0 前 言

XHA716A-5L型五軸立式加工中心，是上海第三機(jī)床廠結(jié)合市場(chǎng)要求，以體現(xiàn)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化、達(dá)到優(yōu)異的性價(jià)比而開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品。該機(jī)集成了復(fù)合轉(zhuǎn)臺(tái)以及GSK25iM-5V數(shù)控系統(tǒng)，突出了專業(yè)化生產(chǎn)協(xié)作，國(guó)產(chǎn)化技術(shù)應(yīng)用的特點(diǎn)與特色。復(fù)合轉(zhuǎn)臺(tái)以A、C回轉(zhuǎn)軸的布局與立式加工中心結(jié)合，構(gòu)成五軸機(jī)。該機(jī)床以總線式系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)5軸聯(lián)動(dòng)加工，擁有五軸實(shí)時(shí)控制RTCP、五軸手動(dòng)進(jìn)給、同步軸和PLC軸控制功能?？梢酝瓿扇我饨嵌鹊目?、槽、平面類加工以及曲線、凸輪、葉輪、復(fù)雜曲面等的加工。機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)直徑可以采用?320mm、?400mm等規(guī)格，用戶按需要可以選擇，見(jiàn)圖1。

圖1 復(fù)合轉(zhuǎn)臺(tái)的配置

1 主體部分

XHA716A-5L型五軸立式加工中心的主體部分，見(jiàn)圖2，該加工中心的主要技術(shù)參數(shù)：矩形工作臺(tái)（長(zhǎng)×寬）1 800mm×630mm；工作臺(tái)承重1 600kg；X/Y/Z行程1 500/660/760mm；X/Y/Z快移20/20/18m/min（矩形導(dǎo)軌）、24/24/24m/min（線性導(dǎo)軌）；主軸的最高轉(zhuǎn)速6 000r/min；主軸最大的輸出扭矩470Nm；主軸錐孔ISO50；刀庫(kù)容量24把；機(jī)床外形尺寸6200mm×3500mm×3650mm。該機(jī)在重負(fù)荷切削及斷續(xù)切削條件下，能保持良好的精度和剛度，因此具備高可靠性和穩(wěn)定性，是航天、航空、兵器、汽車等行業(yè)用于加工復(fù)雜零件和模具的理想裝備。

圖2 機(jī)床主體

2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

加工中心的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：主體由床身、十字滑鞍、矩形工作臺(tái)、立柱、主軸箱組成；工作臺(tái)與十字滑鞍組成的左右、前后水平移動(dòng)，構(gòu)成機(jī)床X、Y軸運(yùn)動(dòng)；主軸箱在立柱上的上下移動(dòng)構(gòu)成Z軸運(yùn)動(dòng)。機(jī)床整體布局，具有很強(qiáng)的結(jié)構(gòu)呈左右對(duì)稱，受力均衡的特色。

機(jī)床承受主運(yùn)動(dòng)的主軸箱體，采用米字形式加強(qiáng)筋布置，箱體結(jié)構(gòu)對(duì)稱，在垂直運(yùn)動(dòng)方向上，對(duì)切削力產(chǎn)生的傾覆力矩具有良好的抵抗優(yōu)勢(shì)。主軸松夾刀柄機(jī)構(gòu)采用卸荷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具有保護(hù)主軸軸承免受外力沖擊的特點(diǎn)，從而延長(zhǎng)了主軸的使用壽命，也保證了主軸的高精度。主運(yùn)動(dòng)的主軸電機(jī)，通過(guò)直聯(lián)高低速電磁切換的行星齒輪減速器，實(shí)現(xiàn)了主軸高扭矩、高轉(zhuǎn)速的輸出，同時(shí)減速器與主軸采用“一齒差”同步帶傳動(dòng)，使傳動(dòng)精度能夠保持穩(wěn)定，且拉開(kāi)了電機(jī)和減速器對(duì)主軸的熱傳遞。主軸運(yùn)動(dòng)控制，通過(guò)外置編碼器實(shí)現(xiàn)主軸準(zhǔn)停和剛性攻絲。主軸單元配置油冷卻系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)主軸單元冷卻環(huán)的循環(huán)冷卻形成主軸運(yùn)行的熱穩(wěn)定性，確保主軸的高精度加工，見(jiàn)圖3。

