數控超重型落地車銑復合機床

蔡春梅

（齊重數控裝備股份有限公司軸齒廠，黑龍江齊齊哈爾161005）

0 引言

隨著冶金、礦山等行業大型回轉窯、大型磨生產規格快速發展及產品需求的快速增長，筒體類零件的加工過程中，大量的時間被消耗在運輸搬運轉序等工作上，為了盡量減少這些輔助時間，提高加工效率、加工質量，需要一臺設備完成盡量多的工序加工，減少轉工序時間。

我公司根據用戶要求，成功研制了數控超重型落地車銑復合機床，實現筒體零件的高效加工，在一臺機床上一次裝卡實現零件的外圓及端面車削，軸向及徑向孔的鉆銑加工。

同時本機床還能夠實現常規軸類零件和盤形零件的外圓、端面、切槽等的車削加工。機床加工復合性較高，大大提高機床的機械加工的生產效率。

1 機床主要技術參數

最大回轉直徑為φ6300mm；最大工件長度為20000mm；最大工件重量為150t；車削主軸轉速范圍為0.4～80 r/min（無級）；C軸轉速為0.0005～0.5 r/min；銑削主軸轉速范圍為50～2500 r/min；刀架縱向行程為3000 mm。

2 機床主要技術內容

本機床總體結構方案如圖1所示。

圖1 機床總體結構

1）本機床總體布局。床頭箱安裝在床頭箱底座上，基座平板置于基礎之上，基座平板上安裝有床臺及刀架、尾座下體及尾座。

2）床頭箱。床頭箱體為箱形結構，箱體與底座聯接并采用熱對稱結構，從而有效地減小了主軸的熱漂移，提高加工精度。主軸為穿軸式結構，徑向采用高精度徑向間隙可調的雙列滾子軸承支承定心，經優化設計取得最佳支承跨距,軸向采用了高精度推力滾子軸承，并在軸向加有預載。花盤用螺釘和過盈的錐面配合緊固在主軸上，其上設有機械增力卡爪夾持工件。主軸尾端配置有圓光柵，用于實現機床的C軸傳動及位置顯示。

3）C軸箱。在主電機及主軸箱之間安裝有C軸箱,C軸傳動鏈與主傳動鏈為兩條傳動鏈。C軸采用交流伺服電機驅動,經齒輪降速，再與床頭箱I軸相聯。主傳動與C軸傳動通過液壓油缸拔動齒輪進行切換。

4）床頭箱底座。用于主軸箱及工件的支撐，采用鑄造結構，作為主箱液壓油的油池。

5）主電機底座。主電機底座主電機安裝在主電機底座上，主電機底與與床頭箱底座采用螺釘聯接,使主電機與主軸箱形成一個剛性聯接。

6）基座平板。基座平板為半封閉箱體，由高強度、低應力鑄鐵鑄造，表面有精確加工的T型槽，T型槽縱向布置，與床頭箱主軸中心線平行，用來安裝刀架床臺及尾座。在尾座移動用基座平板部分,設置有尾座止退定位槽。床臺與基座平板之間安裝有床臺底座,用于滿足刀尖中心高的結構要求，在刀架、床臺軸向或徑向吊動時，重新安裝、調整后再進行零件加工。

7）床臺。床臺安裝在床臺底座上，床臺底座安裝在基座平板上。刀架床臺的移動采用吊運方式。床臺上安裝刀架系統可實現不同直徑工件的外圓、平面的加工；床臺底座通過定位塊準確地縱向平行安裝在基座平板上；床臺通過床臺底座與基座平板進行聯接。

8）刀架。車削刀架由大刀架、上刀架、刀板等組成。上刀架上體設有主副刀板，主刀板在床頭箱側。刀板可在上刀架上手動移動，剛性大，適用于強力大懸伸切削。刀具手動安裝在刀板上。大刀架縱向移動（Z軸）、上刀架橫向移動（X軸），由西門子交流伺服電機驅動滾珠絲杠傳動方式。刀架縱向（Z軸）、橫向（X軸）位置檢測元件均為光柵尺。

9）鉆削裝置。鉆削裝置安裝在上刀架右側（靠近尾座側），由1PH7交流電機驅動，經ZF減速器降速后傳遞給主軸，鉆削裝置隨刀板做移置運動（車削加工時可拆下）。鉆削裝置采用U鉆，可實現一次最大φ52 mm鉆孔要求。

10）尾座。尾座為上下分體式結構。套筒移動為機動，移動到位后由碟簧夾緊，液壓放松。套筒內設有工件熱變形補償裝置，保證加工過程中工件變形不引起芯軸變化。尾座上體內裝有套筒頂緊力測力裝置、套筒移動和夾緊機構。尾座正面設有壓力顯示裝置，當移動套筒頂緊工件時，頂緊力達到預選值，套筒移動電機將自動停止。尾座通過螺栓與基座平板相聯，并可沿基座平板上的定位槽吊裝移動與固定，并設置有止退定位機構，防止尾座軸向竄動。尾座在基座平板上的移動采用機動移動方式。

11）數控系統。機床配置西門子828D型數控系統，西門子S120驅動系統，可實現X、Z、C軸三軸聯動,全閉環控制。

3 技術特點

本機床具有一次裝卡即可完成大型核電閥體的十字交叉球面孔及平行孔加工的特點。主要體現在：1）本系列機床用模塊化設計、有限元分析、結構簡單、可靠性強；2）可實現超大、超重零件的加工，加工件長度最長可達20 m，工件最重可達150t；3）根據工件的結構特點，通過吊動床臺，實現工件徑向不同直徑及軸向全長的接刀加工，大大降低機床的制造成本；4）整體雙層壁抗振式主軸箱體、采用高精度滾動主軸軸承，穿軸式大直徑短主軸結構，高精度、低噪聲；5）刀架進給箱采用滾珠絲杠傳動副，無間隙傳動，傳動剛度高，傳動平穩。

4 創新點

1）落地式車床配置有C軸箱及鉆銑裝置，實現在同一臺機床上實現車、鉆銑等的復合加工；2）尾座采用分體式結構，減小鑄造的加工難度，同時改善了尾座與主軸箱軸線中心的同心調整的工藝性；3）尾座采用機動移動型式，減少大型落地車床尾座整體吊動對基座平板的損傷，大大降低了工人的操作勞動強度。

5 市場前景及經濟與社會效益

該機床于2012年在沈陽冶金機械有限公司正式投入使用。為用戶節省了大量的外協加工及運輸費用，獲得豐厚的經濟效益。

［1］ 王文斌.機械設計手冊：第3卷［M］.3版.北京：機械工業出版社，2004.

［2］ 陳心昭，權義魯.現代實用機床設計手冊：上冊［M］.北京：機械工業出版社，2006.