GTM500200車(chē)銑加工中心滑枕的設(shè)計(jì)方案
滑枕的設(shè)計(jì)方案滑枕是車(chē)統(tǒng)中心非常關(guān)鍵的部件，它帶動(dòng)刀具移動(dòng)，并給鏜、鉆、銑功能提供作業(yè) 動(dòng)力。滑枕的結(jié)構(gòu)和使用性能直接關(guān)系到機(jī)床的使用性能。目前，國(guó)內(nèi)的大型立式車(chē)銑 中心和龍門(mén)式加工中心的動(dòng)力滑枕，多采用動(dòng)力電機(jī)和減速機(jī)外置的結(jié)構(gòu)，即將動(dòng)力電 機(jī)和減速機(jī)安裝在滑枕的頂端，再通過(guò)貫通滑枕長(zhǎng)的細(xì)長(zhǎng)傳動(dòng)軸傳至滑枕的下部，再傳 至固定刀具附件頭，由于通過(guò)細(xì)長(zhǎng)傳動(dòng)軸傳遞動(dòng)力，輸出軸的功率、轉(zhuǎn)速和扭矩相對(duì)較 低。這種滑枕結(jié)構(gòu)動(dòng)力電機(jī)和減速機(jī)占用滑枕殼體外空間比較大，并且滑枕與附件頭中 還有潤(rùn)滑、冷卻、電力傳輸?shù)裙芫，連接時(shí)須采用手動(dòng)、半自動(dòng)連接，自動(dòng)化程度低， 制約了機(jī)床的作業(yè)能力。本滑枕依托德國(guó)SCHIESS公司的VMG系列產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合我公司的制造 能力，設(shè)計(jì)出來(lái)的。包括電機(jī)、變速箱、輸出軸和與附件頭連接的機(jī)構(gòu)及管路，其特征 在于所述部件集成在滑枕殼體內(nèi)，殼上端內(nèi)置電機(jī)，減速機(jī)，輸出軸外齒輪與變速箱連 接，變速箱下口連接較短動(dòng)力輸出軸，******輸出功率達(dá)到52KW，扭矩達(dá)到2400Nm， 轉(zhuǎn)速達(dá)到3150r/min;滑枕裝置殼體壁上設(shè)置冷卻、液壓、潤(rùn)滑、氣動(dòng)、電氣管路，滑枕 末端為各自管路離合器：動(dòng)力輸出軸與連接體相連，連接體采用短錐定心、兩個(gè)楔形鍵 傳遞扭矩和四個(gè)機(jī)械自鎖拉緊機(jī)構(gòu)，管路及機(jī)械部件與作業(yè)部件的附件頭實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)自動(dòng) 相連。車(chē)銑復(fù)合滑枕用于大型立式車(chē)銑中心及龍門(mén)鏜銑床上，本發(fā)明滑枕裝置的特點(diǎn)是： 在滑枕內(nèi)部集成了電主軸、變速箱、傳動(dòng)軸，以及液壓、潤(rùn)滑、冷卻、氣動(dòng)管路和電氣 電纜。這種設(shè)計(jì)使滑枕結(jié)構(gòu)緊湊，由滑枕提供的鏜、銑驅(qū)動(dòng)功率大，加工效率高；尤其 是解決了高效加工中與附件頭的手動(dòng)連接問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了附件頭與滑枕的機(jī)械裝置、冷卻 回路、液壓回路、潤(rùn)滑回路、氣動(dòng)回路、電氣的自動(dòng)連接，提髙了車(chē)銑中心的效率。(1)進(jìn)給機(jī)構(gòu)導(dǎo)軌要求：垂直移動(dòng)的Z軸要采用液體靜壓導(dǎo)軌，所以滑枕外殼上的導(dǎo)軌設(shè)計(jì)在可調(diào)整間隙的 鑲條上，由于是截面方形滑枕，因此在滑枕外殼上有兩個(gè)互相垂直的導(dǎo)向面作為基準(zhǔn)面， 依靠加工保證垂直度。與其相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)導(dǎo)軌面做成鑲條可調(diào)整面，最后用刮研的工藝 達(dá)到表面光潔度。在后期的制造過(guò)程中，我們改進(jìn)了工藝，運(yùn)用了注膠成型的工藝，一 次性達(dá)到導(dǎo)軌的精度質(zhì)量要求。(2)動(dòng)力供給要求：本滑枕為各種切削附件頭提供動(dòng)力源。如：直鏜銑頭、加長(zhǎng)直鏜銑頭、直角鏜銑頭、 萬(wàn)能鏜銑頭、平旋盤(pán)鏜銑頭的主軸動(dòng)力；直角鏜銑頭、萬(wàn)能鏜銑頭、多工位刀盤(pán)的分度 旋轉(zhuǎn)動(dòng)力。