关于精铣缸盖顶面机床的装配与分析

张 茜，辛 超

中捷机床有限公司，辽宁 沈阳 110141

立式加工中心采用高刚性点主轴结构，功率大，转速高；三轴采用大导程精密滚珠丝杠，可实现高速传动；三坐标均采用精密直线导轨副，动静摩擦系数低，动态特性高，可满足高精度模具加工；高精密刚性主轴，确保加工精度，主轴最高转速达16000rpm，能适应各种加工要求；主体结构采用铸件，厚壁多筋，经多道应力消除工序，具有良好的稳定性；三轴均采用直线导轨，高精密滚珠丝杠与伺服电机直联，保证运动的高精度；三轴最大运行速度均为40m/min，可极大的提高机床的加工效率；应用计算机辅助设计（CAD）系统完成机床最优结构设计；刀库采用伞式结构，可容纳16把刀具，刀具交换平稳可靠，换刀时间3s，节省非切削时间；采用西门子840数控系统，控制性能好，CNC系统稳定可靠，易于操作，功能响应快，界面丰富，具有自我诊断功能。

1 立式加工中心的特点

立式加工中心应用三维和有限元分析软件完成对机床的最优化设计；整机采用高品质铸造，并经退火及先进的振动时效处理；采用箱型结构设计与周密肋骨支撑床身，保证机床具有极高刚性；高刚性工作台全行程支撑，确保高速加工之精度持久；所有机床经过英国雷尼绍公司激光干涉仪和球杆仪检查机床线性精度与几何精度，确保机床三维精度；机床采用国际知名品牌的重载直线滚动导轨。这种淬硬钢线轨都经过预紧处理，以达到零间隙及在各方向上的满承载能力；其刚性强，摩擦阻力小，无爬行现象，磨损小，耐磨性好，精度保持性好，所需牵引力小，运动灵敏度高，定位精度高，润滑系统简单，维修方便；在使用导轨时本公司选取较大的安全系数，采用新型大规格重载、重预紧、多滚道导轨，可长时间重载安全运行；还可选配新型滚柱直线导轨，承载更大，抗震性更好，寿命更长。三轴采用丝杆预拉结构，可抵消长时间加工产生的热膨胀；双预紧螺母可消除长年使用后产生的间隙，保持丝杆精度并延长其使用寿命。

2 装配时应注意的问题

数控加工中对零部件的精度要求很高，所以就直接限制了机床的所有位置的精准度以及运动精度，而影响这些精准度的最大因素出了调试还有就是装配技术，笔者结合工作经验，就立式加工中心的装配问题总结了如下几个问题。首先要注意主轴的回转和主轴端面跳动精度；主轴箱体内孔的直线度、圆柱度、粗糙度精度；三导轨平行度和垂直度精确；压板与导轨间隙要小；主轴的径跳在0.002mm～0.003mm之间；主轴温度不能高于40℃；主轴端跳在0.004mm～0.005mm以内；等高误差要控制在0.005mm以下。辅助支承的夹压变形试验如表1所示。

表1 辅助支承的夹压变形量

3 调试试切

装配结束后，我们进行了机床空运转和调试试切工作，切削检测数据如表二（产品要求平面度0.025mm）：

表2 机床切削检测数据（初调）

针对表1数据尚未达到要求，而且零件有明显的接刀，后来经过仔细的测量和分析，发现超差的主要原因主要是因为接刀痕处有0.02mm～0.04mm的接刀高差；切削变形较大；被加工零件定位基面不太好；对超差问题我们又采取了以下措施：改变铣削运动轨迹（如图1）。

图1 机床切削运动轨迹

因为是实际中切削余量只有0.5mm，所以必须要考虑到切削参数的变化，这样就要逐步提高主轴的转速，从而进一步减低进给的速度，让切削变形的程度降到最低。主轴转速由原来的430r/mm提高到550r/mm；进给速度由原来的1200mm/min降低到1050mm/min；提高零件定位面前道工序的平面度，前道工序的平面度由原来的0.10mm，提高到0.06mm。

4 结论

通过对该机床的调试及攻关，实现了缸盖顶面平面度为0.025mm的加工精度；实践证明此次开发设计的立式加工中心的结构合理，为今后用于该类精加工机床设计提供了宝贵的经验。该加工自动生产线在用户厂顺利完成了工件的切削，加工精度稳定，顺利通过了用户的终验收。

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