機床復合化足(zu)數控機床從單(dan)一(yi)功(gong)能(neng)向多功(gong)能(neng)方向發展(zhan)的(de)最新趨(qu)勢(shi)。車銑復(fu)合(he)(he)、車磨(mo)復(fu)合(he)(he)、銑磨(mo)復(fu)合(he)(he)等復(fu)合(he)(he)加丁機床隨(sui)著零件加工(gong)(gong)要求的(de)變化而相繼出現(xian)。這(zhe)類機床的(de)出現(xian)，改變了傳統數(shu)控機床的(de)布(bu)局和結構(gou)，能(neng)夠實現(xian)一(yi)機多用，工(gong)(gong)件一(yi)次裝夾就(jiu)可(ke)以完成(cheng)全(quan)部或大部分工(gong)(gong)序的(de)加工(gong)(gong)，從而減少(shao)了工(gong)(gong)件裝夾次數(shu)，提高(gao)了機床加工(gong)(gong)效(xiao)率，減少(shao)機床使用臺數(shu)，節約能(neng)源。
車銑復合(he)加工機(ji)床是復合(he)加工機(ji)床中(zhong)發展最(zui)快、使用最(zui)廣泛的數控設備。對高(gao)速精密(mi)車銑復合數控機床(chuang)來說，其(qi)主軸系統是電主(zhu)軸(zhou)結構，機(ji)床(chuang)的加工精(jing)度(du)很大程(cheng)度(du)上(shang)取(qu)決于機(ji)床(chuang)的電主軸系(xi)統(tong)的精(jing)度(du)，并(bing)受刀架位置精(jing)度(du)和機(ji)床(chuang)整機(ji)動(dong)態性能的影響。因此(ci)在(zai)車銑(xian)復(fu)合(he)機床制造與裝配過程中如何提(ti)高電主(zhu)軸系統的(de)(de)精(jing)度(du)、提(ti)高刀架的(de)(de)位置精(jing)度(du)、改善機(ji)(ji)床的(de)(de)整機(ji)(ji)動(dong)態(tai)性能是機(ji)(ji)床設計(ji)的(de)(de)關鍵。本文從以下幾方面來分析影響車銑復合機(ji)(ji)床加工精(jing)度(du)的(de)(de)因素，并提(ti)出相(xiang)應的(de)(de)解(jie)決方法。
1電主軸系統的精度(du)
1.1電主軸系(xi)統的分度精度和(he)準停精度
車銑復合加(jia)工機(ji)床(chuang)電主(zhu)軸(zhou)系統(tong)的(de)(de)(de)分度(du)精(jing)(jing)度(du)和(he)(he)(he)準停精(jing)(jing)度(du)是考(kao)核機(ji)床(chuang)主(zhu)軸(zhou)精(jing)(jing)度(du)的(de)(de)(de)一個重(zhong)要指標，是影(ying)響機(ji)床(chuang)加(jia)工精(jing)(jing)度(du)的(de)(de)(de)重(zhong)要因(yin)素。為了實現電主(zhu)軸(zhou)系統(tong)高的(de)(de)(de)分度(du)精(jing)(jing)度(du)和(he)(he)(he)準停精(jing)(jing)度(du)，國際上(shang)數(shu)控車銑復合加(jia)工中(zhong)心均采(cai)用內藏主(zhu)軸(zhou)式電機(ji)(簡稱(cheng)電主(zhu)軸(zhou))，主(zhu)軸(zhou)與(yu)電機(ji)轉子裝配成一體，減少(shao)中(zhong)間傳動環(huan)節對主(zhu)軸(zhou)精(jing)(jing)度(du)的(de)(de)(de)影(ying)響。工作時，電機(ji)轉子回轉即帶動主(zhu)軸(zhou)回轉。主(zhu)軸(zhou)回轉的(de)(de)(de)速度(du)環(huan)和(he)(he)(he)位(wei)置環(huan)采(cai)用高精(jing)(jing)度(du)的(de)(de)(de)反(fan)饋元件(jian)，實現全閉環(huan)控制，反(fan)饋元件(jian)采(cai)集到的(de)(de)(de)位(wei)置信(xin)號(hao)經數控系統分頻處(chu)理，使主(zhu)軸分度(du)(du)的(de)分辨率達到0.001°(主(zhu)軸最小分度(du)(du)單位為(wei)3.6”)或(huo)更小，從而使機床主(zhu)軸系統具有很(hen)高的(de)分度(du)(du)精度(du)(du)和準(zhun)停精度(du)(du)。
為實現上述目(mu)的，采(cai)取(qu)如下解(jie)決方(fang)法：
