摘要

介紹了車銑復合工具機五軸頭的動力主軸鎖緊、夾刀機構等的設計難點，松以及關鍵技術解決的思路。

關鍵詞車銑復合工具機 中圖分類號 T 2 H12

五軸頭關鍵技術 文獻標識碼 B

車銑復合工具機的五軸頭(以下簡稱車銑五軸頭)以說是車可銑復合工具機的心臟 (圖 1。由於車銑復合工具機的形式很多，見 ) 五軸頭的形式也多種多樣。車銑五軸頭不但要像鏜銑主軸一

三齒盤鎖緊機構

樣，除具有銑、、鑽攻絲、鏜等功能，還具備車的功能，即實現刀具 動力主軸定向停車、緊。這是車銑五軸頭區別於鏜銑五軸頭鎖

的一個標誌。它比鏜銑五軸頭更複雜，技術含量更高。下面就 車銑五軸頭的幾項關鍵技術加以論述。

圖 2 三齒盤鎖緊機構

圖 1

1幾項關鍵技術 . () 1動力主軸鎖緊動力主軸鎖緊是車銑五軸頭的一個特殊要求。在車削過程

中，車刀是非旋轉刀具，且需保證準確的中心高，要求動力主軸限制原有的旋轉自由度，實現準確定向停止。由於車削過程中主軸受力較大，限制旋轉自由度的力相應很大，這種限制只有通過機械方式實現，而任何一種機械式結構都會不可避免地產生 超定位。

3

分有利。 三齒盤裝在主軸前軸承前端，裝配相對容易；三齒盤裝在主

軸前軸承後端，裝配難度較大，且不利於維護。一般實現主軸定向的角度認別機構因其體積大，不能用於車銑五軸頭。 () 2松夾刀機構車銑復合工具機都帶有一個自動換刀機構 (見圖 2。由於車 ) 銑五軸頭主軸比一般鏜銑主軸短，而一般松夾刀機構均較長，這

目前常見的鎖緊機構為三齒盤。由於三齒盤結構在軸向和徑向同時定位，限制了六個自由度，而原有主軸已限制了五個自

由度，這樣就有五個自由度超定位。其優點是可以獲得非常好 的剛度，但對零件加工精度、零件裝配精度的要求就會大幅度提

就給松夾刀機構設計帶來難度。此外松夾刀機構的松夾力一般在 10 k 30N以上，是瞬間動作，擊力很大，且沖對主軸軸承有損害。如何使主軸軸承不受衝擊，而且在一個有限的空間內實現松夾刀，是車銑五軸頭的另一個難題。 ()、、 3油水氣通道

高，給零件製造、配都提出了更高的要求。三齒盤鎖緊機構在

裝車銑五軸頭中的位置對加工性能有很大影響，通常有兩種形式。 一

種是裝在主軸前軸承的前端(圖 2。這樣鎖緊位置離車削見 ) 受力點近，對重切和震切非常有利；另外三齒盤的液壓夾緊機構有消振作用，對長刀杆切削有利。另一種是裝在主軸前軸承的後端(圖 3,見 )這種形式在銑削時，刀具受力點距主軸前軸承的

車銑五軸頭要求有主軸定向松夾，刀具松夾外冷卻、內冷卻和氣密封、自動潤滑，要有八個以上油、、水氣通道 (圖 4。相見 ) 關的執行元件要有檢測，需要有 6~9個電線組，、、油水氣和電

距離短，有利於銑削，對提高鏜、銑削剛度，提高表面加工質量十

2

塑

設管與值 25 1團苗理維 0№2 0

大的區別。一般銑削五軸頭只需任意角度連續旋轉，而車銑五軸頭除了需要任意角度連續旋轉外，還需要有限指定角度鎖緊、 任意角度鎖緊。任意角度連續旋轉是加工連續曲面的要求，技術關鍵是傳動鏈消隙和具有足夠的轉矩。 固定角度鎖緊是為了滿足加工指定角度平面或定向結構的

