车削复合机床的设计制造

Design and manufacture of the turning composite machine toolSUN Yanxu①，LIU Chunlian①。SUN Xi②(###Shandong Lunan Machine Tool Co.，Ltd.，Tengzhou 277500，CHN；###Engineering Institute，Ocean University of China-Qingdao 266000，CHN)Abstract：Structural design and several key technologies of turning composite machining tool are introduced。

Keywords：Dual Electric Spindle；Power Turret；Synchronization Technology世界机床市场正朝着高速、复合、智能、环保方向发展。在世界机床制造和机械加工领域，复合加工技术正以其独特的魅力被逐渐认识并应用于实践中。我公司与国外设计公司联合开发的TMC250车削中心复合机床，既能够完成车削功能，又能够完成铣、钻、镗、攻丝、铰孑L、扩孔等功能，还具有 自动工件交换、刀具长度检测与自动补偿、自动温控与碰撞保护等附加功能，是现代智能加工的典型体现。它与常规的卧式数控机床相比，显著特点其-是工件加工精度高、效率高，并具有叠加效应；其二是占地面积小，多工序多工位集约化，实现了工件短加工循环，机床的功率被充分利用，减少了消耗，是绿色机床制造的发展方向之-。

1 机床的结构布局和拈化设计该机床是双主轴、三刀塔、半闭环三通道数控系统控制的机床，见图 1。整机采用 45。斜床座，机床重心低，排屑好；导轨全部是滚柱式直线滚动导轨，刚性好。

采用日本 FANUC31 i数控系统，两主轴都采用内置式高低速双绕组200L/6000iB主轴电动机，线圈的切换可实现低速大扭矩、高速大功率；进给轴皆使用 型交流伺服电动机，驱动扭矩大，滚珠丝杠进行预拉伸安装，定位精度高。机床两电主轴左、右对称排列，左主轴固定为主主轴，右为副主轴，副主轴的移动采用伺服电动机带动滚珠丝杠副的可编程控制。两主轴均配有c轴，c轴分度精度为0.001。。机床三动力刀塔布局· 76 ·是，两上动力刀塔采用左右对称 i局 式，独立的 y轴结构，非合成轴，使加工能力更强；下动力刀塔配置在机床右下部，不配 y轴。动力刀塔的驱动动力为内藏式电动机，结构紧凑，体积小；刀位数为 12工位，每工位都可以配装 BMT65型刀座，即包括直柄、直角、直角后缩(又称位短式 )及其他特殊结构刀座等。该BMT型刀座刚性好、切削力大、重复精度高。

1-厩厘 ；2-尿身；3～主ttl；4- F刀塔 ；5-左刀塔 ；6-右月塔 ； 7- 副主轴。

图1 总体二维设计图该机床是集机、电、液、气于-体和全封闭式防护，机床整体布局合理，维修与操作方便。两电主轴配装6254 mm(10英寸)中空动力卡盘，主轴功率 15/22kW，最高转速4 500 r/rain，最大加工直径 380 mm，床身上最大回转直径800 mm，最大加工长度715 mm；Z、轴最大快移速度 30 m/rain。动力刀塔刀柄规格BMT65，动力刀具最高转速 6 000 r/min，功率 5.5/7.5kW，相邻刀具换刀时间0.35 S，重复定位精度4”。

等 cu d l耳帚J丹j设计与研究Designand R rch2.3 同步技术该机床左右两主轴具有同步功能 (图 5)，安装在左主轴(主主轴或第-主轴)的工件正面加工完成后，主轴在旋转过程 中，实现工件左主轴到 主 ，苎 璧 图5两主轴同步示意图-- 土4-制rh)的自动传递，然后在 - ～ 右主轴上再进行工件背面的加工。机床上三刀塔可配装 36把刀具，相当于-个中型刀库，对比较复杂的工件，可实现工件-次装夹，完成正、反两面的加工。其原理是当左主轴夹持工件以-定速度旋转，加工完成后，右主轴首先是速度与左主轴同步 ，然后是角相位与主轴同步，同时伺服驱动电动机带动右主轴向左移动( 轴)，进行粗定位；当右主轴上的卡盘接触到左主轴上的工件时，就产生-个轴向的反力，该力大小在第 1通道G94(主轴分进给)S1000 P1(第-通道第-主轴速度给定)M03(第-通道第-主轴正转)M60(主轴速度同步)M62(主轴相位同步)M600(等待第二通道相同代码)M601(等待第二通道相同代码)M69(第-通道主轴卡盘松开)G04 X3.0(第二通道主轴卡盘松开延时)M602(等待第二通道相同代码)M61(主轴同步取消)M05(第-通道主轴停止旋转)M68(第-通道主轴卡盘夹紧)M603(等待第二通道相同代码)M30(程序结束)以上为双通道主轴同步对接中程序编辑中的-个简单例子，如果需要往返同步对接，可以按照以上例子进行扩展即可。

4 结语应用拈设计的车削中心复合机系列机床，单主轴单刀塔、双主轴双刀塔的配置实现了小批量生产，各项性能指标达到了预定目标。随着该系列机床各项配套件和制造成本的下降，以及多样化复杂工件对制造系统面板上根据转速已预设定为定值，轴向的反力达到设定的数字时，反馈给系统，伺服 轴停止左移，即精确智能定位；旋即左主轴动力卡盘夹紧工件，同步旋转，然后右主轴卡盘松开工件，左主轴夹紧工件退回到设定位置，对工件背面进行加工，实现-个循环。

3 机床的工作原理本机床采用三通道数控系统控制，其中各轴分配为：第-通道：S1(第-主轴)，S2(左刀塔主轴)，x1，，z1轴；第二通道：s3(第二主轴)，S4(右刀塔主轴)也 ，z2， 轴；第三通道：s5(下刀塔主轴)，X3，Y3，Z3轴；三个通道中程序可以分别执行，也可以第-、二、三通道进行组合调用执行。以下是第-、二通道主轴同步加工，主轴旋转过程中第-主轴(第-通道)与第二主轴(第二通道)交换工件的程序。

第 2通道G94(主轴分进给)M600(等待第-通道相同代码)M69(第二通道主轴卡盘松开)G04 X3.0(第二通道主轴卡盘夹紧延时)G01 W132.FIO0(第二通道 w轴移动到位)M68(第二通道主轴卡盘夹紧)GO4 X3.0(第二通道主轴卡盘松开延时)M601(等待第-通道相同代码)M602(等待第-通道相同代码)GO W500.(第二通道 w轴回到原始位置) (执行第二通道主轴加工程序)M603(等待第二通道相同代码)M30(程序结束)精度的要求提高和人工成本的不断增加，工件加工工序集约化越来越被用户所接受认可，车削中心复合机床必将像普通数控机床-样广泛普及使用。

第-作者：孙彦旭，男，1963年生，工程师，主要从事数控车床的设计和研究。

(编辑 吕伯城)(收稿 13期：2012-02-09)文章编号： ∞2如果您想发表对本文 的看法 请将文章缡号填入读者意见调童表中的相应位置。