SHZ1044双主轴立式车削中心设计

详细内容

SHZ1044双主轴立式车削中心是上海理工大学和上海重型机床厂应上海三菱电梯有限公司的要求，为解决电梯制造中的关键零件一曳引轮蜗轮组件的加工共同开发的大型数控机床。

1.随行夹具 2.平衡缸 3.倒置车头 4、9.动力刀架 5.正置立车刀架拖板 6.上料机械手 7.上料传送装置 8.正置车头 10.排屑装置 11.卸料传送装置
图1 双主轴立式车削中心外形简图

1 机床的设计布局机床的设计布局(图l)，采取了国际上90年代机床制造业最新的双主轴方案，即该机床是由一套正置数控立式加工单元和一套倒置数控立车加工单元组合而成。两个加工单元的电气控制，采用了具有极强网络功能的高档双通道C系统；工件在两个单元之间传送，设计的随行定心夹紧机械手；每个单元均配置了有12把刀位的转塔动刀刀架；机床还配备有自动上卸料装置、自动排屑装置等。 由于机床拥有正置和倒置两个加工单元，因此特别适合于盘类、套筒、短轴类两个端面均有精度要求的零件加工；并且，正置和倒置两个单元均为独立的两轴联动车削系统，可以同时加工两个工件，加工工时重合，提高生产效率一倍。另外，该机床主轴采取立式布置、工件垂直安装的结构形式，有利于消除普通卧式车床因工件自重而产生的挠度，大大提高了主轴的旋转精度和工艺系统的刚度。 图2所示为电梯曳引轮蜗轮组件(工件)简图和机床加工循环示意图。

图2 工件和机床工作循环示意图

2 机床主要结构特点

机床机架是由固定横梁与整体床身装配而成，整体床身将机床底座与立柱铸造成一体，可以提高机床的整体刚度和抗接触变形能力。床身铸造时采取封砂工艺，增加了系统阻尼，有利于提高机床的抗振性能，同时降低了机床重心，提高机床安装稳定性。 倒置立车主轴部件采用了内装同轴电动机驱动技术(也称为电主轴)，电动机安装在主轴的两组轴承之间，增加了主轴驱动系统的刚性(图3)。 由于省去了皮带传动，不存在驱动横向力，使得主轴运转平滑准确，即使在低速时，也能使加工工件达到高的精度。同时，车头采用由冷冻装置组成的液体内冷却系统，可获得高的功率密度。这次选用的SIEMENS(西门子)大功率SIMODRIVE IPH2 254型内装电动机，额定转速500～6000r/min，额定功率28.8kW、额定扭矩550N·m，当间隙负载工作方式，其循环持续系数为40%，最大功率可达40.6kw；绕组温升DT= 105K时，最大扭矩673N·m。主轴上还配置有高精度旋转位置编码器，可实现C轴控制，能与进给轴配合完成螺旋加工等功能。



1.冷却外套 2.内装电动机定子 3.内装电动机转子
4.主轴 5.电动机统组 6.旋转编码器
图3 内装式同轴电动机主轴箱示意图


1.导轨 2、4.滚柱托架
3.阻尼块 5.润滑油注入口
图4 导轨减振方法

机床导轨均采用了INA直线滚动导轨，具有高精度、高刚性的特点。为了提高运动部件的抗振性和机床的动态刚度，专门在导轨上配置了新颖的阻尼块。此阻尼块与导向面之间配磨有0.02～0.03mm的油隙，导轨运动时注入润滑油形成挤压油膜，利用这层挤压油膜的抗压减振原理，提高运动副的平稳性。图4a为带阻尼块的滚动导轨示意图，图4b为阻尼块剖面图。 机床数控系统采用了 SIEMENS SINUMERIK 840C，具有极强的网络功能，可实现五轴联动。本车削中心应用了该系统的双通道功能，可同时控制4根主轴(两个车头、两个转塔动力刀架旋转轴)、4根伺服轴(x1、x2；z1和z2)以及两根C轴(两个车头的分度)。 其它机床辅助系统：如液压动力卡盘，垂直拖板部件的双缸液压平衡装置，上料机械手和自动上卸料传送装置，强力冷却润滑液站及平板链式自动排屑装置等。

3 机床技术参数本车削中心的设计参考了德国HESSAPP公司DV-Transfer双主轴数控机床。本双主轴立式车削中心主要技术参数如下。 加工工件直径 f680mm 最大加工工件高度 380mm 主轴端部法兰 A15 主轴前端立承直径 f220mm 主轴额定转速范围
(r/min) 正置
最大可达 250～800
2500 倒置
最大可达 500～800
3000 主电动机功率(kW)
(循环持续系数 100%/ 40%) 正置 22/31.6 倒置 28.8/40.6