圖3 主軸單元

機(jī)床主軸刀具冷卻采用冷卻液冷卻，也可以使用風(fēng)冷的方式，以此達(dá)到刀具冷卻、提高刀具壽命以及清除切屑的效果。冷卻液既可以外冷卻、還可配置中心冷卻結(jié)合的多種功能。機(jī)床刀庫(kù)采用圓盤式刀庫(kù)，可儲(chǔ)刀24把，并可延伸為立柱兩側(cè)對(duì)稱安裝結(jié)構(gòu)同樣的刀庫(kù)，增加儲(chǔ)刀數(shù)量。

機(jī)床十字滑鞍與床身的移動(dòng)承載，由于縱向承載長(zhǎng)度大，而橫向移動(dòng)距離相對(duì)短，因此為提高十字滑鞍的縱向支承剛度，同時(shí)又減少矩形滑動(dòng)導(dǎo)軌的接觸面積，設(shè)計(jì)上采用“四導(dǎo)軌”的運(yùn)動(dòng)承載方式，對(duì)本機(jī)床工作臺(tái)而言，臺(tái)面具有中凹的特性，且有承載變形小，精度保持性好的特點(diǎn)，見(jiàn)圖4。

圖4 機(jī)床工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)承載

機(jī)床三向傳動(dòng)承載的滑動(dòng)導(dǎo)軌均采用聚四氟乙烯貼塑導(dǎo)軌，具有優(yōu)良的動(dòng)態(tài)加工精度。此外床身設(shè)計(jì)也充分考慮負(fù)載帶來(lái)的支承變形，其特點(diǎn)是床身與地基的承載點(diǎn)，同負(fù)載的支撐點(diǎn)在一個(gè)垂直面上；與地基連接的地腳調(diào)整裝置的位置設(shè)計(jì)，也使床身的承載高度達(dá)到了最低，故床身具有較好的水平與垂直方向剛度。

機(jī)床三軸進(jìn)給傳動(dòng)，采用伺服電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器直聯(lián)滾珠絲杠傳遞，見(jiàn)圖5，是有特色的一種設(shè)計(jì)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：伺服電機(jī)采用絕對(duì)式編碼器，使運(yùn)動(dòng)控制的機(jī)械設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單；絲杠支承采用專用的角接觸球軸承。驅(qū)動(dòng)端支承采用三聯(lián)配置的背靠背軸承承載，可雙向受力，確保絲杠熱伸長(zhǎng)不對(duì)電機(jī)有影響。后端支承采用一對(duì)串聯(lián)配置軸承承載。兩端支承通過(guò)絲杠的預(yù)拉伸，實(shí)現(xiàn)支承軸承的預(yù)壓和消隙，提高支承剛度，同時(shí)也達(dá)到消除絲杠熱變形對(duì)精度的影響。絲杠的整個(gè)運(yùn)行受力，始終處于受拉狀態(tài)。這種傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，絲杠公稱直徑可選用40mm、50mm、55mm。

圖5 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)

機(jī)床的防屑排屑也有特色，特別對(duì)Z軸絲杠和導(dǎo)軌的防護(hù)，采用結(jié)構(gòu)緊湊的不銹鋼制卷簾防護(hù)罩,具有不積屑、方便排屑的特點(diǎn)；同時(shí)機(jī)床全封閉防護(hù)罩內(nèi)下方，其左右兩側(cè)安裝有眾多噴嘴，可對(duì)加工下來(lái)的切屑給以強(qiáng)力沖刷至全罩兩側(cè)的大坡度傾斜出屑口，再由自動(dòng)鏈?zhǔn)脚判计鬏斔椭良夹≤嚕?jiàn)圖6。

圖6 防屑排屑系統(tǒng)