馮如意

摘 要：本文主要介紹一種臥式加工中心機(jī)床的同步雙驅(qū)雙主軸結(jié)構(gòu)，用于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零部件連桿的大、小頭孔半精鏜，精鏜的加工。汽車(chē)行業(yè)作為我國(guó)迅猛發(fā)展產(chǎn)業(yè)之一，其中汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)核心零部件的加工是汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的重要課題，連桿作為內(nèi)燃機(jī)核心零件之一，也是加工精度較高的零件之一。作為大批量生產(chǎn)的汽車(chē)連桿零件由于受到成本、效益的制約，如何在保證加工精度的同時(shí)又能極大地提高加工效率，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益成為擺在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿加工專用機(jī)床面前的難題。

關(guān)鍵詞：臥式加工中心；同步雙驅(qū)雙主軸結(jié)構(gòu)；連桿精鏜加工

中圖分類號(hào)：TG519 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

連桿作為汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)核心零部件，其主要機(jī)械加工面為連桿的大、小頭孔及兩端面，連桿最難加工的工序?yàn)榫M大頭孔和小頭孔，并保證大、小頭孔的圓柱度的公差要求，行業(yè)內(nèi)對(duì)連桿大、小頭孔圓柱度的要求一般<0.006mm，傳統(tǒng)的加工方法是采用立式或者臥式安裝的單主軸數(shù)控機(jī)床對(duì)單一連桿進(jìn)行半精鏜、精鏜加工，這樣對(duì)于批量加工連桿，單一工件加工節(jié)拍將嚴(yán)重制約機(jī)床效益，增加人工成本，而采用雙主軸臥式加工中心，能夠快速地一次裝夾兩個(gè)工件，雙面夾具體翻轉(zhuǎn)180°將裝夾好的工件送入加工區(qū)域，同時(shí)在上料區(qū)進(jìn)行人工裝夾兩個(gè)工件，臥式安裝的同步雙驅(qū)雙主軸結(jié)構(gòu)在加工區(qū)進(jìn)行精鏜、半精鏜連桿大小頭孔，這樣在機(jī)床加工工件的同時(shí)，又能進(jìn)行上料可以極大地節(jié)約加工時(shí)間，提高加工效率。

一、工作原理

該結(jié)構(gòu)主要采用左右伺服電機(jī)與雙絲杠直連形式用于驅(qū)動(dòng)主軸箱在Y軸立柱上下移動(dòng)，并在Y軸立柱兩側(cè)配以主副光柵尺，用于對(duì)雙主軸位置進(jìn)行反饋補(bǔ)償，保證雙主軸在Y軸行程上定位精度及重復(fù)定位精度達(dá)到要求，采用這種同步雙驅(qū)雙主軸結(jié)構(gòu)可以有效地實(shí)現(xiàn)機(jī)床加工區(qū)域雙工位的工件同時(shí)加工。

二、結(jié)構(gòu)介紹

同步雙曲雙主軸結(jié)構(gòu)如圖1所示和圖2所示。組成該結(jié)構(gòu)的零部件按順序標(biāo)示序號(hào)，依次分別為：1.Y軸立柱；2.左同步電機(jī)；3.左電機(jī)座；4.主動(dòng)同步帶輪；5.圓弧齒同步帶；6.從動(dòng)同步帶輪；7.左Y軸滾珠絲杠；8.右Y軸滾珠絲杠；9.主軸箱體；10.左電主軸；11.右電主軸；12.右同步電機(jī)；13.右電機(jī)座；14.雙面回轉(zhuǎn)夾具體；15.數(shù)控臥式驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)；16.尾座。該結(jié)構(gòu)以Y軸立柱為基礎(chǔ)，在主軸箱中對(duì)稱臥式安裝左電主軸和右電主軸，以實(shí)現(xiàn)同步雙驅(qū)雙主軸臥式加工的工序動(dòng)作。左、右電機(jī)座的一端對(duì)稱固定安裝在Y軸立柱頂部后側(cè)，實(shí)現(xiàn)左同步電機(jī)和右同步電機(jī)對(duì)稱安裝在Y軸立柱的兩側(cè)，左、右同步伺服電機(jī)的傳動(dòng)軸通過(guò)漲緊套與左、右側(cè)的主動(dòng)同步帶輪固定在一起，各自從動(dòng)同步帶輪通過(guò)漲緊套與對(duì)稱安裝在Y軸立柱上的左Y軸滾珠絲杠、右Y軸滾珠絲杠的傳動(dòng)軸固定，同時(shí)主動(dòng)同步帶輪與其從動(dòng)同步帶輪之間通過(guò)圓弧齒同步帶連接。Y軸傳動(dòng)采用伺服雙驅(qū)，左Y軸滾珠絲杠、右Y軸滾珠絲杠安裝固定在Y軸立柱上下兩端，左、右Y軸滾珠絲杠的絲母座法蘭，通過(guò)內(nèi)六角圓柱頭螺釘對(duì)稱把合在主軸箱的兩側(cè)，實(shí)現(xiàn)了左同步伺服電機(jī)和右同步伺服電機(jī)通過(guò)帶傳動(dòng)使主軸箱在Y軸立柱上沿著導(dǎo)軌上下移動(dòng)。同時(shí)在Y軸立柱的左右兩側(cè)分別安裝主副光柵尺用于保證Y軸行程的精度。

