數控臥式車床高精度數控中心架設計

王雷，馬洪亮，李原良

齊重數控裝備股份有限公司 黑龍江齊齊哈爾 161005

1 序言

隨著工業技術的發展，制造質量的提高，市場對數控機床的要求越來越高。對于大型長軸類零件的加工而言，高精度、高效率數控臥式車床是必不可少的關鍵把關設備，然而常規數控臥式車床中心架無論是在精度還是在效率方面往往無法滿足高精度軸類零件的加工需求。本文設計了一種新型數控臥式車床數控中心架，極大地提高了數控機床的加工精度，大幅度降低了輔助裝夾時間，提高了加工效率。

2 背景技術

中心架是配置在臥式車床上的核心附件，對于長軸類、曲軸類的零件加工起到輔助支撐的作用。為滿足功能要求，很多工件被設計成長軸，在加工過程中為保證工藝性，必須由高精度數控中心架輔助完成。目前，現有的各類中心架（開式、閉式和C形等）夾緊形式均為手動夾緊，中心架在夾緊工件時需要手動操作，數控系統不參與該過程，操作繁瑣，費時費力，工件定位精度無法得到保證。

為滿足用戶的要求，設計開發了一種高精度、高效率數控中心架，在工件裝夾時，無需手動操作，由伺服電動機帶動夾緊機構，自動夾緊，并由光柵尺反饋位置信息，保證定位精度。在一臺數控臥式機床上可配置多套此種中心架，可有效地保證工件定位準確、支撐穩定及高效率裝夾。

3 高精度數控中心架的基本結構及工作原理

高精度數控中心架為全閉環控制，主要由縱向進給蝸桿副、縱向進給齒輪軸、液壓夾緊裝置、縱向進給電動機、中心架體、滑枕、潤滑裝置、絲杠、光柵尺、進給電動機及減速器、液壓隨動裝置和滾子鏈等部分組成。中心架體落在床身導軌上，縱向進給部分、垂直進給部分、水平進給部分和液壓隨動部分均與機床數控系統相聯接。縱向進給機構剖面如圖1所示，夾緊部分（垂直進給、水平進給和液壓隨動）剖面如圖2所示。

圖1 縱向進給機構剖面1—縱向進給電動機 2—液壓夾緊液壓缸 3—縱向進給齒輪軸4—縱向進給蝸桿副

中心架體為高強度低應力鑄鐵件，具有強度高、固有頻率高、抗振能力強及噪聲低等特點，中心架下體粘貼進口軟帶，通過刮研及配研斜鐵保證整個機構與床身的良好配合。通過數控系統控制伺服電動機→減速器→蝸桿蝸輪→齒輪齒條進行縱向移動，并通過編碼器進行距離測量，停止后自動夾緊在床身上。中心架移動時導軌潤滑采用集中潤滑站，油量大小、時間間隔均通過電氣程序合理控制。當中心架到達指定位置后，通過滾子鏈手動將上體旋轉90°，然后放入工件，隨后上體旋轉回原位并定位夾緊。垂直進給、水平進給部分通過伺服電動機→減速器→絲杠帶動滑枕進行垂直及水平運動，同時光柵尺反饋位置信息，以保證對工件進行準確定位，達到指定位置后，上體的液壓隨動套筒對工件進行夾緊。整個過程均由數控系統控制，通過高精度直線光柵尺位置檢測，保證了中心架體和工件的定位精度。

圖2 夾緊部分剖面1—垂直進給電動機及減速器 2—垂直光柵尺 3—垂直絲杠4—垂直隨動潤滑裝置 5—垂直滑枕 6—中心架體7—液壓隨動裝置 8—滾子鏈 9—旋轉軸 10—旋轉手柄11—水平滑枕 12—水平光柵尺 13—水平絲杠14—水平進給電動機及減速器

4 核心結構的技術特點

（1）中心架體移動 采用西門子伺服電動機驅動，經減速器聯接蝸桿副及齒輪齒條傳動。蝸桿蝸輪具有止退作用, 中心架體在床身上移動，到達目標位置后由碟簧夾緊液壓缸自動夾緊在床身上。此種傳動、定位機構穩定可靠。

（2）滑枕進給機構 采用西門子伺服電動機驅動，經減速器聯接內外齒輪及絲杠絲母傳動，耐磨銅材質絲母把合在滑枕上，可最大限度增加耐磨性。機構內部設置隨動潤滑裝置，在滑枕伸出過程中，隨時潤滑套筒外壁及絲杠絲母，可最大限度減少摩擦，增加機構壽命。在滑枕上安裝有光柵尺，實時反饋位置信息，保證定位準確。

（3）平穩傳動的同步齒形帶傳動結構 與齒輪傳動等機械傳動結構相比，此類傳動中心距可調整，不必安裝過輪結構，具有傳動平穩、振動小及噪聲低等優點。

（4）液壓隨動機構 采用進口穩定的液壓單元，待垂直、水平數控軸滑枕伸出定位工件后，上方液壓隨動裝置夾緊工件，既保證了工件的穩定裝夾，又避免了多個中心架產生過定位現象。

5 實際應用

高精度數控中心架已經應用在出口產品數控重型臥式車床HT200×160/40L-NC上，在用戶處完成預期功能，將用戶的曲軸工件高效率地加工到指定精度，得到用戶的認可，工作現場如圖3所示。

圖3 高精度數控中心架應用現場

6 結束語

該數控中心架改變了中心架傳統的手動進給方式，解決了以往人為控制難以保證精度、需反復調整中心架位置及工件夾緊位置的弊端。中心架的縱向進給、工件夾緊定位過程均由數控系統全閉環控制，操作簡單易行，定位精度高，提高了工件加工效率。實踐證明，該數控中心架適用于各類數控重型臥式機床，提高了大型數控機床整體技術水平。