一種銑車復合加工中心的主軸定位鎖緊裝置設計*＊

楊錦斌

(西部礦業股份有限公司，青海 西寧810001)

銑車復合加工中心是數控機床中難度最大、應用范圍最廣的機床，代表機床制造業最高水平，國際上把復合加工設備作為衡量一個國家裝備制造業水平的標志，它集機、電、液、光于一體，主要用于復雜曲面的高效、精密、自動加工，復合加工中心是發電、船舶、汽車、航空航天、高精儀器等民用工業和軍工部門迫切需要的關鍵加工設備。通常，復合加工中心加工效率相當于2 臺三軸機床，甚至可以完全省去某些大型自動化生產線的投資，大大節約空間和不同制造單元之間的周轉運輸時間與費用。在銑車復合加工中心中，主軸銑車轉換定位鎖緊技術是銑車功能轉換中至關重要的環節之一，它的定位鎖緊方式影響著主軸銑車功能轉換，其穩定性及可靠性直接影響著銑車復合加工中心的加工精度和整機性能。因此，主軸銑車轉換定位鎖緊技術是整個銑車復合加工中心結構設計過程中所要考慮的重點要素之一。

1 銑車復合加工中心主軸定位鎖緊裝置構成

銑車復合加工中心主軸定位鎖緊裝置主要由三片式端面鼠牙盤鎖緊機構、等裝置組成。

1.1 三片式端面鼠牙盤鎖緊機構

銑車復合加工中心的主軸除了無需鎖緊的銑削功能外，還需要可靠鎖緊主軸的車削功能。無需鎖緊的銑削功能是為了滿足銑車復合加工中心高速銑削加工功能而設計的，可靠鎖緊主軸的車削功能是為了實現銑車復合加工中心的車削功能而設計的。為了能銑車復合加工中心主軸的高強度鎖緊，實現其主軸強力車削加工功能，主軸定位鎖緊裝置必須采用三片式端面鼠牙盤鎖緊機構。

1.2 自動恒壓液壓控制系統

在液壓系統設置液壓泵的工作狀態，對維持液壓系統工作壓力的恒定起著十分關鍵作用。為維持系統工作壓力恒定，除了可以采用一些液壓元件和一些蓄能措施以外，主要還是通過對主軸定位鎖緊裝置油腔的壓力進行在線檢測，按照壓力控制信號，控制系統按壓力大小給出變頻調速指令，變頻器變頻調速液壓泵變頻電動機，液壓系統向油腔供油，使之油腔工作壓力保持動態恒定。

2 銑車復合加工中心主軸定位鎖緊裝置設計

2010 年筆者公司承擔了國家科技重大專項——“動梁無滑枕銑車復合加工中心”課題攻關任務。在課題研究過程中，應用已經成熟的三片式端面鼠牙盤鎖緊技術、自動恒壓液壓系統控制技術等新技術，解決了主軸定位鎖緊裝置的準確定位、可靠鎖緊及鎖緊力恒定等技術難題。

銑車復合加工中心主軸定位鎖緊裝置的結構見圖1，主軸定位鎖緊裝置結構一:主軸箱1 設置在主軸16上肩部外側，上齒盤4 通過螺栓固定在主軸箱1 上側L 型階梯角部，活塞齒盤6 裝在主軸箱1 內側上齒盤4下端，油缸體8 固定在主軸箱1 內側活塞齒盤6 下端，活塞齒盤6 和油缸體8 上與主軸箱1 內側壁接觸部位裝有密封圈12，活塞齒盤6 上臺階處與主軸箱1 下臺階處形成油腔5，油缸體8 與主軸箱1 內側壁接觸部位的上臺階與活塞齒盤6 下端面部位形成油腔7，油缸體8 外沿止口通過螺栓18 固定在主軸箱1 下端面，主軸箱1 上裝有進油口2 并加工有油孔與油腔5 相通，主軸箱1 上與進油口2 相對一側裝有進油口11 并加工有油孔與油腔7 相通;上齒盤3 通過螺栓固定在主軸16 上側L 型階梯角部并與上齒盤4 平齊，上隔套10、軸承13、中隔套14、軸承15 從上至下依次裝在主軸16 上齒盤3 的下方，并用法蘭9 和螺栓18 固定在主軸16 下端部。

