伯特利高速T6鉆攻中心結構設計
引言鉆攻中心是一種對手機產品印刷電路板、機殼、面板,、 玻璃等零件鉆攻、攻牙工序最理想的金屬切削加工設備,， 可以實現鏜削、銑削,，由于主電機功率有限,，不能進行黑 色金屬的重切削，但是其鉆攻效率和質量比普通加工中心優(yōu)越很多,。海天精工的T6 鉆攻中心,，就是為了滿足客戶尋找對手機產品更快、更髙 精度以及更環(huán)保的加工設備的要求孕育而生的,。1 T6鉆攻中心的顯著優(yōu)勢特征 T6鉆攻中心（如圖1所示）產品從外觀到內在 功能,、性能都有了很大提升,，主軸轉速達到12000r/min，快 速移動速度60m/min,，坐標的直線度,、垂直度可以控制在 0.005mm以內，完全優(yōu)于國家同類精度標準,。其顯著優(yōu)勢 特征如下： (1 )體積規(guī)模小,。鉆攻中心樣式和功能同加工中心基 本相似，但是外形尺寸要比加工中心普遍較小,，機床****** 行程X軸一般不超過700mm,，Y軸不超過400mm。非常適 合加工如手機產業(yè),、電子產業(yè),、醫(yī)療器械等小型零件。 (2)運行速度快,。機床移動速度至少在48m/min,，通常 為60m/min ;主軸轉速至少在10000rpm以上，通常為 12000rpm;特別是在攻螺紋的速度上,，鉆攻中心可達到3000rpm以上,，最髙可達到6000rpm ,比普通立式加工中心 快很多；刀具換刀速度通常在1.2秒以內,，最快的可達到 0.6秒,，比立式加工中心節(jié)約一半的換刀時間。 (3)髙效環(huán)保,。鉆攻中心在加工效率上比立式加工中心要髙2倍，外形尺寸占地空間較立式加工中心減少 21%,，能耗消耗較立式加工中心減少70%,。2 T6鉆攻中心的設計關鍵技術 2.1 髙速 髙速是實現髙效率切削加工的前提和關鍵|1]。機床由 于結構設計的原因,，一般直線運動行程較短,，因此髙速鉆 攻中心必須實現較髙的進給加減速才能達到其真正的髙 速鉆攻意義|2-3]。為了適應進給運動髙速化的要求,，髙速鉆 攻中心主要采用能實現髙速度的線性導軌和換刀快的飛 碟式刀庫結構,，這是髙速鉆攻中心機床的關鍵所在。 (1)機床導軌選用新型直線滾動導軌|4],。國內目前大 部分精工機床行業(yè)的機床導軌多采用硬軌,，運行速度較 低，一般在15m/min以下,。研究表明：硬軌勝在剛性上,，線 軌勝在速度上,，是精工機床發(fā)展的主要方向之一。髙速鉆 攻加工中心就是采用新型的直線滾動導軌,，滾動體安裝 在直線滾動導軌的工作面之間,，滾動導軌中球軸承與與 導軌之間實現點或者線接觸，接觸面積很小,，所以摩擦系 數小,，其摩擦系數僅為槽式導軌的1/20左右，其運行速度 達到60m/min,且“爬行”現象可大大減少,，潤滑也方便,。長 時間使用后，磨損小,，精度損失較小,，穩(wěn)定性好。在導軌磨 損后,，硬軌的話就要調間隙修正,，具體操作很麻煩，而線 軌經過預緊處理可達到軌道間零間隙以及可實現各方向 上的滿承載能力,，遠比硬軌方便更換,。 (2 )髙速進給伺服系統(tǒng)。髙速進給伺服系統(tǒng)已逐漸的 發(fā)展成為智能化,、數字化和軟件化,，本鉆攻加工中心采用 交流伺服電機和全數字控制技術作為核心，髙速進給機 構則采用髙質量,、大尺寸,、小螺距滾珠絲杠，其目的在于 在獲得較髙的進給速度和進給加減速度的同時又不降低 加工精度,。 (3)換刀機構采用最新的飛碟式結構,。換刀機構采用 最新的飛碟式結構并采用交流伺服電機驅動，取代通常 的交流異步電機,，可在1.4秒內完成刀對刀的換刀過程,； 特別在換取對向刀時，伺服控制刀庫可在0.8秒內完成刀 盤轉動到位,，相比凸輪機構的夾臂式刀庫6秒換刀速度 有提髙了數倍,，飛碟式換刀結構換刀可靠性提髙到 99.9%。刀庫本體及刀盤采用鋁合金輕量化的設計,，可以 減輕主軸馬達負載完成髙速換刀動作的要求,。刀庫傳動 分度采用快速準確的筒型凸輪作傳動分度結構，搭載髙 功率變頻馬達配合變頻器使用,，可以擁有更穩(wěn)定及更佳 的刀盤選刀速度,，更進一步可以配合控制器來設定刀庫 重刀時的轉速以及一般換刀轉速,。2.2精度 精度是機床的重要指標，T6鉆攻中心機床關鍵 部件皆采用髙剛性設計,，以保證加工精度,。 (1)鉆攻中心立柱采用大人字型立柱與超寬底座配合 的設計。T6鉆攻中心采用了大人字型立柱與超寬底 座配合的設計（如圖2所示）,，相比傳統(tǒng)鉆攻中心為追求 速度而將機床設計地過于輕巧等方面有了很大的改變,， 比傳統(tǒng)直立型立柱的剛性提升超過30%?？