蔡春梅

机械工程师 2015年7期

蔡春梅

（齐重数控装备股份有限公司轴齿厂，黑龙江齐齐哈尔161005）

0 引言

随着冶金、矿山等行业大型回转窑、大型磨生产规格快速发展及产品需求的快速增长，筒体类零件的加工过程中，大量的时间被消耗在运输搬运转序等工作上，为了尽量减少这些辅助时间，提高加工效率、加工质量，需要一台设备完成尽量多的工序加工，减少转工序时间。

我公司根据用户要求，成功研制了数控超重型落地车铣复合机床，实现筒体零件的高效加工，在一台机床上一次装卡实现零件的外圆及端面车削，轴向及径向孔的钻铣加工。

同时本机床还能够实现常规轴类零件和盘形零件的外圆、端面、切槽等的车削加工。机床加工复合性较高，大大提高机床的机械加工的生产效率。

1 机床主要技术参数

最大回转直径为φ6300mm；最大工件长度为20000mm；最大工件重量为150t；车削主轴转速范围为0.4～80 r/min（无级）；C轴转速为0.0005～0.5 r/min；铣削主轴转速范围为50～2500 r/min；刀架纵向行程为3000 mm。

2 机床主要技术内容

本机床总体结构方案如图1所示。

图1 机床总体结构

1）本机床总体布局。床头箱安装在床头箱底座上，基座平板置于基础之上，基座平板上安装有床台及刀架、尾座下体及尾座。

2）床头箱。床头箱体为箱形结构，箱体与底座联接并采用热对称结构，从而有效地减小了主轴的热漂移，提高加工精度。主轴为穿轴式结构，径向采用高精度径向间隙可调的双列滚子轴承支承定心，经优化设计取得最佳支承跨距,轴向采用了高精度推力滚子轴承，并在轴向加有预载。花盘用螺钉和过盈的锥面配合紧固在主轴上，其上设有机械增力卡爪夹持工件。主轴尾端配置有圆光栅，用于实现机床的C轴传动及位置显示。

3）C轴箱。在主电机及主轴箱之间安装有C轴箱,C轴传动链与主传动链为两条传动链。C轴采用交流伺服电机驱动,经齿轮降速，再与床头箱I轴相联。主传动与C轴传动通过液压油缸拔动齿轮进行切换。

4）床头箱底座。用于主轴箱及工件的支撑，采用铸造结构，作为主箱液压油的油池。

5）主电机底座。主电机底座主电机安装在主电机底座上，主电机底与与床头箱底座采用螺钉联接,使主电机与主轴箱形成一个刚性联接。

6）基座平板。基座平板为半封闭箱体，由高强度、低应力铸铁铸造，表面有精确加工的T型槽，T型槽纵向布置，与床头箱主轴中心线平行，用来安装刀架床台及尾座。在尾座移动用基座平板部分,设置有尾座止退定位槽。床台与基座平板之间安装有床台底座,用于满足刀尖中心高的结构要求，在刀架、床台轴向或径向吊动时，重新安装、调整后再进行零件加工。

7）床台。床台安装在床台底座上，床台底座安装在基座平板上。刀架床台的移动采用吊运方式。床台上安装刀架系统可实现不同直径工件的外圆、平面的加工；床台底座通过定位块准确地纵向平行安装在基座平板上；床台通过床台底座与基座平板进行联接。

8）刀架。车削刀架由大刀架、上刀架、刀板等组成。上刀架上体设有主副刀板，主刀板在床头箱侧。刀板可在上刀架上手动移动，刚性大，适用于强力大悬伸切削。刀具手动安装在刀板上。大刀架纵向移动（Z轴）、上刀架横向移动（X轴），由西门子交流伺服电机驱动滚珠丝杠传动方式。刀架纵向（Z轴）、横向（X轴）位置检测元件均为光栅尺。

9）钻削装置。钻削装置安装在上刀架右侧（靠近尾座侧），由1PH7交流电机驱动，经ZF减速器降速后传递给主轴，钻削装置随刀板做移置运动（车削加工时可拆下）。钻削装置采用U钻，可实现一次最大φ52 mm钻孔要求。

10）尾座。尾座为上下分体式结构。套筒移动为机动，移动到位后由碟簧夹紧，液压放松。套筒内设有工件热变形补偿装置，保证加工过程中工件变形不引起芯轴变化。尾座上体内装有套筒顶紧力测力装置、套筒移动和夹紧机构。尾座正面设有压力显示装置，当移动套筒顶紧工件时，顶紧力达到预选值，套筒移动电机将自动停止。尾座通过螺栓与基座平板相联，并可沿基座平板上的定位槽吊装移动与固定，并设置有止退定位机构，防止尾座轴向窜动。尾座在基座平板上的移动采用机动移动方式。

11）数控系统。机床配置西门子828D型数控系统，西门子S120驱动系统，可实现X、Z、C轴三轴联动,全闭环控制。

3 技术特点

本机床具有一次装卡即可完成大型核电阀体的十字交叉球面孔及平行孔加工的特点。主要体现在：1）本系列机床用模块化设计、有限元分析、结构简单、可靠性强；2）可实现超大、超重零件的加工，加工件长度最长可达20 m，工件最重可达150t；3）根据工件的结构特点，通过吊动床台，实现工件径向不同直径及轴向全长的接刀加工，大大降低机床的制造成本；4）整体双层壁抗振式主轴箱体、采用高精度滚动主轴轴承，穿轴式大直径短主轴结构，高精度、低噪声；5）刀架进给箱采用滚珠丝杠传动副，无间隙传动，传动刚度高，传动平稳。