一种精密双主轴车铣中心的结构特点与技术性能

李林陈梅

（德州德隆（集团）机床有限责任公司，山东德州253003）

目前，复合加工是机械加工的重要发展方向之一，在多种复合加工领域中，车铣复合加工是我国市场需求量最大的和亟待提高的技术领域。随着国内机械加工行业迅猛发展，能够加工精密、复杂细长轴和需背向复合加工的零件的设备需求愈加迫切。加工出这样的零件加工工序多，需要多次装卡，每次装卡要求定位精准，所需工装精度高，机加辅助时间过多，加工难度大。针对此情况，德州德隆（集团）机床有限责任公司开发了CH6145－2I双主轴车铣中心，机床外观见图1。该机床为高柔性多任务数控机床，具有六轴四联动功能，能够完成任意角度的车削、铣削、钻削、镗削、滚齿、攻、铰、扩等任务，加工空间任意几何形面，第二主轴定位准确，动态衔接工件，可实现工件背面加工;第一、第二主轴可同步运转进行复杂长轴类工件加工，通过一次装卡工件实现复杂的精密加工。该机床在单件和成批生产中均可获得较高的关联加工尺寸精度、大大缩短加工辅助时间，是航空、航天、汽车、电子、军工等制造行业精密、复杂回转零件加工的理想加工设备。

1 机床的总体结构布局

机床采用45°后置斜床身;横、纵向导轨均为高精度滚动导轨副;机床的第一、第二主轴为具有C轴功能的高速电主轴，精度高，动力性能好;机床滑鞍具有Y轴功能。该机床具有六轴四联动功能，通过采用的德国SIEMENS 840D数控系统控制X、Y（由U轴与X轴联动虚拟而成）、Z、C1、C2、W轴相互插补从而实现了高度的柔性加工能力。机床布局见图2。

机床造型设计具有时代感，美观、实用、宜人性好。机床电器件稳定可靠，数控系统为交流数字驱动、闭环控制，稳定可靠，有较强的抗干扰能力，系统具有螺距误差补偿，恒线速切削，固定循环，直接图纸尺寸编程，DNC通讯等先进的功能。整机响应速度快、动态刚性好，保证了机床的良好品质。

2 机床的主要机械结构及特点

CH6145－2T双主轴双刀架车铣中心总体采用卧式车床布局形式，床身采用高刚性、高稳定性的45°后置斜床身，整体精密树脂砂包砂铸造，具有较强的吸振性和抗振性，各导轨采用瑞士施耐博格重载荷滚柱式直线导轨，动态响应快、耐磨、精度高、刚性好以及能够延长机床使用寿命。

机床的第一、第二主轴为具有C轴功能的高速、大功率的交流伺服电主轴，能够自动定位、分度、插补和高速旋转，具有噪声低、精度高和动力性能好等特点。由伺服电动机驱动的可编程副主轴的滑鞍系统为模块化设计，可以延着W轴（平行于Z轴）方向进给，定位。第二主轴可以自动动态衔接第一主轴上已加工的工件，实现工件的背向加工。第一、第二主轴还可同步运转进行复杂长轴类工件加工。第一、第二主轴的定位和插补有液压夹紧制动缸和液压阻尼缸辅助功能，保证了重铣削时主轴的平稳。机床第一、第二主轴各配有一套8英寸液压中空卡盘、回转油缸和位置检测，确保工件夹持方便、可靠。

前、后主轴箱采取对称结构，使热变形均匀，避免主轴中心因此产生偏移。另外，为了减小机床的热变形，增加了散热、冷却措施。如:箱体外采用扩大分布的散热片结构形式，使主轴高速运转中所产生的热量能充分而迅速地扩散到外部;前后电主轴都采用油冷机冷却，精确控制主轴温升低，确保主轴热变形小，使主轴长期工作时也能保持各项精度的相对稳定。

由意大利DUPLOMATIC公司生产的SM－BR25/30电动动力刀架配有4.8 kW，27 N·m，4 000 r/min的高速动力单元，可沿纵向（Z轴）、斜向（虚拟Y轴）、倾斜径向（X轴）进行直线运动、定位、插补，进行车、铣、镗、钻、攻、铰、扩的加工动作。Y轴为由45°倾斜的径向X轴与水平的U轴联动而成的虚拟轴，具有极好的刚性。该机床X、U（水平轴，只用于与X轴联动虚拟出与X轴垂直的Y轴）、Z、W轴伺服电动机均为弹性联轴器直联式，可有效地减小传递误差，提高机床的稳定可靠性及响应速度。

机床控制系统采用的德国SIEMENS 840D数控系统，具有双通道控制功能，电柜采用温控空气循环型密封电柜，配备电器柜空调机并带有冷凝水蒸发装置。

机床的液压传动和气动部分为功能板块设计，具有结构紧凑、便于调整的特点。机床配有自动间歇式集中润滑系统及自动排屑装置和斜床身不锈钢导轨内防护罩，防水、切屑性能好;全封闭整机防护罩，造型美观，宜人性好。机床配有冷却系统及照明装置，切屑吹气装置。机内对刀仪系统。

3 机床的主要技术参数

经过广泛深入的市场调研，细致地研究各用户单位提出的设备使用要求，深入地分析了用户典型工件的加工工艺，制定了CH6145－2T双主轴车铣中心的各项主要技术参数，如下:床身上旋径φ450 mm;最大加工直径φ250 mm;最大加工长度500 mm;X/Y/Z/W轴行程300 mm/±50 mm/600 mm/550 mm;C1/C2轴行程360°;主轴转速范围0～5 000 r/min;主轴通径φ75 mm;C轴最小分度角度0.001°;C最高转速20 r/min;铣轴最高转速4 000 r/min;加工尺寸精度IT6;加工工件圆度0.003 mm;粗糙度Ra0.8 μm;X/Y/Z/W轴定位精度轴0.008 mm;X/Y/Z/W轴重复定位精度0.004 mm;C轴定位精度12″;C轴重复定位精度10″;两主轴同轴度0.005。

4 结语

笔者公司于2011初开发了高速、高效、高精度的多功能、多任务的CH6145－2T双主轴车铣中心（斜床身）。现在，该设备在沈阳黎明航空发动机集团已经稳定运转了1年，真正实现了中国装备，装备中国。该机床的成功研制将取代进口机床，给社会带来巨大的经济效益和社会效益。

［1］《机床设计手册》编写组.机床设计手册（2、3）卷［M］.北京:机械工业出版社，1986.

［2］《机械设计手册》编写组.机械设计手册［M］.北京:机械工业出版社，2004.