數控曲軸銑車復合加工機床旋風刀架

吳明昭，張宜成

（齊重數控裝備股份有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

1 引言

旋風刀架是數控重型曲軸銑車復合加工機床的核心部件。由于曲軸拐檔距窄，旋風刀盤通孔直徑大，要加工出合格產品困難很大。我公司經過結構建模、刀架靜力分析、刀架動力學分析、靜壓油腔油膜剛度計算、刀架刀盤模態分析到最終結構優化設計，解決了大型曲軸偏心拐頸的加工難題,成功設計出旋風刀架。

2 旋風刀架結構

旋風刀架由大刀架、橫刀架、旋風轉盤組成。旋風轉盤是用來完成曲軸旋風切削加工的部件，刀具裝在轉盤上。該裝置分為上、下兩體，上體連同轉盤的一半可一起開啟，這時必須將手動拆下的螺釘安放在一個帶有極限開關的特定庫位上，即使所有螺釘已拆卸，也仍將處于鎖緊狀態，轉盤上部分不能啟動。使要加工部位進入此裝置內的轉動由靜壓支承，1PH7167 主軸由交流伺服機驅動，通過ZF 減速器及齒輪傳給轉盤。由于轉盤的回轉和滑動采用機械驅動，配合轉盤上的軸向和徑向靜壓軸承，給曲拐頸車削提供了最好的穩定性和剛性。刀具裝在滑板上，滑板可在轉盤上徑向移動，（U 軸）刀具進給由交流伺服機驅動，通過齒輪、行星機構、同步齒型帶、內齒圈、蝸桿、蝸輪、滾珠絲杠傳到刀具滑板上。刀具在轉盤上可進給移動，也可快速移動。轉盤旋轉時和停止時，刀具都可以在轉盤上移動。旋風轉盤上體的開啟和閉合由液壓油缸驅動，開啟之前，上體中的轉盤和內齒圈由鎖定機構將其鎖定，以免使其脫出，閉合后鎖定機構退出，使轉盤和內齒圈能自由轉動，鎖定裝置由液壓油缸驅動。靜壓油的密封采用“氣流密封”方法，在轉盤和非轉動部分之間的縫隙處裝有壓縮空氣管，壓縮空氣從管的小孔處噴出。在裝置的側面裝有抽氣風機，將裝置內的空氣向外抽,腔里形成負壓。在壓縮空氣和風機的共同作用下，使轉盤和非轉動部分之間的縫隙處產生向裝置內部流動的氣流，從而達到封油作用。刀具徑向夾緊通過彈簧夾緊，液壓放松，帶有夾緊失效安全檢測裝置，刀具手動放置在刀庫內，通過按鈕夾緊放松。為檢查切削刃和旋轉環軸心的平行度，本機床提供一個帶有指示器的切削刃平行測試滑塊，用于刀具安裝檢測。為防止和曲軸拐臂碰撞，在轉盤切削裝置區前面放一可更換的滑桿。如果該滑桿與拐臂接觸，則激活限位開關，進給系統立即停止。旋風刀架根據曲拐頸直徑大小配套接納器，我廠所配5 套接納器加工范圍如下：

1 號接納器用于φ910～φ750mm；2 號接納器用于φ830～φ670mm；3 號接納器用于φ750～φ590mm；4 號接納 器 用 于φ670～φ510mm；5 號 接 納 器 用 于φ590～φ430mm。圖1為旋風刀架開啟圖；圖2為旋風刀架閉合圖；旋風刀架開啟、閉合動作流程見圖3、圖4。

圖1 旋風刀架開啟

圖2 旋風刀架閉合

3 旋風刀架技術特點

（1）研制出了自動開合、定位、夾緊技術；（2）自動拉刀、自動鎖緊、刀盤準停功能技術；（3）內、外齒圈與行星輪系組合的差動進給技術；（4）氣流負壓密封技術；（5）橫向定位卡緊彈簧油缸與靜壓導軌組合技術；（6）高剛度72點恒流靜壓導軌技術；（7）U 軸精密進給技術；（8）刀具測量技術。

圖3 旋風刀架開啟動作控制流程圖

圖4 旋風刀架閉合動作流程圖

新工藝：攻克了超大超薄型分體刀盤的超精密加工難題；攻克了超大分體刀架體恒流靜壓導軌的超精密加工技術。新材料：特殊青銅，用于72 點恒流靜壓導軌支撐瓦。

4 結論

該旋風刀架主要完成萬匹馬力以上船舶用柴油機半組合曲軸熱裝后的整體加工，主要技術指標均達到國際先進水平。它的成功研制結束了此前我國無法加工大型船用曲軸，只能依賴進口的歷史。具備了與國際一流機床同臺競技的能力，旋風刀架的成功研制是“高檔數控機床與基礎制造裝備”一個重要組成部分。