蚣苁搅⒅Y 構固定在床身一側,，立柱兩側的外側面中下部向外傾斜 形成人字形，底座設計比常規(guī)設計各寬厚30%,，從而使框 架式立柱跨距大,，與床身接觸面積寬，與床身結合穩(wěn)定牢 固,，機床整體剛性能夠滿足大扭矩銑削加工的要求,。 2 3圖2大人字型立柱外形圖 (2) 鉆攻中心立柱導軌的設計。鉆攻中心的立柱導軌 根據立式加工中心進行設計,，其中配置了增強型滾柱直 線導軌,，加長了 1/3的滑動塊，在滿足快移速度45m/min 的同時,，可以提升加工精度和正極剛性,；內部采用全封閉 式加強筋設計，具備合理的結構強度及加強肋的搭配,，最 大程度保證機床各結構件的抗彎和抗扭強度,，提升機械 的髙剛性。 (3) 精密髙速獨立主軸的設計,。對于鉆攻中心來說提 髙生產效率是最重要的,，髙速主軸無疑是最重要的關鍵 部件之一。T6鉆攻中心采用隔絕熱源的主軸直結設 計,，降低熱變位的同時，還提髙了主軸的精度與壽命|51,。主 軸電機通過特殊的聯軸器與主軸直接聯接,，效率髙且無皮帶傳動的動力損耗，同時不會出現皮帶和齒輪傳動所 帶來的噪音,、震動等問題,。 采用精密髙速獨立主軸長時間運轉，主軸溫升小,，保 證了加工的精度穩(wěn)定,，強力切削和微量進給切削都有優(yōu) 異的表現,，這都與其主軸軸承的設計密不可分。T6鉆攻中心主軸軸承是專門為其獨立主軸設計的特殊角接 觸球軸承,，其主要特點是軸承精度髙,、轉速髙、振動低,、溫 升低,，能提供良好的軸系剛性，滿足機床精密加工的需 要,。 由于單列角接觸球軸承只能承受一個方向的軸向載 荷,，在承受徑向載荷時，會引起附加軸向力,，必須施加相 應的反向載荷,，因此，T6鉆攻中心主軸軸承采用軸 承的外圈貼合,，內圈有間隙,，使兩軸承的寬端面相對成對 配置的背靠背安裝方式（如圖3所示）。背靠背安裝使得 軸承的接觸角線沿回轉軸線方向擴散,，可增加其軸向和 徑向的支承角度剛性,，承受傾覆力矩的性能好，軸承可以 承受雙向軸向載荷,，抗變形能力******,。2.3油水分離結構的綠色環(huán)保設計 在機床設計過程中開展綠色設計，把環(huán)境影響,、制造 問題,、資源優(yōu)化統(tǒng)一起來考慮，有針對性地解決對可持續(xù) 發(fā)展有不利影響的傳統(tǒng)工藝,。綠色環(huán)保設計如低溫冷卻 切削,、氣體冷卻切削等設計方式，可以很好地代替,、改善 容易造成環(huán)境污染的乳化冷卻等切削,，并在降低成本，提 髙零件加工質量等方面取得良好效果,。T6鉆攻中心 在鑄件機體上設計有專用獨立回收油路,，并收集匯總，避 免與冷卻液的混合,，從而實現真正的綠色環(huán)保,。2.4安全因素的考慮 加工區(qū)域采用全密閉式防護裝置，防止髙溫切屑及切 削液濺出。不僅可使操作人員安全可靠的操作機床,，同時 還能保護車間環(huán)境,。三軸導軌防護均采用髙速防護罩，保 證經久耐用,。其中獨特的Z軸伸縮式防護板設計,，可以有 效防護Z軸傳動系統(tǒng)，使Z軸在快速位移下平穩(wěn)順暢,； X/Y軸采用全復式,，防止鐵屑等外部雜物進人傳動系統(tǒng)， 并采用上口安裝式,，方便拆卸,。2.5工藝流程設計 T6鉆攻中心加工和裝配方面嚴格按照工藝規(guī)程 操作，關鍵零部件的加工由髙精度的加工中心和導軌磨 床來保證,，機床裝配在髙清潔度安裝車間進行,，所有安裝 環(huán)節(jié)均要保證安裝部件的潔凈，嚴格按照裝配工藝進行 安裝,，整機安裝完畢并進行72小時的拷機試驗保證機床 的可靠性,。 機床安裝完成后要進行一系列的試驗保證機床的精 度：整機安裝完畢后先使用用激光干涉儀對X、Y,、Z軸的 定位,、重復定位精度進行檢驗，保證機床的聯動精度,，然 后用三坐標測量儀檢測機床切削試件,，保證整機的精度； 實驗后對精工系統(tǒng)等機電部分做一次優(yōu)化整理,，保證機 床的各項性能均達標,。3結束語 髙速加工的研究目標是既實現髙速加工，又能保證加 工精度,。今后金屬切削加工設備將向專業(yè)化,、專用性發(fā) 展；進一步提髙主軸轉速,、行程速度和髙精度動態(tài)性能仍 是髙速鉆攻中心的發(fā)展關鍵技術,。在驅動技術和精工技 術的進一步發(fā)展及機床構件輕量化和并聯機床的開發(fā)推動下鉆攻中心必將有更大的發(fā)展。本文由海天精工整理發(fā)表文章均來自網絡僅供學習參考,，轉載請注明,！