VHT系列五轴联动立式车铣复合加工中心的设计(2)

车铣复合加工中心

２０１０年第１ｌ期

１．１，轴直线导轨２．立柱３．Ａ轴刀架滑板装置４．Ａ轴车铣７Ｊ塔５－中空滚珠丝杠副６ 机内螺旋排屑装置７．【ⅡＪ转工作台８ ｘ轴转台底座９ 底座

图１立式车铣复合，Ｊｎ３－中心的总体结构图

２

关键技术

２．１轻量化设计

为达到立式车铣复合加工中心高速移动部件的速度和加速度，并兼顾系统的高刚度和轻质量要求，对体积大、驱动要求高的运动部件一立柱单元，以结构强度、刚度、固有频率等为约束，进行有限元分析及拓扑优化设计（见图２，图３），使结构在满足高刚度要求的前提下尽可能减轻移动的重量，以便减轻电机、液压系统、丝杠、滑台等驱动部件的功率、强度要求。优化设计后

的立柱变形量减少２０％，重量减少２２０Ｋｇ。

图２立柱有限元分析结果

图３立柱拓扑优化前后的内部结构图

２．２滚珠丝杠中空冷却技术

在直线驱动轴上采用循环冷却技术的中空滚珠丝杠，使丝杠温升得到有效控制。基本原理是将机

万方数据

工艺与装备

床的ｘ、ｙ、ｚ三个坐标的丝杠制成中心通孔，通人冷却水，并对冷却水实施温度控制，使其在额定的温升范围内变化。中空丝杠冷却技术可以降低丝杠在切削受力变形及快速移动过程中的热变形，保证机床处于高精度运转状态。同时配合使用高精度闭环控制光栅尺，进一步提高了定位精度。

２．３双边重心驱动技术

该系列立式车铣复合加工中心的ｙ轴为双驱动结构，ｚ轴为单驱动结构。相对于ｙ轴而言ｚ轴滑板质量较小且驱动力作用在中心位置，因此运动较平稳；而在运动过程中ｌ，轴需承载ｚ轴的重量，故其重心随Ｚ轴的运动而不断地变化；若Ｙ轴为单驱动结构，在驱动力的作用下将会产生俯仰力矩和偏转

力矩，在这两个力矩作用下，滑板在运动过程中将会出现不可预知的变形和振动。为了减小这种不确定的振动对加Ｔ的影响，基于重心驱动理论，采取了双

边驱动结构（图４）。双边驱动的特点是在立柱的两

侧对称施加驱动力，以便尽可能地减少驱动力臂产生的影响。应用双边重心驱动技术，提高了机床运

动鬯速度黧塑速度：篓短了加！时间，擎善了毒募加工质量和轮廓加工精度，延长了刀具的使用寿命心１。

图４Ｙ轴双边重心驱动结构

２．４双功能车铣转台

工作台采用力矩电机直接驱动的双功能车铣转台，这种转台可以连续回转、实现立式车削功能，也可实现分度定位、铣削插补等功能。力矩电机直接驱动负载，省去了减速传动齿轮，把机床进给传动链

的长度缩短为零，使其具有扭矩大、旋转平稳、转速高、效率高、结构简单、可靠性高等特点。由于直驱力矩电动机本身就是高发热元件，如果散热不好，极易形成热量累积，导致自身和关联部件的温升，引起机床的热变形。因此必须设计出高效的冷却系统将热量及时导出，否则将直接影响机床的加工精度、电机推力，甚至会烧毁电机。车铣转台的另一热源产生于轴承和电机转子的高速旋转。根据发热源和部件的热敏感性，在定子和转台本体之间设置了水冷循环系统，并在轴承附近安装了温度传感器，即可保持电机长时间工作温度变化小，从而保证转台的大

力矩和高精度。

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库VHT系列五轴联动立式车铣复合加工中心的设计(2)在线全文阅读。