蔡春剛 任志輝 賀行健 馮金龍 楊松山

(大連光洋科技工程有限公司，遼寧大連 116600)

當(dāng)今我國(guó)的龍門加工中心，歸納起來(lái)無(wú)非兩大特點(diǎn)，一是規(guī)格大，縱向行程大于8～10 mm的制造已不成問(wèn)題，如北一、江蘇新瑞、沈陽(yáng)機(jī)床等，機(jī)型的行程均很大;二是五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床增多，銑頭兩聯(lián)動(dòng)的五面體加工中心已不再是稀罕之物了。

五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床(見(jiàn)圖1)是一種科技含量高、精密度高，專門用于加工復(fù)雜曲面的機(jī)床。這種機(jī)床系統(tǒng)對(duì)一個(gè)國(guó)家的航空、航天、軍事、科研、精密器械、高精醫(yī)療設(shè)備等行業(yè)有著舉足輕重的影響力。

而五軸機(jī)床的關(guān)鍵點(diǎn)之一就是功能部件，依靠立式主軸頭的回轉(zhuǎn)。主軸前端是一個(gè)回轉(zhuǎn)頭，能自行環(huán)繞Z軸360°回轉(zhuǎn)控制，成為C軸，回轉(zhuǎn)頭上還有帶可環(huán)繞X軸旋轉(zhuǎn)的A軸，一般可達(dá)±90°以上，實(shí)現(xiàn)上述同樣的功能。這種設(shè)置方式的優(yōu)點(diǎn)是主軸加工非常靈活。目前市場(chǎng)上五軸機(jī)床的功能部件部分一般都是固定不可更換的，如果可以在保持C軸不變的前提下使A軸做到可更換性，這種應(yīng)用技術(shù)對(duì)機(jī)床自身就是一個(gè)突破。而且這種技術(shù)已經(jīng)在國(guó)外的多家機(jī)床廠得到了應(yīng)用，如德國(guó)的CyTec公司已經(jīng)研制出了可換A軸的雙擺銑頭，但這項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)仍處于落后階段，如果想要不被國(guó)外的機(jī)床行業(yè)牽著鼻子走，我們就必須自主創(chuàng)新，與國(guó)外達(dá)到同等水平。

目前國(guó)內(nèi)機(jī)床廠自主研制的可更換A軸式雙擺銑頭有如下幾種形式:

(1)緊湊型銑頭系列:小扭矩輕型雙擺銑頭(C軸豎直，帶有單電動(dòng)機(jī)A軸;C軸豎直，帶有雙電動(dòng)機(jī)A軸)。主要應(yīng)用于小切深量的模具類加工及其他工件的精加工。

(2)中型銑頭系列:大扭矩重型雙擺銑頭(C軸豎直，帶有A軸)、45°萬(wàn)能頭(C軸豎直，帶有A軸)。

(3)重型銑頭系列:重切削角度頭(C軸豎直，帶有A軸)。

從近幾年的國(guó)際機(jī)床展上我們可以看到，展出的機(jī)床產(chǎn)品有主要針對(duì)汽車零組件加工用戶研發(fā)的，另有鎖定航天產(chǎn)業(yè)客戶開(kāi)發(fā)。從國(guó)際機(jī)床市場(chǎng)方向加速往汽車與航天產(chǎn)業(yè)靠攏來(lái)看，其對(duì)應(yīng)的需求是工件的加工形狀趨于大型化、復(fù)雜化、薄形化以及要求多道工序一次完成。只有通過(guò)提升加工精度，才能制造出符合組裝汽車與航天產(chǎn)業(yè)所需的零組件，因而對(duì)一機(jī)即能執(zhí)行車、銑、鉆、攻牙和鏜孔等多種功能的復(fù)合化車床以及擁有加工復(fù)雜外形、曲面與薄長(zhǎng)形等能力的五軸綜合加工機(jī)和臥式車床，其在歐洲機(jī)床市場(chǎng)的份量日益加重自不必說(shuō)。

面對(duì)國(guó)際機(jī)床市場(chǎng)的新形勢(shì)，過(guò)去較少研發(fā)五軸加工機(jī)型的日本MAZAK、牧野銑床制作所和MORI等機(jī)床大廠，在近年的國(guó)際機(jī)床展中也開(kāi)始展示具備多軸頭加工能力及切削薄形零組件的綜合加工機(jī)，以及擁有復(fù)雜功能的車銑復(fù)合機(jī)。更值得一提的是以德國(guó)CyTec為代表的國(guó)外眾多機(jī)床制造廠，推出了一種可更換A軸頭的五軸機(jī)床，這種機(jī)床在眾多單一的五軸加工機(jī)床中顯的格外耀眼。

國(guó)外的五軸機(jī)床在價(jià)格上相對(duì)較高，如果在加工過(guò)程中需要兩種或兩種以上五軸機(jī)床的時(shí)候，我們目前只能從機(jī)床數(shù)量上加以平衡或者高價(jià)購(gòu)買國(guó)外可更換A軸的高檔五軸機(jī)床，這無(wú)疑就會(huì)使加工成本增加從而制約我國(guó)的工業(yè)發(fā)展。面對(duì)這種形勢(shì)，我國(guó)的多家機(jī)床企業(yè)迎難而上。通過(guò)不懈的努力研制出了可更換A軸的雙擺銑頭，這種技術(shù)的應(yīng)用無(wú)疑填補(bǔ)了我國(guó)A軸可換式雙擺銑頭技術(shù)的空白。

這種技術(shù)的應(yīng)用使我們?cè)诩庸げ煌ぜ臅r(shí)候可以根據(jù)工件要求，自行更換A軸，這樣既降低了成本，又使工件精度得到保障。所以這種可更換A軸式雙擺銑頭的應(yīng)用將會(huì)成為未來(lái)機(jī)床市場(chǎng)上的中流砥柱。

［1］張伯霖，張志潤(rùn)，肖曙紅.超高速傳動(dòng)與機(jī)床的零傳動(dòng)［J］.中國(guó)機(jī)械工程，1996，7(5):37 －41.

［2］李明.雙擺銑頭的精度保持性分析與結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)［D］.北京:北京信息科技大學(xué)，2007.

［3］劉芳.高速五軸聯(lián)動(dòng)銑頭式機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與動(dòng)態(tài)性能分析［D］.北京:北京機(jī)械工業(yè)學(xué)院，2005.

［4］蔡厚道，吳日韋.數(shù)控機(jī)床構(gòu)造［M］.2版.北京:北京理工大學(xué)出版社，2010.