(3)切削液供給要求：本機(jī)床要求具有刀具內(nèi)冷卻液和外冷卻液供給功能。冷卻液自冷卻液裝置供給，通 過(guò)滑枕內(nèi)部管路與各附件頭自動(dòng)連接，用于加工。最后，在機(jī)床防護(hù)內(nèi)回收，并通過(guò)排 肩器的提升泵輸送回冷卻液裝置。在過(guò)濾、除油、除鐵肩后流到冷卻液裝置凈液箱待用。冷卻液技術(shù)參數(shù)表2.2。表2. 2冷卻裝置參數(shù)Tab. 2. 2 The parameters of cooling equipment 內(nèi)冷： 泵流量 15 L/min 栗壓力 20 bar 外冷： 泵流量 40 L/min 泵壓力 5 bar (4)傳感器信號(hào)反饋要求：在附件頭中安裝有監(jiān)控刀具主軸旋轉(zhuǎn)角度和直角鏜銑頭、萬(wàn)能鏜銑頭C軸、B軸分 度角度的旋轉(zhuǎn)編碼器信號(hào)，萬(wàn)能鏜銑頭的擺動(dòng)角度限位開(kāi)關(guān)傳感器信號(hào)，拉刀裝置松刀， 夾刀油缸位置反饋傳感器信號(hào)等，通過(guò)滑枕端面對(duì)接接口與附件頭對(duì)接接頭的ODU快 速對(duì)接插頭，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳導(dǎo)。(5)附件頭液壓和氣動(dòng)系統(tǒng)要求：為本系列機(jī)床配備的附件頭，銑鏜類(lèi)附件頭要求有刀具自動(dòng)夾緊功能；C軸分度齒 盤(pán)脫開(kāi)功能；多工位車(chē)刀盤(pán)限位油缸脫開(kāi)功能，以上采用油壓控制。另外，對(duì)全部的主 軸都采用了氣密封結(jié)構(gòu)，防止灰塵、切削液、鐵屑等進(jìn)入主軸軸承；對(duì)刀具是否夾緊、 分度齒盤(pán)是否嚙合到位、多工位刀盤(pán)分度后，刀盤(pán)與驅(qū)動(dòng)適配器是否貼合到位，等零件 與零件接觸的檢測(cè)，都采用氣檢測(cè)技術(shù)。此外，對(duì)于用戶要求的高速萬(wàn)能附件頭，主軸 的轉(zhuǎn)速依靠滑枕提供已經(jīng)實(shí)現(xiàn)不了，需要另配高速電主軸，也預(yù)留出電主軸水冷循環(huán)接口。2.2.1滑枕的主要部件本滑枕的主要部件包括：滑枕體、功能附件頭快換裝置、主軸驅(qū)動(dòng)與控制總成、主 軸電機(jī)減速箱、內(nèi)裝電主軸。如圖2.6所示。滑枕體：滑枕的殼體，要具有較強(qiáng)的剛性，影響機(jī)床的加工精度。功能附件頭快換裝置：集成了功能附件頭上所需的動(dòng)力電源接口、液壓和氣動(dòng)控制 接口、切削冷卻液接口、各傳感器信號(hào)反饋接口、水冷循環(huán)接口。主軸驅(qū)動(dòng)與控制總成：將主軸電機(jī)減速箱輸出的動(dòng)力通過(guò)功能附件頭動(dòng)力接口傳遞 給各功能附件頭。主軸電機(jī)減速箱：液壓控制換擋，具有依靠行星齒輪降速的兩個(gè)減速比，提供低速 大扭矩，及高速精加工，并且減速箱采用循環(huán)油浴冷卻，通過(guò)冷卻油不僅有效的潤(rùn)滑了 各齒輪，而且將齒輪間產(chǎn)生的摩擦熱及時(shí)帶走，減小對(duì)滑枕體的熱變形影響。內(nèi)裝電主軸：就滑枕的主軸電機(jī)改進(jìn)為電主軸，由外部外裝改進(jìn)為內(nèi)部安裝。在電 主軸兩端安裝有密封的襯套，通過(guò)襯套外螺旋槽進(jìn)行閉式水冷。恒溫冷卻箱通過(guò)安裝在 靠近電主軸的溫度傳感器反饋，控制輸送的水溫，從而實(shí)現(xiàn)電主軸的恒溫狀態(tài)。2.2.2滑枕的設(shè)計(jì)參數(shù)表2. 3滑枕設(shè)計(jì)參數(shù)Tab. 2. 3 The main parameters of the ram 鏜銑軸參數(shù) 指標(biāo) 鏜銑主軸功率(連續(xù)） 52 kW 主軸最高轉(zhuǎn)速 3150 r/min 主軸******扭矩 2400 Nm 洗刀刀柄ISO 50 滑枕參數(shù) 指標(biāo) 滑枕截面 340X420 mm 滑枕伸進(jìn)最小鏜孔直徑 540 mm 工作行程 指標(biāo) 垂直滑枕移動(dòng)行程（Z軸） 2000 mm 進(jìn)給速度 指標(biāo) Z軸進(jìn)給速度 0-16000 mm/min 快移速度 指標(biāo) Z軸******快移速度 16000mm/min