【正文】 發(fā)展較晚，故進口的大重型車削中心在國內(nèi)占有很大的市場份額，僅WFL、SEIGEN、W( ) HI 。ENBERG公司的產(chǎn)品就占據(jù)軍工、航空航天、船舶工業(yè)所需該類裝備市場的半壁江山。上海重型機床廠有限公司開發(fā)了CH6185( 111) 、CH61125( Ⅲ) 、CH61160、CH61250TCH61350(T4/60)等大重型車削中心，在可靠性、精度、自動化、復(fù)合化等方面獨樹一幟，填補了國內(nèi)的技術(shù)空白。圖11上海重型機床廠生產(chǎn)的CH系列重型臥式車床（車削中心）表11 CH系列車削中心參數(shù)機床型號單位CH61100/1CH61125刀架上最大回轉(zhuǎn)直徑mm720950床身上最大回轉(zhuǎn)直徑mm10001250最大加工長度mm1500~17000最大工件重量kg10000 (加中心架)加工工件表面粗糙度mmRa≤床身寬度mm950主電機功率(S1/30分鐘)kW22/30kW轉(zhuǎn)速范圍（36級）r/min~400快速移動速度Z/Xmm/min6000刀架型式類型臥式/立式電動刀架1. 簡介車削中心的伺服軸可根據(jù)不同要求而靈活布置。直線類分為X、Y、Z軸，約有3～5個；回轉(zhuǎn)類分為C軸、B軸，約有1～2個。X、Y、Z軸組成基本的三維運動。C軸圍繞z軸旋轉(zhuǎn)，使工件實現(xiàn)圓周進給、分度定位。B軸繞Y軸旋轉(zhuǎn)，使刀具與工件軸線形成特定夾角，可完成斜面、斜孑L等的加工。根據(jù)大重型零件的結(jié)構(gòu)特點，常采用四軸聯(lián)動，如X、Y、Z、C軸就可完成復(fù)雜形狀的加工，如曲軸連桿頸的加工。相對于小型車削中心零部件所采用的專有獨立結(jié)構(gòu)，大重型車削中心一般以類似規(guī)格的數(shù)控機床(Comput er Numer i cal Cont r ol ，CNC) 、數(shù)控車床為基礎(chǔ)，通過借鑒其他種類機型的特點，如加工中心，對各種加工模塊的結(jié)構(gòu)和功能進行科學(xué)合理設(shè)計，構(gòu)建出符合大重型車削中心所需的框架，能滿足多方面的功能及效率要求。刀盤重復(fù)定位精度：≤3″ 控制系統(tǒng)：T65n1/T65n2。2. 關(guān)鍵技術(shù)與普通車削中心相比較，各種大重型車削中心雖然均以完成多任務(wù)的復(fù)合加工為目標(biāo)，但所采用的技術(shù)、結(jié)構(gòu)卻各不相同，各有特點，其所適用的范圍也有較大差異。主要結(jié)構(gòu)與所用技術(shù)對比如表1所示。表12 主要結(jié)構(gòu)與所用技術(shù)比較 C軸種類C軸包括2種類型：①車削傳動鏈與C軸傳動鏈采用同一電動機驅(qū)動，稱為復(fù)合C，軸，成本較低；②采用不同電動機驅(qū)動，為獨立C，軸形式，其定位精度、可靠性、傳動剛性更高，但成本也較高大重型車削中心主要采用C，軸形式，即直接由伺服電動機經(jīng)減速機驅(qū)動主軸，C軸傳動鏈與切削傳動鏈可脫離，以確保兩種傳動互不干涉。另外，為保證C軸運行的精度及穩(wěn)定性，必須采取有效措施以控制C軸傳動鏈間隙。(1) 定軸單驅(qū)消隙方式。主要形式為精密減速機構(gòu)加可控傳動裝置、離合器方式。減速機構(gòu)可采用雙導(dǎo)程蝸輪蝸桿副、低背隙精密行星減速機等。如圖1所示，由伺服電動機驅(qū)動，通過雙導(dǎo)程蝸桿蝸輪副減速實現(xiàn)主軸的低速運動，調(diào)整雙導(dǎo)程蝸桿軸向位置就可控制嚙合間隙，此時切削傳動鏈采用空檔位的方法予以切斷；主軸轉(zhuǎn)為切削傳動鏈驅(qū)動時，蝸輪與法蘭之間的可控傳動軸脫離，即可斷開C軸傳動鏈。通過控制系統(tǒng)對離合器及檔位的分別組合，就可實現(xiàn)切削傳動鏈與C軸傳動鏈的相互可靠脫離。主軸尾部安裝角度編碼器，實時檢測，反饋角度位置，實現(xiàn)全閉環(huán)控制。圖12定軸單驅(qū)消隙2) 動軸單驅(qū)消隙方式。通過控制C軸傳動鏈齒輪的嚙合與脫開，達到傳動、消隙并與主傳動鏈脫離的目的，主要形式為齒輪擺動。如圖2所示，伺服電動機、精密行星減速機與小齒輪安裝于傳動架上，整套傳動架由油缸帶動圍繞定軸旋轉(zhuǎn)，限位塊限位后由機械鎖緊裝置鎖緊，達到控制齒隙、承受徑向力的作用。為防止C軸大、圖13動軸單驅(qū)消隙當(dāng)主軸轉(zhuǎn)為由切削傳動鏈驅(qū)動時，通過油缸驅(qū)動傳動架，C軸大、小齒輪脫離嚙合，切削傳動鏈撥叉由空檔位進人嚙合檔位，主軸即可進入切削狀態(tài)。