要求。由於曰軸轉動鏈很難做到無隙，即使做到傳動剛度也不夠。為了能實現有限指定角度強力切削，一般採用定向三齒盤 鎖緊。這種鎖緊方式可實現高剛度。 圖4

任意角度鎖緊是為了實現任意角度定向加工要求而設計的。由於三齒盤結構只能實現有限角度鎖緊，任意角度的鎖緊必須用其他方式來實現，其鎖緊方式各個生產廠家則均有自己 的訣竅。 2關鍵技術的解決思路 .動力主軸定向鎖緊方式要根據主軸實際應用中是側重車削還是銑削。以切削方式來選擇有利於發揮結構優勢，保證加工

的配送易發生故障，其結構布置對車銑五軸頭的可靠性有重要 的影響。

() 4車銑五軸頭的軸

車銑五軸頭的曰 ( )旋轉功能上與銑削五軸頭有很軸圖5在

件的質量；松夾刀機構的解決方案關鍵是主軸在松夾刀過程中不受力。結構上一定要使松夾刀成為主軸內力；配油、、水汽主要要考慮由於管路曲折，力損失大，壓應儘量加大管路直徑； B軸的關鍵是解決任意角度的鎖緊，主要應考慮選擇一種剛度好的方案，可靠性高。曰軸的任意角度旋轉主要應解決如何消除傳動間隙，實現無間隙和小問隙傳動。 車銑五軸

頭可以是機械式主軸，也可以是電主軸，文中提到的關鍵技術是共性的。每個關鍵技術均有多種解決方案，文中所提出的思路在國外和國內都有成功的應用案例，確的使用正會少走很多彎路。如果上述難點能得到創造性解決，車銑五軸頭的性能就有可能趕上或超過國外同類產品水平。 W0 1 5. 2— 1 5

作者通聯：陽數控工具機有限責任公司瀋陽市鐵西區北沈 圖5

二東路 1 O號

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王珏]

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頭結束「測量期」, X 0迴轉軸測量軟體將採集數據進行平時 R1均，算出該目標位置的角度誤差並顯示於螢幕誤差欄中，計同時 也顯示出角度誤差趨勢圖形。隨著測量次數的增加，所顯示角度誤差趨勢圖形也隨之改變，因此，比較直觀的反映和觀察到可

行定位，即把基準迴轉分度器圓柱體上的紅點與面上的紅點對齊，且基準迴轉分度器處於鎖定狀態，就是測量時的零點位也 置。

5採用雙向交替轉動順序進行測量， .即先從一個方向轉動 測量各目標位置 (o~30)再從相反的方向轉動測量一次 0 6￣,

每次測量角度的誤差值。按照測量轉動順序重複 5次雙向交替 數據採集後，將採集的數據進行存檔。

(6￣ o。按照這一測量轉動順序， 30一0)直至完成所要求的測量轉動次數。另外，在編輯測量轉動程序時，要充分考慮首目標位還 置和末目標位置的越程，通常選擇 5,。主要考慮消除轉向時的間 隙。

7啟動數據分析軟體，以根據 G 19 1 9或國際上通 .可 B 03—8 用的 I 20 V I G 34等標準， S 3、D/ Q 41 O D來評定被測數控工具機迴轉軸

的位置精度。包括定位精度、重複定位精度、反向偏差和位置偏差。並且可以列印出每次測量各目標位置的原始偏差數據及迴轉軸位置精度的偏差趨勢分析圖形。藉此直觀地反映出被測回 轉軸的實際偏差情況，得到被測迴轉軸偏差的參考數據，以便改進裝配工藝和補償修正。 V 51一 9 V .2 o D

6系統控制被測迴轉軸的轉動， .編輯一段測量轉動程序，該程序與計算機主菜單設置的數據採集程序相一致。然後，照按測量轉動程序依次轉動到每個目標位置上，並在每個目標位置上停留一段足夠長的時間。以便 R 0迴轉軸精度

測量軟體， X1 監控被測迴轉軸的每個目標位置，並等候穩定在「讀數穩定性」 允許範圍之內，隨即 R 0迴轉軸測量軟體以每秒 5次的測量速 X1度進行採集數據。停留時間長短由「測量期」數決定。採集數參

作者通聯：陽第一工具機廠質量保證部瀋陽市鐵西區興沈 華北街 2 2號 102 105 E ma:i w n y s a c r - i l u es@ i、o l y n n

據的時間，由計算機螢幕上不斷增加的箭頭顯示來表明。當箭

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