关于双刀架双主轴数控卧式车床的设计制造研究

机床特点和用途

双主轴双刀架数控车床，系双刀架均为两轴联动，半闭环控制数控车床。两个刀架分别布置在机床上组导轨的两端，可对工件的两端同时加工。主轴与尾架都安装卡盘，左右两端撑桥壳内孔一次完成零件加工，尾架为无动力副主轴型式并随主轴一起转动。两刀架的X轴和Z轴的编码器均采用绝对值编码器，机床可永远记忆其零位，省去了回零操作，从而消除了因回零误差而引起的加工误差。

主机采用卧式床身，倾斜导轨，刚性强，排屑性能好。数控系统采用 0TTD系统或18i系统，主传动系统采用αp60交流主轴伺服电机，可实现恒线速切削。X、Z轴驱动采用FANUC产α型交流伺服电机。驱动转矩大，定位精度高，动作稳定可靠。机床的两个刀架上都装有一个进口DUPLOMATIC产SM-H-20-8-/2型八位伺服刀台，该刀台刚性强，转位快，性能稳定可靠。

每个刀盘上分别装有一个轴向检测装置。它被用来在加工前对被加工零件某一部位的轴向位置进行检测，卧式机床将这一点作为新的 Z轴相对座标原点。使用这一功能，可提高加工精度、加工效率和加工稳定性，节约桥壳毛坯。如某些汽车后桥壳体的长度公差大到4mm，而两端加工部位的轴向尺寸要求到两段法兰盘的距离为一特定的长度，根据这一要求，只有采用带轴向检测装置的数控机床加工才能进行稳定可靠加工。

本机床采用机、电、液一体化和全封闭防护设计，布局合理，造型美观大方，操作维修方便。机床最小加工直径φ50mm(卡盘直径φ254mm时)，最大加工直径φ360mm，最大工件长度2220mm，中间部位不能车削的长度900mm。

本机床主要适用于大中型汽车后桥壳体两轴端的高效高精度车削加工。加工时工件支承在头架和尾架之间，卡盘采用浮动卡，工件夹持在头尾架的两卡盘上，两刀架分别对零件的两端进行同时加工(当两端均采用卡盘卡紧时，卡持部位不能加工)

机床主要部件的结构说明

主轴箱

主轴箱结构：主轴由αP60/1500低速型主轴电机通过多联三角皮带，带动主轴三角带轮旋转，从而使主轴获得20r/min-680r/min的转速，主轴180r/min以上为恒功率区，180r/min以下为横转矩区。主轴编码器由装在主轴上的同步齿形带轮通过齿形皮带带动与编码器同轴安装的同步齿形带轮旋转，由于两同步带轮的齿数相同，从而保证编码器与主轴同步旋转。主轴的前后轴承由螺母紧固，主轴轴承的预负荷是出厂时配好的。螺母1的松紧对轴承的精度和刚性有较大影响，故此，螺母1要拧紧。螺母紧固后一定要拧紧螺母的锁紧螺钉，防止螺母在高速回转时松动。螺母2用于紧固主轴三角皮带轮。卡盘油缸连接盘用于安装标配的卡盘油缸。用户要安装不同型号和不同规格的卡盘油缸时须改变此连接盘。

尾架

尾架芯轴前轴承为双列圆柱滚子轴承，它的轴向过盈量由调整垫来调整，后轴承采用NSK产角接触球轴承，芯轴前后轴承紧固螺母必须拧紧，并用螺母锁定螺钉锁定。尾架体前端装的锁紧环，用来调节尾架体与套筒之间的间隙，以提高套筒的刚性和使用寿命。

尾架套筒的伸出，退回由油缸驱动，用脚踏开关操纵，并在电气系统中设定与机床主轴互锁，即主轴转动时，踏尾架操纵脚踏开关套筒并不退回。油缸供油压力在 1MPa-2.5MPa内可调。套筒的伸出长度可通过套筒行程限位螺钉来调整。尾架芯轴头部为A6号，芯轴锥孔为莫氏6号，尾架既可装卡盘也可装顶尖。套筒润滑为集中自动润滑。

左、右刀架

左、右刀架的结构原理相同，两者成对称布置。这样运转稳定可靠。左、右刀架的刀盘有8个装刀位置，但只能装7把刀，第一位装有轴向检测装置，轴向检测装置由测头，传送器，接收器，保险杆，触杆等组成。轴向检测装置被用来在加工零件的某一部位的轴向位置进行检测，机床将这一点作为新的Z轴相对座标原点，这一功能使某些零件的加工成为可能。

机床的关键技术

此机床的加工特点是以桥壳内孔为基准，主轴与尾架都要撑零件内孔，尾架采用了可回转主轴形式，可安装液压卡盘，并且尾架要可编程移动(因为零件的长短需要用尾架的移动来调整)，因此尾架的设计是本机床的关键技术。

尾架无动力副主轴

尾架本身只能安装顶尖，如何安装卡盘油缸，只有把尾架芯轴结构设计成主轴结构，便可解决。如前轴承采用进口双列圆柱滚子轴承，后轴承采用进口角接触球轴承背靠背组合，前后轴承精度靠背帽来调整。

尾架的移动和锁紧

尾架的移动采用可编程控制，尾架的移动现有两种方式:一是伺服电机带动丝杠传动，丝杠螺母与尾架体相联，定位精度高;另外一种是液压缸推动活塞杆运动，液压缸与尾架体相联，位置定位靠行程开关控制。第一种方式要求数控系统较高，能控制多个轴，丝杠的精度要求高，因此这种方式成本很高。第二种方式数控系统比第一种方式少一个Z轴，系统成本低，另外液压缸有标准，厂家制造加工简单，所以第二种方式成本低。因此本机采用由液压缸带动。尾架锁紧采用液压锁紧(由a面靠镶条锁紧，b面靠若干个液压柱锁紧)，在移动尾架前须先确认尾架锁紧油缸处于松开位置。尾架a向调整通过调整镶条的左右位置实现，b向调整通过调整尾架压板上下位置来实现。为保护机床并保证尾架移动位置的准确，尾架上装有三触点行程开关。

结语

经使用，性能可靠稳定，零件加工尺寸精度稳定可靠，完全满足了用户的要求。本机床完成了两台普通机床的加工任务，效率提高了1.5倍，人工成本节约了1倍，机床的占地面积减少了1倍，但由于机床多轴复合化使机床比单台普通机床的成本提高1.5倍，此类机床适合中大批量多品种零件的加工。

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