立式車銑復(fù)合加工中心一工作臺分度裝置的設(shè)計(jì)
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(jī)床適用于加工形狀復(fù)雜回轉(zhuǎn)類零件，******加工直徑2500mm,，******加工髙度1600mm,，可進(jìn)行 內(nèi)外圓柱面，內(nèi)外圓錐面,，車端面的加工,。該機(jī)床適合以高速鋼和硬質(zhì)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(jìn)行粗,、精加工。 隨著機(jī)床制造水平的不斷提高,，在CIMT20I1中國國際機(jī)床展覽會上,，復(fù)合加工機(jī)床呈現(xiàn)增長趨 勢，一些高精度零件通過車銑復(fù)合加工,、車銑鏜復(fù)合加工,，甚至車銑鏜磨淬火復(fù)合加工，實(shí)現(xiàn)一次裝 夾完成整個零件的加工工序,。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，車銑復(fù)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(shè)計(jì)分 度裝置,，分度精度15",重復(fù)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(fù)合加工總體方案布局査看CK5225-20002,、30002裝配圖，車削裝配圖已經(jīng)定型,，傳動系統(tǒng)固定,，在此基礎(chǔ)上增加銑削 分度裝置，進(jìn)行精工化改造設(shè)計(jì)（圖1),。工作臺的種類有3種,，原理是相同的。根據(jù)CK5225精工立車的結(jié)構(gòu),，采用變動量最小的結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì),，還得達(dá)到要求的分度精度進(jìn)行銑削加工。在CK5225精工立車增加了右側(cè)交流伺服電機(jī)驅(qū)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(gòu)成了消隙結(jié)構(gòu)，類似于雙齒輪齒條結(jié)構(gòu),。在車削時,，右側(cè) 交流伺服電機(jī)驅(qū)動的減速箱設(shè)有液壓離合器，液壓控制可實(shí)現(xiàn)齒輪嚙合與脫開,，脫開時只有左側(cè)減速 箱傳動,。右側(cè)銑削減速箱采用交流伺服電機(jī)與I軸直聯(lián)，盡可能縮短傳動鏈來提高分度精度,。左側(cè)車削減速箱由55KW,、MDSP315S-8交流變頻調(diào)速電動機(jī)驅(qū)動，變頻調(diào)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(shí)現(xiàn)二級機(jī)械變速,，通過 MDSP315S-8交流變頻電動機(jī)調(diào)速,，使工作臺得到1 ~5〇r/min的轉(zhuǎn)速。傳動鏈如下所示：MDSP315S-8 交流 變頻調(diào)速電動機(jī)一 55kW 基速740r/mm降速比為^ = 1: 93.789, ,；2 = 1 : 31.263,經(jīng)過驗(yàn)算合理,。査電機(jī)樣本，MDSP315S-8電機(jī)在 210〇r/min時輸出力矩210N.m,。工作臺產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩M工=財(cái)電/ (…）=210/ [0.9 (1/31.263)]= 7294. 7N • m 〇采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動精密減速箱,，通過二級精密齒輪驅(qū)動回轉(zhuǎn)工作臺,，工作臺安裝圓光柵進(jìn)行 誤差反饋，由精工系統(tǒng)插補(bǔ)進(jìn)行補(bǔ)償,。2銑削工作臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析 銑削時工作臺的定位,、齒輪的消隙，再加上實(shí)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(jìn)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(cái)切是同向的，見&與財(cái)車是逆向的,。M車設(shè)置成******只有600N•m的力矩輸出,，滿力矩為5000N • m，可由精工系統(tǒng)通過對變頻電機(jī)驅(qū)動器上的電流放大器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置實(shí)現(xiàn),。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(zhuǎn),，必需滿足在插補(bǔ)運(yùn)動中，順銑肯定是定位準(zhǔn) 確的,；當(dāng)財(cái)時,，交流伺服電機(jī)有定位、定速功能,。逆銑時為了滿足工作臺的正?；剞D(zhuǎn)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(zhuǎn)時無 反向間隙,，&必需設(shè)定一個最小值常數(shù)。似切為銑削時的切削力,，可根據(jù)切削用量,、加工材料確定一個******值常數(shù)。所以,，力矩就可以 確定了,，滿足Ma>Ma+M車，可以設(shè)定為M株=M切+M車+ 150N.m,，這樣銑削工作時,，驅(qū)動工作臺的交 流伺服電機(jī)的扭矩和功率就確定了,，計(jì)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(jī)床工作臺進(jìn)給mrn/min; JCFs,， 單位面積切削阻力kg/mm2; 77,機(jī)械效率。按照工藝手冊選擇切削用量,，加工材料為鉻鑰鋼,，機(jī)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(qū)動工作臺的銑削扭矩為：財(cái)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(jī)：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(cè)，交流伺服電機(jī)4直接安裝在車削和 銑削齒輪箱5的上部,。當(dāng)進(jìn)行分度銑削時,，由于車削傳動鏈?zhǔn)亲璧K 銑削傳動鏈運(yùn)動的，必然導(dǎo)致變頻電機(jī)負(fù)載反轉(zhuǎn),， 經(jīng)過實(shí)踐證明：這樣是能夠正常工作的,，此時變 頻電機(jī)充當(dāng)?shù)氖前踩枘崞鞯淖饔茫苡行У南?除工作臺的反向間隙,。3機(jī)電一體化控制從圖3可知,，銑削齒輪設(shè)計(jì)在車削齒輪的右 側(cè)，一個與工作臺齒圈的左側(cè)面配合,，另一個與工作臺齒圈的右側(cè)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(zhuǎn)角度有偏差時可通過圓光柵反饋,，由精工系統(tǒng)插補(bǔ)進(jìn)行微量補(bǔ)償，確保分度精度15",，重復(fù)分度精度4",。從圖4可知，精工系統(tǒng)按照程序指令控制驅(qū)動器和控制器,，對交流伺服電機(jī)和變頻電機(jī)進(jìn)行位置 和速度控制,，使銑削用的工作臺能夠零背隙的旋轉(zhuǎn)傳動,，銑削齒輪和車削齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)精度要求,。 圖5為圓光柵的安裝圖，圓光柵分為定子和轉(zhuǎn)子兩部分,，概括地說,，將定子安裝在中間不轉(zhuǎn)的固 定軸上，轉(zhuǎn)子安裝在旋轉(zhuǎn)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(nèi)部穿過,，再 從工作臺底座引出，具體的設(shè)計(jì)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(tǒng)進(jìn)行插補(bǔ)對分度進(jìn)行量化控制,。當(dāng)銑削時工作臺需要正反兩方向運(yùn)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(dǎo)軌有死區(qū)誤差，兩者的量值在總裝后可以實(shí)測到,，在精工系統(tǒng)中進(jìn)行誤差補(bǔ)償,，這 樣銑削時工作臺可以隨時正反方向運(yùn)動，不會影響加工精度,。4 結(jié)語通過上面的分析,，在CK5225工作臺上進(jìn)行分度是可行的，運(yùn)用創(chuàng)造性思維實(shí)現(xiàn)了常規(guī)設(shè)計(jì)方法 無法實(shí)現(xiàn)的鐵削分度功能,，為車鐵復(fù)合加工機(jī)床的開發(fā)提供了可行路徑,。進(jìn)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(jìn)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(jīng)濟(jì)實(shí)用地提高機(jī)床的加工精度,，成為名副其實(shí)的立式車銑復(fù)合加工機(jī)床,。本文由海天精工整理發(fā)表文章均來自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考，轉(zhuǎn)載請注明,！