主軸定位鎖緊裝置結構二:油缸體8 與主軸箱1內側壁接觸部位的上臺階與活塞齒盤6 下端面部位形成空腔7，空腔7 內裝有碟形彈簧組件替代油腔7 中的液壓介質，其余部分與主軸定位鎖緊裝置結構一相同。

3 銑車復合加工中心主軸定位鎖緊裝置的工作運行

銑車復合加工中心主軸定位鎖緊裝置的工作運行過程如下:

(1)主軸定位鎖緊裝置結構一工作運行過程:當主軸功能轉換為車削時，發出主軸定位鎖緊指令，進油口11 供油，油腔7 注入壓力油，油腔5 卸壓，活塞齒盤6 上移，主軸慢速轉動，活塞齒盤6 上的齒部與上齒盤4 和3 完全嚙合，主軸車削功能定位鎖緊完成，卸去主軸驅動力，工作臺按指令旋轉，即可進行車削加工;當主軸功能轉換為銑削時，發出主軸定位鎖緊脫離指令，進油口2 供油，油腔5 注入壓力油，油腔7 卸壓，活塞齒盤6 下移，活塞齒盤6 上的齒部與上齒盤4 和上齒盤3 完全脫離，主軸銑削功能轉換完成，加載主軸驅動力，主軸按指令旋轉，工作臺按指令工作(可旋轉，也可不旋轉)，即可進行銑削加工(見圖1)。

(2)主軸定位鎖緊裝置結構二工作運行過程:當主軸功能轉換為車削時，發出主軸定位鎖緊指令，在空腔7 內碟形彈簧組件作用下，油腔5 卸壓，活塞齒盤6 上移，主軸慢速轉動，活塞齒盤6 上的齒部與上齒盤4 和3 完全嚙合，主軸車削功能定位鎖緊完成，卸去主軸驅動力，工作臺按指令旋轉，即可進行車削加工;當主軸功能轉換為銑削時，發出主軸定位鎖緊脫離指令，進油口2 供油，油腔5 注入液壓介質，空腔7 內碟形彈簧組件被壓縮，活塞齒盤6 下移，活塞齒盤6 上的齒部與上齒盤4 和3 完全脫離，主軸銑削功能轉換完成，加載主軸驅動力，主軸按指令旋轉，工作臺按指令工作(可旋轉，也可不旋轉)，即可進行銑削加工(見圖1)。

4 銑車復合加工中心主軸定位鎖緊裝置的優點分析

銑車復合加工中心主軸定位鎖緊裝置具有主軸鎖緊剛性高、可靠性強、定位準確等特點，其具體的優點有:

(1)具有結構簡單，操作方便，主軸銑車功能轉換可靠、定位準確等優點。

(2)可大幅度提高加工效率，甚至可以完全省去某些大型自動化生產線的投資，大大節約空間和不同制造單元之間的周轉運輸時間與費用。

5 結語

配備主軸定位鎖緊裝置的銑車復合加工中心已投入用戶使用，取得了較好的經濟效益和社會效益。該主軸定位鎖緊裝置已獲得新型實用專利授權(專利號:ZL201120286708.X)。銑車復合加工中心主軸定位鎖緊裝置有效地消除了人為誤差，更加符合企業質量管理和工業生產過程控制的要求，提高了銑車復合加工中心工作過程的可靠性和安全性，能在銑車復合加工中心上方便快捷地實現銑削、車削功能，對發揮數控機床的潛能實現高效加工有非凡的現實意義。