; a.電機(ji)轉子與機(ji)床主(zhu)軸采(cai)取特殊的(de)裝配工藝，保證機(ji)床主(zhu)軸與電機(ji)轉子內孔(kong)的(de)連接剛度，能(neng)傳(chuan)遞(di)大(da)的(de)切削扭矩。
b.電主軸組(zu)裝配時(shi)采用較高等級(ji)的高速動平衡，降低主軸組(zu)的剩余不平衡量，保證主軸在高速回轉(zhuan)時(shi)的平穩性(xing)。
c.電(dian)主軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)系統采(cai)用主軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)制(zhi)動和(he)阻尼(ni)裝置，在需要主軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)準停銑(xian)削或鉆(zhan)削時(shi)，主軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)處制(zhi)動狀(zhuang)(zhuang)態，以(yi)(yi)保證銑(xian)削時(shi)主軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)不晃(huang)動。在連續分度(du)銑(xian)削時(shi)，主軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)處于阻尼(ni)狀(zhuang)(zhuang)態，以(yi)(yi)保證銑(xian)削時(shi)主軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)回轉的平(ping)穩性。制(zhi)動狀(zhuang)(zhuang)態和(he)阻尼(ni)狀(zhuang)(zhuang)態可以(yi)(yi)自動切換(huan)，由編程設定。通過以(yi)(yi)上措(cuo)施(shi)，電(dian)主軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)系統主軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)的分度(du)定位精(jing)度(du)≤24”，主軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)分度(du)的重復定位精(jing)度(du)≤12”。
1.2電主(zhu)軸(zhou)系(xi)統(tong)的回轉精度
數控(kong)車銑復合加工(gong)(gong)中心為高精度(du)加工(gong)(gong)機床，主軸(zhou)組是關鍵部(bu)件，主軸(zhou)組的回轉精度(du)直接影響加工(gong)(gong)工(gong)(gong)件的精度(du)。
為保證(zheng)主(zhu)軸(zhou)組具有(you)高的(de)(de)回轉(zhuan)(zhuan)精(jing)度，在電(dian)(dian)主(zhu)軸(zhou)系(xi)統(tong)中，主(zhu)軸(zhou)與電(dian)(dian)機轉(zhuan)(zhuan)子的(de)(de)連接、定子外套與主(zhu)軸(zhou)箱體的(de)(de)配(pei)合、主(zhu)軸(zhou)兩端與軸(zhou)承(cheng)組的(de)(de)配(pei)合等采取了(le)以下一系(xi)列的(de)(de)工藝措施(shi)：
a.在電主(zhu)(zhu)軸(zhou)裝(zhuang)配前(qian)先保證主(zhu)(zhu)軸(zhou)箱(xiang)體孔的(de)(de)精度(du)，孔的(de)(de)圓度(du)、尺寸公差(cha)、前(qian)后軸(zhou)承孔的(de)(de)同軸(zhou)度(du)都(dou)在要求的(de)(de)范圍內;主(zhu)(zhu)軸(zhou)軸(zhou)頸的(de)(de)徑向(xiang)跳(tiao)動、前(qian)后軸(zhou)頸的(de)(de)同軸(zhou)度(du)以(yi)及主(zhu)(zhu)軸(zhou)端(duan)部的(de)(de)徑向(xiang)跳(tiao)動和(he)端(duan)面跳(tiao)動公差(cha)均控制在0.002mm之內。
b.裝配(pei)時根據軸(zhou)承外圈的(de)尺寸，研(yan)磨主軸(zhou)箱體(ti)孔，并使其與軸(zhou)承外圓的(de)配(pei)合公差嚴格控制在(zai)規(gui)定(ding)的(de)范圍;電(dian)主軸(zhou)的(de)電(dian)機轉子與主軸(zhou)采取特殊的(de)裝配(pei)技術(shu)等。
