GTM500200车铣加工中心滑枕的设计方案

滑枕的设计方案
滑枕是车统中心非常关键的部件，它带动刀具移动，并给镗、钻、铣功能提供作业动力。滑枕的结构和使用性能直接关系到机床的使用性能。目前，国内的大型立式车铣中心和龙门式加工中心的动力滑枕，多采用动力电机和减速机外置的结构，即将动力电机和减速机安装在滑枕的顶端，再通过贯通滑枕长的细长传动轴传至滑枕的下部，再传至固定刀具附件头，由于通过细长传动轴传递动力，输出轴的功率、转速和扭矩相对较低。这种滑枕结构动力电机和减速机占用滑枕壳体外空间比较大，并且滑枕与附件头中还有润滑、冷却、电力传输等管线，连接时须采用手动、半自动连接，自动化程度低，制约了机床的作业能力。
本滑枕依托德国SCHIESS公司的VMG系列产品的结构特点，结合我公司的制造能力，设计出来的。包括电机、变速箱、输出轴和与附件头连接的机构及管路，其特征在于所述部件集成在滑枕壳体内，壳上端内置电机，减速机，输出轴外齿轮与变速箱连接，变速箱下口连接较短动力输出轴，最大输出功率达到52KW，扭矩达到2400Nm，转速达到3150r/min;滑枕装置壳体壁上设置冷却、液压、润滑、气动、电气管路，滑枕末端为各自管路离合器：动力输出轴与连接体相连，连接体采用短锥定心、两个楔形键传递扭矩和四个机械自锁拉紧机构，管路及机械部件与作业部件的附件头实现对应自动相连。
车铣复合滑枕用于大型立式车铣中心及龙门镗铣床上，本发明滑枕装置的特点是：在滑枕内部集成了电主轴、变速箱、传动轴，以及液压、润滑、冷却、气动管路和电气电缆。这种设计使滑枕结构紧凑，由滑枕提供的镗、铣驱动功率大，加工效率高；尤其是解决了高效加工中与附件头的手动连接问题，实现了附件头与滑枕的机械装置、冷却回路、液压回路、润滑回路、气动回路、电气的自动连接，提髙了车铣中心的效率。
(1) 进给机构导轨要求：
垂直移动的Z轴要采用液体静压导轨，所以滑枕外壳上的导轨设计在可调整间隙的镶条上，由于是截面方形滑枕，因此在滑枕外壳上有两个互相垂直的导向面作为基准面，依靠加工保证垂直度。与其相对应的两个导轨面做成镶条可调整面，最后用刮研的工艺达到表面光洁度。在后期的制造过程中，我们改进了工艺，运用了注胶成型的工艺，一次性达到导轨的精度质量要求。
(2) 动力供给要求：
本滑枕为各种切削附件头提供动力源。如：直镗铣头、加长直镗铣头、直角镗铣头、万能镗铣头、平旋盘镗铣头的主轴动力；直角镗铣头、万能镗铣头、多工位刀盘的分度旋转动力。
(3) 切削液供给要求：
本机床要求具有刀具内冷却液和外冷却液供给功能。冷却液自冷却液装置供给，通过滑枕内部管路与各附件头自动连接，用于加工。最后，在机床防护内回收，并通过排肩器的提升泵输送回冷却液装置。在过滤、除油、除铁肩后流到冷却液装置净液箱待用。
冷却液技术参数表2.2。

表2. 2冷却装置参数

Tab. 2. 2 The parameters of cooling equipment

内冷：
泵流量	15	L/min
栗压力	20	bar
外冷：
泵流量	40	L/min
泵压力	5	bar

(4) 传感器信号反馈要求：
在附件头中安装有监控刀具主轴旋转角度和直角镗铣头、万能镗铣头C轴、B轴分度角度的旋转编码器信号，万能镗铣头的摆动角度限位开关传感器信号，拉刀装置松刀，夹刀油缸位置反馈传感器信号等，通过滑枕端面对接接口与附件头对接接头的ODU快速对接插头，实现信号的传导。
(5) 附件头液压和气动系统要求：
为本系列机床配备的附件头，铣镗类附件头要求有刀具自动夹紧功能；C轴分度齿盘脱开功能；多工位车刀盘限位油缸脱开功能，以上采用油压控制。另外，对全部的主轴都采用了气密封结构，防止灰尘、切削液、铁屑等进入主轴轴承；对刀具是否夹紧、分度齿盘是否啮合到位、多工位刀盘分度后，刀盘与驱动适配器是否贴合到位，等零件与零件接触的检测，都采用气检测技术。此外，对于用户要求的高速万能附件头，主轴的转速依靠滑枕提供已经实现不了，需要另配高速电主轴，也预留出电主轴水冷循环接口。
2.2.1滑枕的主要部件
本滑枕的主要部件包括：滑枕体、功能附件头快换装置、主轴驱动与控制总成、主轴电机减速箱、内装电主轴。如图2.6所示。
滑枕体：滑枕的壳体，要具有较强的刚性，影响机床的加工精度。
功能附件头快换装置：集成了功能附件头上所需的动力电源接口、液压和气动控制接口、切削冷却液接口、各传感器信号反馈接口、水冷循环接口。
主轴驱动与控制总成：将主轴电机减速箱输出的动力通过功能附件头动力接口传递给各功能附件头。
主轴电机减速箱：液压控制换挡，具有依靠行星齿轮降速的两个减速比，提供低速大扭矩，及高速精加工，并且减速箱采用循环油浴冷却，通过冷却油不仅有效的润滑了各齿轮，而且将齿轮间产生的摩擦热及时带走，减小对滑枕体的热变形影响。
内装电主轴：就滑枕的主轴电机改进为电主轴，由外部外装改进为内部安装。在电主轴两端安装有密封的衬套，通过衬套外螺旋槽进行闭式水冷。恒温冷却箱通过安装在靠近电主轴的温度传感器反馈，控制输送的水温，从而实现电主轴的恒温状态。

2.2.2滑枕的设计参数
表2. 3滑枕设计参数
Tab. 2. 3 The main parameters of the ram

镗铣轴参数	指标
镗铣主轴功率(连续）	52 kW
主轴最高转速	3150 r/min
主轴最大扭矩	2400 Nm
洗刀刀柄ISO	50
滑枕参数	指标
滑枕截面	340X420 mm
滑枕伸进最小镗孔直径	540 mm
工作行程	指标
垂直滑枕移动行程（Z轴）	2000 mm
进给速度	指标
Z轴进给速度	0-16000 mm/min
快移速度	指标
Z轴最大快移速度	16000mm/min

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