面對(duì)我國(guó)航空、航天、核電、風(fēng)電、船舶等國(guó)家重點(diǎn)領(lǐng)域的重大工程項(xiàng)目對(duì)關(guān)鍵加工裝備的迫切需求，發(fā)展大型、重型高檔數(shù)控機(jī)床成為必然，高架式五軸車銑加工中心就是為此而設(shè)計(jì)的。車銑復(fù)合加工技術(shù)是集高速切削和銑削技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)而發(fā)展起來(lái)的先進(jìn)切削技術(shù)，而該高架式五軸車銑加工中心正是運(yùn)用車銑加工這種新的加工方法，在大型回轉(zhuǎn)體的高速切削及弱剛度回轉(zhuǎn)體的精加工中有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。在此車銑加工中心上可完成車削、銑削、鉆鏜等復(fù)雜工序加工，提高設(shè)備利用率和加工效率，解決了大型回轉(zhuǎn)體類零件尤其是內(nèi)表面具有矩形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的大型薄壁回轉(zhuǎn)體類零件的高速車銑加工問(wèn)題。

　　1. 機(jī)床結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

　　1.1 機(jī)床結(jié)構(gòu)

　　基于現(xiàn)有大型薄壁回轉(zhuǎn)體類零件，尤其是內(nèi)表面具有矩形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的大型薄壁回轉(zhuǎn)體類零件的特點(diǎn)，選擇了新的工藝路線———高速車銑技術(shù)。具有高速銑削一切優(yōu)點(diǎn)的高速車銑比單純的車或銑能提高效率5-10倍。本機(jī)床采用高架式橫梁移動(dòng)框架結(jié)構(gòu)，用于實(shí)現(xiàn)X、Y、Z 三軸的高速移動(dòng)，設(shè)置雙擺動(dòng)式銑削頭，既可以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的車削功能，又可以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的銑削功能，并配備有鏈?zhǔn)降稁?kù)及回轉(zhuǎn)直徑為4M的立式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。

　　具體結(jié)構(gòu)構(gòu)成如下：回轉(zhuǎn)工作臺(tái)U 設(shè)置在工作臺(tái)底座上，并通過(guò)安裝在工作臺(tái)底座側(cè)面的直流調(diào)速電動(dòng)機(jī)4和齒輪變速箱5驅(qū)動(dòng)；設(shè)置有2個(gè)前后方向布置的X軸導(dǎo)軌座1，它們分別通過(guò)導(dǎo)向鍵和螺栓與3個(gè)底座3 固定，其上各安裝有X 軸滾動(dòng)導(dǎo)軌29：Y軸后橫梁8 和Y軸前橫梁9 通過(guò)導(dǎo)向鍵和螺栓固定成一體（簡(jiǎn)稱為Y軸橫梁），該橫梁水平方向布置，并安裝在2個(gè)X軸滾動(dòng)導(dǎo)軌上面，由X軸伺服電動(dòng)機(jī)通過(guò)布置在X軸導(dǎo)軌座中央的X軸滾珠絲杠33 帶動(dòng)其前后運(yùn)動(dòng)；Y軸后滑鞍10 和Y軸前滑鞍11通過(guò)導(dǎo)向鍵24和螺栓固定成一體（簡(jiǎn)稱為Y軸滑鞍），該滑鞍上下方向布置，并安裝在Y軸橫梁的滾動(dòng)導(dǎo)軌27、31上，由Y軸伺服電動(dòng)機(jī)通過(guò)布置在Y軸后橫梁上的Y軸滾珠絲杠28帶動(dòng)其水平運(yùn)動(dòng)；Z軸滑枕12上下方向布置，并通過(guò)3個(gè)Z軸滾動(dòng)導(dǎo)軌26安裝在Y軸滑鞍上，由Z軸伺服電動(dòng)機(jī)通過(guò)布置在Y軸后滑鞍10上的Z軸滾珠絲杠25帶動(dòng)其上下運(yùn)動(dòng)；雙擺動(dòng)復(fù)合車銑電主軸14固定在Z軸滑枕下端，鏈?zhǔn)降稁?kù)’2設(shè)置在后底座的內(nèi)側(cè)面。X、Y、Z軸為直線運(yùn)動(dòng)，B軸為擺動(dòng)，A軸為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。機(jī)床總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1 所示。

1.2 機(jī)床結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　機(jī)床有以下6個(gè)特點(diǎn)：