采取以(yi)上措施后，電(dian)主(zhu)軸系統的回轉精度得到了保證，主(zhu)軸的徑向跳動和端面跳動都(dou)在0.002mm之(zhi)內，為保證工(gong)件的加工(gong)精度奠定了基礎。電(dian)主(zhu)軸系統的熱(re)平(ping)衡
1.3電(dian)主軸系統的熱平(ping)衡
電(dian)主(zhu)軸(zhou)(zhou)系(xi)統中(zhong)電(dian)機(ji)(ji)是(shi)個發熱(re)(re)體，高速回轉的前后軸(zhou)(zhou)承也是(shi)發熱(re)(re)體，這(zhe)會使電(dian)主(zhu)軸(zhou)(zhou)的溫度(du)上(shang)升，影響電(dian)主(zhu)軸(zhou)(zhou)系(xi)統的加工(gong)精度(du)。如何消除熱(re)(re)源對(dui)機(ji)(ji)床(chuang)主(zhu)軸(zhou)(zhou)精度(du)的影響，實現(xian)電(dian)主(zhu)軸(zhou)(zhou)系(xi)統的熱(re)(re)平衡(heng)是(shi)車銑(xian)復合加工(gong)機(ji)(ji)床(chuang)設計(ji)和制造(zao)過程中(zhong)要解決的關鍵問題(ti)。為此(ci)采(cai)取以下幾項措施：
a.主軸箱體采取熱(re)對稱(cheng)設計，箱體外的散(san)熱(re)筋(jin)兩邊對稱(cheng)分布(bu)，讓(rang)主軸箱產生的熱(re)量盡快通(tong)過散(san)熱(re)筋(jin)散(san)發掉，同(tong)時(shi)由(you)于散(san)熱(re)筋(jin)是對稱(cheng)分布(bu)的，主軸發熱(re)時(shi)主軸軸線不會(hui)產生偏移。
b.對(dui)主軸軸承的預加載荷和潤滑條件按設計要求予以控制，既(ji)保(bao)證(zheng)主軸的剛度，又保(bao)證(zheng)主軸在(zai)高速回轉時軸承發熱量最小。
c.對(dui)電機(ji)這個主(zhu)要發熱(re)源采用(yong)外(wai)(wai)(wai)循(xun)環(huan)冷(leng)卻(que)措施(shi)。在電主(zhu)軸的(de)(de)定子外(wai)(wai)(wai)套外(wai)(wai)(wai)面裝有(you)循(xun)環(huan)冷(leng)卻(que)水(shui)套，冷(leng)卻(que)水(shui)由(you)獨立(li)的(de)(de)溫(wen)(wen)控(kong)裝置進行控(kong)制(zhi)，溫(wen)(wen)度控(kong)制(zhi)在22±1℃，電機(ji)產生的(de)(de)熱(re)量(liang)通過定子外(wai)(wai)(wai)面的(de)(de)冷(leng)卻(que)水(shui)套的(de)(de)循(xun)環(huan)冷(leng)卻(que)水(shui)迅速帶走。
通過以上技術措施，保證了主軸(zhou)在高速回(hui)轉時前軸(zhou)承(cheng)(cheng)溫升(sheng)不超(chao)過25℃，后軸(zhou)承(cheng)(cheng)溫升(sheng)不超(chao)過20℃，實現了電主軸(zhou)系統的熱平衡。
2車銑復合加工機床動態(tai)性能(neng)
a.機床電(dian)主(zhu)軸(zhou)系統的(de)動(dong)(dong)態性能。機床加工精度不(bu)僅(jin)受到(dao)前面各項因素(su)的(de)影(ying)響，還要受到(dao)電(dian)主(zhu)軸(zhou)一軸(zhou)承系統的(de)動(dong)(dong)態特(te)(te)性的(de)影(ying)響，而機床的(de)振(zhen)動(dong)(dong)就(jiu)取(qu)決電(dian)主(zhu)軸(zhou)一軸(zhou)承系統的(de)動(dong)(dong)態特(te)(te)性。由(you)(you)于電(dian)主(zhu)軸(zhou)一軸(zhou)承系統是一個復(fu)雜的(de)振(zhen)動(dong)(dong)系統，其動(dong)(dong)態特(te)(te)性不(bu)僅(jin)與系統的(de)阻尼和靜剛度有關，還與由(you)(you)系統結構