( 3) 雙驅(qū)消隙方式。C軸傳動鏈采用雙傳動鏈形式，分為第第2支鏈，共同作用于主軸大齒輪，通過數(shù)控系統(tǒng)控制，雙傳動鏈內(nèi)部產(chǎn)生張力，提高主軸傳動剛度及定位的準(zhǔn)確性，定位精度達5以內(nèi)。每個支鏈結(jié)構(gòu)與定軸單驅(qū)結(jié)構(gòu)相同，主要形式為精密減速機構(gòu)并加離合器方式，精密減速機構(gòu)可采用蝸輪蝸桿副、低背隙精密行星減速機等型式。 當(dāng)C軸第1支鏈由主電動機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時，第2支鏈保持靜止，雙傳動鏈內(nèi)部通過第1支鏈電動機的預(yù)載作用，張力達到一定程度后，電動機驅(qū)動第2支鏈同方向帶動主軸大齒輪旋轉(zhuǎn)，雙傳動鏈此時同時驅(qū)動大齒輪。預(yù)載參數(shù)可在系統(tǒng)中根據(jù)實際運行要求設(shè)定。如需轉(zhuǎn)入切削傳動鏈，C軸雙傳動鏈的離合器脫離后，切削傳動鏈撥叉由空檔位進入嚙合檔位，主軸即可進入切削工作狀態(tài)。 刀具加工角度形成為完成斜面、斜孔、斜槽等的加工，刀具與工件軸線必須處于所需角度，根據(jù)控制不同，可分為手動、機動、控( B軸) 等式。( 1) 采用模塊化角度可變動力刀具。這是產(chǎn)生角度變化最簡單的方式。如圖3所示，刀具繞定軸旋轉(zhuǎn)至一定角度后，手工鎖緊。該方法雖然結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，但不能與其他軸實現(xiàn)聯(lián)動插補，加工能力有限。 圖14模塊化角度動力刀具( 2) 數(shù)控B軸方式。B軸的功能是可使機床有能力進行多軸定位加工以及3～5軸的聯(lián)動加工；在工件一次裝卡定位的情況下，能完成幾乎所有范圍內(nèi)的銑削加工，可涵蓋2臺機床的加工能力。B軸的主要結(jié)構(gòu)為動力轉(zhuǎn)塔，其借助回轉(zhuǎn)模塊通過數(shù)控系統(tǒng)控制產(chǎn)生角度變化。回轉(zhuǎn)模塊采用的主要結(jié)構(gòu)包括齒圈回轉(zhuǎn)機構(gòu)、蝸輪蝸桿回轉(zhuǎn)機構(gòu)、力矩馬達驅(qū)動機構(gòu)、三齒盤鎖緊單元、摩擦環(huán)鎖緊單元等。如圖4所示，動力轉(zhuǎn)臺底座安裝蝸輪蝸桿，齒圈3由油缸控制同時與齒圈齒圈2嚙合時，實現(xiàn)固定角度的定位及鎖緊，定位精度達2’以內(nèi)；當(dāng)齒圈脫離，摩擦環(huán)處于鎖緊狀態(tài)時，可實現(xiàn)任意位置的鎖緊；當(dāng)齒圈脫離，摩擦環(huán)處于放松狀態(tài)時，B軸可與其他軸實現(xiàn)聯(lián)動插補。 圖15數(shù)控B軸結(jié)構(gòu) Z軸形式( 1) 機械預(yù)載雙齒輪消隙。傳動鏈采用一分二形式，主鏈的2個斜齒輪角度相同但旋向相反，分別與二支鏈斜齒輪嚙合。主鏈斜齒輪可軸向移動，帶動支鏈輸出小齒輪反向旋轉(zhuǎn)，與齒條異側(cè)齒面接觸產(chǎn)生內(nèi)作用力，即可消除間隙?？刂浦麈溞饼X輪移動作用力的大小即可控制傳動剛度。優(yōu)點是成本較低，采用檢測元件反饋后可實現(xiàn)較高的定位精度，但由于傳動鏈零件要求較高，調(diào)整維護不便。( 2) 雙電動機預(yù)載消隙。原理同C軸的雙驅(qū)消隙方式，傳動鏈采用主、副雙傳動鏈形式，共同作用于Z軸齒條異側(cè)齒面。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便準(zhǔn)確，通過數(shù)控系統(tǒng)可靈活地控制雙傳動鏈內(nèi)部張力，提高傳動剛度及定位的準(zhǔn)確性。 Y軸形式為配合動力刀具加工所需，根據(jù)原理不同可采用實y軸與虛擬Y軸兩種形式( 1) 實Y軸。借鑒鏜銑床結(jié)構(gòu)并結(jié)合車削中心特點而開發(fā)，為立柱形式。受整機結(jié)構(gòu)限制少，有利于Y軸行程的擴大及對不同加工模塊的配置。拖板( 箱體) 結(jié)構(gòu)可采用前置、偏置、箱中箱等形式。( 2) 虛擬Y軸。如圖5所示，刀架運動方向與X運動方向有一固定夾角d，雙向運動合成后產(chǎn)生y向運動。虛擬Y軸可單獨使用，也可與其他軸實現(xiàn)插補聯(lián)動，但Y軸行程有限，受整機結(jié)構(gòu)限制較大。