雙電主軸之間的間距與雙面回轉(zhuǎn)夾具體上被加工件零件如汽車(chē)連桿之間的間距保持一致，雙面回轉(zhuǎn)夾具體通過(guò)端面止口與數(shù)控臥式驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)和數(shù)控尾座進(jìn)行精確配合安裝，數(shù)控驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)可實(shí)現(xiàn)360×1°回轉(zhuǎn)進(jìn)而帶動(dòng)雙面回轉(zhuǎn)夾具體旋轉(zhuǎn)。

三、主要特點(diǎn)

1.伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)同步圓弧齒形帶傳動(dòng)而不是采用電機(jī)與滾珠絲杠通過(guò)聯(lián)軸器直連形式，這樣可以有效地節(jié)約空間，使得整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)顯得更為緊湊合理。2.兩套獨(dú)立的同步伺服驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)對(duì)稱安裝使得滾珠絲杠拖動(dòng)主軸箱在Y軸立柱上下移動(dòng)受力更為均勻?qū)ΨQ，同時(shí)使主軸箱在Y軸立柱上移動(dòng)的定位精度、重復(fù)定位精度、以及反向定位精度更為精準(zhǔn)。3.雙面回轉(zhuǎn)夾具體對(duì)稱安裝的各面兩套夾具，可在夾具體上一次裝夾兩個(gè)工件，同時(shí)在加工區(qū)域雙主軸一次加工成型雙工件，因?yàn)閷?duì)稱設(shè)計(jì)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、夾具結(jié)構(gòu)及光柵尺的定位反饋能夠強(qiáng)有力的保證被加工零件具有較高的加工精度。本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)易于進(jìn)行調(diào)整補(bǔ)償，并能通過(guò)電氣系統(tǒng)以及光柵尺進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并自動(dòng)采取相應(yīng)的措施保證雙主軸移動(dòng)的同步性，使雙主軸臥式加工中心成為具有多方面優(yōu)越性和高精、高效、高性價(jià)比的連桿加工機(jī)床。

四、適用場(chǎng)合

該結(jié)構(gòu)主要用于高速臥式加工中心數(shù)控機(jī)床，對(duì)孔類零件，尤其是對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零部件連桿的大、小頭孔可以進(jìn)行高精、高速、高效的加工。加工區(qū)與上料區(qū)互不干涉，可以極大地縮短零件的加工節(jié)拍，提高加工效率。

五、結(jié)語(yǔ)及展望

近年來(lái)我國(guó)汽車(chē)行業(yè)發(fā)展十分迅猛，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的加工逐漸成為我國(guó)汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的瓶頸，用于該結(jié)構(gòu)的高速臥式加工中心數(shù)控機(jī)床將數(shù)控技術(shù)、智能技術(shù)、可靠性設(shè)計(jì)等結(jié)合起來(lái)，可以極大地提高汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零部件連桿的大、小頭孔精加工的效率，對(duì)于提升企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有重大意義。同時(shí)我們也可以該結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上通過(guò)可靠性設(shè)計(jì)研發(fā)三主軸及四主軸結(jié)構(gòu)的高速臥式加工中心數(shù)控機(jī)床，提高產(chǎn)品的檔次和技術(shù)含量，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白。

參考文獻(xiàn)

[1]李洪.實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].遼寧：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1999.