所決(jue)定的(de)振(zhen)型有(you)關。因(yin)此在進行(xing)(xing)機床(chuang)設(she)計時，要進行(xing)(xing)動(dong)力學分(fen)析(xi)，計算出主(zhu)軸箱體的(de)一階(jie)、二階(jie)固(gu)有(you)頻(pin)率，使其一階(jie)固(gu)有(you)頻(pin)率要避(bi)開主(zhu)軸的(de)最(zui)低轉(zhuan)速，二階(jie)固(gu)有(you)頻(pin)率要避(bi)開電(dian)主(zhu)軸的(de)最(zui)高轉(zhuan)速，以避(bi)免電(dian)主(zhu)軸系統產生(sheng)共振(zhen)，消除由(you)于振(zhen)動(dong)造成的(de)對(dui)機床(chuang)加工精度的(de)影響。
b.機(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)床(chuang)(chuang)(chuang)身(shen)整體剛(gang)度(du)(du)對車銑復合(he)加(jia)工機(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)的加(jia)工精(jing)(jing)度(du)(du)影(ying)響很(hen)大，在機(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)設計時(shi)還要對機(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)的床(chuang)(chuang)(chuang)，身(shen)進行(xing)有(you)限(xian)元分析，優(you)化機(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)床(chuang)(chuang)(chuang)身(shen)結(jie)構，提高(gao)機(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)的床(chuang)(chuang)(chuang)身(shen)剛(gang)度(du)(du)，改善機(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)的整機(ji)動態性(xing)能，避免機(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)局部剛(gang)度(du)(du)不足引起機(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)結(jie)構的變(bian)形，造成(cheng)對機(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)加(jia)工精(jing)(jing)度(du)(du)的影(ying)響。
3刀架分度定位精度及位置精度
車銑復(fu)合加(jia)工(gong)中心刀架的每個工(gong)位既(ji)可安裝車削刀具(ju)，又可安裝徑向(xiang)和軸向(xiang)動(dong)力刀具(ju)，并根據被(bei)加(jia)工(gong)工(gong)件(jian)的需(xu)要(yao)配置刀具(ju)的種類和數量(liang)。電動刀架的位(wei)置精(jing)度(du)(du)是(shi)影(ying)響車銑(xian)復合機床加工精(jing)度(du)(du)的重要(yao)因素(su)，在機床設計和制造過程(cheng)中要(yao)加以重視。為提高(gao)刀架的分度(du)(du)定位(wei)精(jing)度(du)(du)和位(wei)置精(jing)度(du)(du)，可(ke)采取如下解決方法：
; a.刀架分(fen)度(du)定(ding)位(wei)一(yi)致性(xing)的高低，對(dui)(dui)加(jia)工工件(jian)的尺寸一(yi)致性(xing)影響很大。為此選擇高分(fen)度(du)精(jing)度(du)的電(dian)動刀架，并(bing)對(dui)(dui)刀架采用專門的裝(zhuang)配工藝，保證刀架分(fen)度(du)定(ding)位(wei)精(jing)度(du)≤0.005mm。
b.實(shi)現刀架X紀向伺服運動(dong)的(de)X/Z軸的(de)位置精度(du)(du)(du)也(ye)是_項(xiang)重要的(de)精度(du)(du)(du)指標，該項(xiang)精度(du)(du)(du)與(yu)加工(gong)工(gong)件的(de)尺寸分散(san)度(du)(du)(du)及(ji)一致性直接有關。這(zhe)是一項(xiang)綜合精度(du)(du)(du)，涉及(ji)到滾珠絲杠和(he)軸承的(de)(de)精度(du)(du)、刀架拖板的(de)(de)伺(si)服(fu)靈(ling)敏度(du)(du)、拖板的(de)(de)伺(si)服(fu)慣量與負載慣量的(de)(de)匹配等多方面。 機械(xie)加工