　　（1）采用高架橫梁移動(dòng)式框架結(jié)構(gòu)，除保證加工精度外，也易于實(shí)現(xiàn)X、Y、Z 三軸的高速移動(dòng)。此外在! 軸的方向上也易于實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的驅(qū)動(dòng)。

　　（2）設(shè)置雙擺動(dòng)式銑削頭，銑頭安裝臺(tái)上可安裝銑削電主軸和車銑電主軸。車銑電主軸可以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的車削功能和獨(dú)立的銑削功能。需要車削時(shí)車銑電主軸后端部位的鼠齒盤鎖緊，完成車削的任務(wù)；需要銑削時(shí)車銑電主軸后端部位的鼠齒盤松開(kāi)，完成銑削的任務(wù)。需要高速銑削時(shí)，將車銑電主軸卸下，并安裝高速銑削電主軸，完成高速銑削的任務(wù)。

　　（3）設(shè)置最大回轉(zhuǎn)直徑4M的立式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，以完成回轉(zhuǎn)類工件加工的車削和銑削功能。

　　（4）在X軸方向上采用雙軸驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方式，驅(qū)動(dòng)精度為一個(gè)脈沖，確保了左右X軸同步高精度移動(dòng)。

　　（5）在Y軸方向上采用雙橫梁的結(jié)構(gòu)形式，易于實(shí)現(xiàn)受力的平衡和受載荷的均勻。

　　（6）在立柱后端設(shè)置一鏈?zhǔn)降稁?kù)，可安裝不同規(guī)格的車刀和銑刀，以實(shí)現(xiàn)機(jī)床的自動(dòng)換刀。

2 機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)
  
　　最大加工工件直徑/MM:36000；
　　X軸最大行程/MM:5600；
　　Y 軸最大行程/MM:4300；
　　Z軸最大行程/MM:1500；
　　回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)速范圍（r/min）：0.4-40；
　　鏈?zhǔn)降稁?kù)的總?cè)萘浚?8把；
　　雙擺動(dòng)式銑削頭（垂直方向）B 軸：220°；
　　雙擺動(dòng)式銑削頭（水平方向）A 軸：360°；
　　銑削電主軸的最高轉(zhuǎn)速（r/min）：18000。

3. 控制系統(tǒng)及加工過(guò)程

　　3.1  控制系統(tǒng)

　　本機(jī)床CNC 控制系統(tǒng)采用法國(guó)NUM1050，伺服驅(qū)動(dòng)為MDLU全數(shù)字式，具有精度高、運(yùn)行速度快等特點(diǎn)。

　　3.2 加工過(guò)程

　　機(jī)床啟動(dòng)，X、Y、Z、B 四個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)部件移至機(jī)床零點(diǎn)，啟動(dòng)預(yù)先編好的加工程序，機(jī)床各部件將按自動(dòng)的指令運(yùn)動(dòng)，對(duì)被加工工件進(jìn)行加工。當(dāng)加工空間曲面時(shí)，X、Y、Z可以聯(lián)動(dòng)完成對(duì)空間曲面的銑削加工；當(dāng)加工復(fù)雜的空間曲面時(shí)，X、Y、Z、B和A五軸聯(lián)動(dòng)，完成對(duì)復(fù)雜空間曲面的銑削加工；當(dāng)高速車銑加工回轉(zhuǎn)體工件的內(nèi)表面矩形網(wǎng)格時(shí)，圓柱立銑刀垂直于矩形網(wǎng)格，利用X、Y、Z和A四軸聯(lián)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)；當(dāng)車削內(nèi)孔、外圓和上平面時(shí)，車刀安裝在雙擺動(dòng)復(fù)合車銑電主軸上，電主軸由鼠牙盤鎖緊，車刀的空間位置由兩個(gè)力矩電動(dòng)機(jī)相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)保證，被加工工件隨立式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。加工完畢后，各軸退回到零點(diǎn)位置，刀具和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，等待下一個(gè)工件的加工。

4 結(jié)語(yǔ)
　　本文提供的這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高效精密的高架式五軸車銑加工中心，解決了回轉(zhuǎn)體類零件的高速車銑加工問(wèn)題，尤其解決了內(nèi)表面具有矩形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的大型薄壁回轉(zhuǎn)體零件的高速車銑加工問(wèn)題，可實(shí)現(xiàn)一次裝夾就能完成其復(fù)雜型面回轉(zhuǎn)體大部分工序的一次整體高速精密加工。