重型立式車銑復(fù)合機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)研究

劉曉玲，江崇民

（齊齊哈爾二機(jī)床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

0 引言

復(fù)合機(jī)床是指能夠在一臺(tái)機(jī)床上可實(shí)現(xiàn)多種加工工藝方法的機(jī)床。復(fù)合機(jī)床具有保持工序集中、減少機(jī)床和夾具數(shù)量、消除或減少工件重新安裝定位次數(shù)、提高工件加工精度、縮短加工周期、節(jié)省作業(yè)面積、免去工件間的搬運(yùn)和儲(chǔ)存的優(yōu)勢，是當(dāng)前世界機(jī)床技術(shù)的一個(gè)最主要的發(fā)展方向。復(fù)合機(jī)床的形式多樣，但以車銑復(fù)合機(jī)床應(yīng)用最為廣泛。本文重點(diǎn)從設(shè)計(jì)角度闡述重型立式車銑復(fù)合機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工作原理。

1 重型立式車銑復(fù)合機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的功能定位

重型立式車銑復(fù)合加工機(jī)床是在重型立式車床的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，滑枕上增加了主軸動(dòng)力頭，使其能實(shí)現(xiàn)銑削加工。由于銑削功能的引入，這就使承載工件的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)有別于傳統(tǒng)立車的工作臺(tái)，對工作臺(tái)的功能也提出了新要求，除了要能實(shí)現(xiàn)車削加工時(shí)帶動(dòng)工件連續(xù)高速回轉(zhuǎn)外，還要具有精確分度定位與圓周進(jìn)給等功能，可實(shí)現(xiàn)與其它進(jìn)給軸的聯(lián)動(dòng)。

雖然同為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，但二者之間卻有明顯的不同，以最大車削直徑6300mm 的車銑床為例，車削時(shí)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是主運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)速度較高，轉(zhuǎn)速范圍為0.05～30 r/min，且對傳動(dòng)鏈的精度特別是間隙沒有特別要求；但是在銑削時(shí)，工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（C 軸），工作臺(tái)可能是處于精確的分度定位狀態(tài)，也有可能是處于連續(xù)的圓周進(jìn)給，無論是哪種情況，轉(zhuǎn)速都相對較低，轉(zhuǎn)速范圍為0.002～1 r/min。更為重要的是，銑削時(shí)對傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)精度及反向間隙均有很高要求。

2 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)功能的實(shí)現(xiàn)

為實(shí)現(xiàn)車銑功能，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，采用兩條完全相互獨(dú)立的傳動(dòng)鏈分別實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的車削旋轉(zhuǎn)與銑削圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。如圖1 所示，在工作臺(tái)的兩端分別布置有車削時(shí)的工作臺(tái)主傳動(dòng)箱及銑削時(shí)圓周進(jìn)給分度的C 軸傳動(dòng)箱，其中一條傳動(dòng)鏈實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)車削時(shí)的高速旋轉(zhuǎn)功能，通過直流電機(jī)串聯(lián)三擋滑移齒輪實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)速的三種擋位（高速擋、低速擋、空擋），另一條傳動(dòng)鏈則實(shí)現(xiàn)銑削進(jìn)給及鉆、鏜孔分度定位功能，該傳動(dòng)鏈內(nèi)配有消隙機(jī)構(gòu)，提高了機(jī)床的傳動(dòng)及定位精度。

圖1 采用兩條傳動(dòng)鏈實(shí)現(xiàn)車銑復(fù)合運(yùn)動(dòng)

C 軸箱的傳動(dòng)是通過一個(gè)伺服電機(jī)經(jīng)兩級齒輪降速后同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩條傳動(dòng)比、齒數(shù)完全相同的傳動(dòng)鏈（只有第四根軸上齒輪的旋向不同），每條傳動(dòng)鏈的輸出齒輪同時(shí)與工作臺(tái)的大齒圈相嚙合來實(shí)現(xiàn)。通過油缸來調(diào)整第三根軸上兩個(gè)齒數(shù)相同、旋向相反的斜齒輪（分別與第四根軸上的齒輪嚙合）的軸向位置，驅(qū)動(dòng)兩條傳動(dòng)鏈末端齒輪分別向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)微小的角度，兩個(gè)末端齒輪分別與大齒圈的正向齒面及反向齒面相接觸貼緊，并對大齒圈的正反齒面施加了大小相等方向相反的轉(zhuǎn)矩，達(dá)到了消隙的作用。

工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為閉環(huán)控制，在工作臺(tái)中心軸裝有高精度圓光柵，實(shí)現(xiàn)車削時(shí)刀架的每轉(zhuǎn)精確進(jìn)給量及恒速切削、銑削時(shí)精確進(jìn)給和分度功能。此外，由于銑削時(shí)回轉(zhuǎn)定位的高精度要求，工作臺(tái)大齒圈的精度及其安裝精度均要較車床工作臺(tái)齒圈的相應(yīng)精度要求更高，工作臺(tái)還配有液壓夾緊裝置，提高工作臺(tái)C 軸在大負(fù)載工況時(shí)分度定位精度的精確性。

3 車銑轉(zhuǎn)換時(shí)的互鎖控制

工作臺(tái)連續(xù)高速旋轉(zhuǎn)與分度互鎖是進(jìn)行車銑功能切換的前提。研究工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)與分度互鎖技術(shù)是車銑復(fù)合機(jī)床需要解決的關(guān)鍵問題。

車銑轉(zhuǎn)換時(shí)，要有可靠的機(jī)械、電氣、液壓互鎖保證兩條傳動(dòng)鏈不可同時(shí)接通。任何一條傳動(dòng)鏈接通時(shí)，另一條則要處于機(jī)械的斷開狀態(tài)。這是由于兩條傳動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)不同，車削傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)比小，轉(zhuǎn)速高，對傳動(dòng)間隙無嚴(yán)格要求；銑削傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)比大，轉(zhuǎn)速低，對傳動(dòng)間隙有很高要求。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，車削鏈上設(shè)計(jì)有3 個(gè)擋位，分別是高速擋、低速擋及空擋，銑削鏈上有消隙及空擋2 個(gè)擋位。每個(gè)擋位均有光電開關(guān)檢測。當(dāng)銑削傳動(dòng)鏈接通時(shí)（處于消隙擋位），車削鏈實(shí)際上是處于空擋狀態(tài)。此時(shí)，車削鏈內(nèi)僅有與大齒圈相嚙合的齒輪參與旋轉(zhuǎn)。反之，當(dāng)進(jìn)行車削傳動(dòng)鏈接通時(shí)，銑削鏈?zhǔn)翘幱诳論鯛顟B(tài)，此時(shí)也只有與齒圈相嚙合的2 個(gè)齒輪處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，其它齒輪均不旋轉(zhuǎn)。

4 結(jié)語

重型立式車銑復(fù)合機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，要充分考慮車削與銑削功能的不同，通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完全能夠既滿足車削時(shí)的高轉(zhuǎn)速，又滿足銑削時(shí)的精確進(jìn)給及分度定位要求。