双主轴数控车床设计解析--专业数控车床厂家

双主轴数控车床设计解析--专业数控车床厂家

右主轴同轴度

为实现盘、套类零件的完全加工，本机床的了。右主轴同轴对置，并且右主轴可在轴向移动进行工件的交换。由于工件的交换是在主轴运转的情况下进行，这就对了。右主轴的同轴度及转速的同步提出了很高的要求。同轴度允差≤0.01mm(半径值)。为解决这个问题，设计时，在右主轴箱体的A、B面上增加镶条结构，装配过程以左主轴为基准，分别通过调整右主轴上的镶条1,镶条2来调整A、B面，从而达到左右主轴的同轴要求。转速同步100%。为解决转速同步问题，设计时分别在左右主轴上安装了分辨率为1024线的增量式编码器，用于速度反馈，同时还开发设计了同步主轴功能和同步控制程序。经过现场验证，机床转速在2300rpm以下可完全实现同步。

十二位双面刀盘装置

由于该机床采用了双主轴同轴对置和单刀架布局，因此设计刀盘时，必须解决该装置即能加工左主轴上的工件，亦能加工右主轴上的工件。解决方案有两种:一是直接购买径向VDI刀盘；另一种是自行设计双面刀盘。由于直接购买的VDI产品刀盘费用较贵，同时其标准产品的径向尺寸很难完全符合设计要求，所以决定自行设计双面刀盘装置。设计时有以下几点须注意:A刀塔必须选用“伸脖式”刀塔，同时还需注意“X”尺寸，以满足用于加工右主轴上的工件时，刀盘在回转时刀具不与其干涉；B双面刀盘上的刀槽应对称错位设计，双面刀槽应一次装夹同时加工出来，刀槽对刀盘中心孔的对称度允差≤0.02mm。

机床总体布局

本机床为机、电、液一体化设计。机床采用了卧式60°倾斜床身导轨形式，具有结构紧凑、布局先进合理、排屑性能好、操作方便等优点，而且便于配置工业机器人，为全自动和无人化生产提供了方便。机床内外防护采用了全封闭框架式结构，很好地解决了三防问题(防冷却液、油及铁屑)，同时也给机床的维修提供了较大的空间及灵活性。主机部分主要由床身、左主轴箱、右主轴箱、床鞍、纵向、刀盘、马达及卡盘油缸装置等部分组成。

 机床性能特点

 本机床为卧式双主轴数控车床，采用三轴控制。左主轴完成加工后，右主轴可自动完成对已加工部位的夹持，满足机床对零件未加工部位的车削加工，从而实现零件的完全车削加工。适用于汽车、化工、机电、航天航空等行业零件的加工。机床可对盘类零件和轴类零件进行各种曲面、端面及螺纹的车削加工。实现了工件一次装夹多工序加工，即实现一机功能集成化，使机床成为真正意义上的高速高效的数控机床。

 本机床选用德国S主EMENS810D数控系统，左主轴由11/15kW的1PH7型交流主轴伺服电机通过皮带将动力传递到主轴上。右主轴由10.1/13kW的1PH2型内置式交流电主轴直接驱动主轴。右主轴通过扮杠螺母副在纵向作可编程运动，从而可实现更多可能的加工方案。X、Z1、Z2车由进给系统采用先进的1FK型交流伺服电机控制。机床纵横向导轨均采用日本THK生产的2级精度的直线滚动导轨。

刀盘装置由意大利的SM型动力刀塔加自型设计的十二位双面刀盘组成，以实现回转类零件的完全加工。使机床具各动态性能好、无爬行、定位精度高以及性能稳定可靠等特点。

 机床的关键技术

本机床各功能部件布局紧凑合理，外观造型宜人，功能齐全，排屑方便，三防效果好，机床操纵台采用旋转式结构，操作简中、安全。

机床在设计制造中攻克了以下几个关键技术

电主轴

 当机床需要配置电主轴时，一般有两种途径:一是直接购买成品的电主轴单元。这种方式不但成本较高，而且还可能因规格有限，外形和安装尺寸难以满足机床要求，而对机床的整体布局和性能产生不利影响。二是由数控系统供应商提供电主轴关键零件，如转子、定子及冷却套。其它零件由机床厂自行设计、制造。这样不仅大幅度降低了成本，同时还能满足机床的整体布局。

本机床电主轴(右主轴箱)就是自行开发设计的，具体结构采用德国1PH2型电主轴，将其与主轴箱、主轴等零件组装在一起，通过转子与主轴的过盈配合，使动力直接作用在主轴上。在设计和制造中需解决两个技术难点，即电主轴的发热问题和电主轴的动平衡问题。

 电主轴最突出的问题之一是内藏式高速主电动机的发热。由于主轴轴承离主电动机较近，电动机的发热会直接降低轴承的工作精度，

如果主电动机的散热问题解决不好，将直接影响机床工作的可靠性。为解决这一难题所设计了高速电主轴的外循环水冷却系统。在主电动机定子的外面设计了带螺旋槽的冷却套，机床工作时，冷却水在该螺旋槽中连续流动，将主电动机运转中产生的热量及时、迅速地带走。

冷却水的流量可按主电动机的发热量进行计算。经过计算本机床选用制冷量为3kW的制冷机。主轴轴承的发热也是电主轴发热的另一个主要热源，由于本机床电主轴的运转速度最高设为3500r/min,主轴轴承发热不突出，经设计校核没必要采取油雾润滑的冷却措施，采用脂润滑方式即能满足使用要求。

电主轴运转部分微小的不平衡量，都会引起较大的离心力，造成机床的振动，影响加工精度和表面质量。因此必须对电主轴进型严格的动平衡。主轴及主轴上的零件都要经过十分精密的加工、装配和调校，使主轴组件动平衡精度达到0.4级以上的水平。在设计电主轴时，一是必须严格遵守结构对称性原则，键连接和螺纹联接在电主轴上被禁止使用。电动机转子与机床主轴之间用过盈配合来实现扭矩的传递，过盈量应按所传递的扭矩来计算，其值有时高达0.08~0.lOmm。另一个保证主轴动平衡的措施是在主轴上设计一个平衡环，在平衡环上对称地加工出16~24个直径略有不同的螺纹孔(M4或M6)。当电主轴组装完毕后，根据动平衡机的测试结果，在一定的方位上，旋入相应的平衡螺钟并调节其旋入深度，直到完全达到动平衡精度后，用环氧树脂将这些平衡螺钟固化。