数控车床上一种创新型带 Y轴铣削装置

伯特利数控陈生

随着零件产品的多样化 少量化以及零部件的日趋复杂化，金属切削制造业对能够加工出高质量高精度高效率 低成本产品的 CNC机床的需求日益增加 如何在现有技术装备和生产能力的基础上简单 实用高效 经济地生产出具有复合加工能力的CNC机床，并在日趋激烈的市场环境中求得生存和发展，是产品研发的主要目标和方向

在传统的制造工艺中，一个零件的制造往往就需要有多种及多台不同的加工设备来完成 这不仅增加了设备的台数和生产厂房的占地面积，从而增加了企业的投入，而且由于生产过程中零件需在工艺和工序设备间等待运输 检查和重新定位装夹等，既影响加工精度，也必然增加了不少生产辅助时间随着金属切削制造业的蓬勃发展，对于传统加工方式，甚至是使用普通的分散式CNC加工方式都可能已不能满足机床用户对复杂零件的加工要求 取而代之的就是把不同加工技术集中在同一台机床上完成的集约式的复合加工方式，并已成为未来机床发展的重要方向

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具有复合加工能力CNC机床的最大优点就是能通过一次零件装夹，实现零件多种不同工艺的加工，从而达到减少机床和夹具，免去工序间的搬运和储存，提高零件加工精度，缩短制造周期和节约作业面积的目的，为使用者带来明显效益

随着我国综合经济实力的显著提升，我国具有车铣复合功能的数控机床市场进入了快速发展的新时期 汽车及其零部件 通用机械 航空航天 模具等各行业对车铣复合机床需求不断攀升国产数控车铣复合机床通过择优选择国内外数控系统 功能部件等配套件，加快产业化生产步伐，其主要性能和可靠性大幅度提高，与国外同类产品相比，具有绝对的性价比优势

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一 带 Y轴铣削装置

目前国内外生产的数控车铣复合机床大多是车 铣共用一个主轴，在车铣加工时需要做主轴车铣状态的转换，其结构较复杂，在 X轴 Y 轴 Z 轴 C轴的四轴控制中，只能实现三轴联动 带 Y 轴铣削装置是一种新型机构，它是附加于数控车床上的辅助装置该装置带 Y轴功能，与数控车床上的 X Z C 轴一起联动加工，来实现机床的车铣复合加工功能

带Y轴铣削装置工作原理

带Y轴铣削装置的工作原理是在数控车床的刀架下部滑块的后端配置有沿立柱燕尾导轨面升降的铣削动力头，铣头的上下运动（Y轴）由伺服电机带动滚珠丝杠螺母副运动而实现，铣头主轴自身的旋转通过变频电机直接驱动，通过频率调整来改变铣头的转速，满足铣削工艺的需要

带 轴铣削装置具体结构及运作情况

具体结构参见图1 图 2

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在数控车床下滑块 1 的后端装有立柱 2，立柱 2 内装有与第一驱动电机5连接的滚珠丝杠螺母副8，立柱2左侧配置有沿立柱燕尾导轨面13升降的铣头体3，铣头体3通过螺母座9与滚珠丝杠螺母副8连接，铣头体3内装有与第二驱动电机4连接的铣头主轴16，铣头主轴16前端装有通用铣夹头17

机床下滑块 1 上设有 T 型槽11，立柱 2 和铣头体 3 组件通过四个 T 型槽螺钉 12 和两个定位键 10与机床下滑块 1 连接，沿着下滑块上的T型槽11可横向移动立柱和铣头体组件，以适应不同外径的工件，扩大机床的加工范围

第一驱动电机 5 为伺服电机，第一驱动电机 5 通过同步带轮 6和同步带轮7驱动滚珠丝杠螺母副8运动，从而驱动铣头体3沿立柱燕尾导轨面 13 升降，实现铣头沿 Y 轴的上下运动

第二驱动电机 4 为变频电机，第二驱动电机 4 通过同步带轮 14和同步带轮 15 驱动铣头主轴 16 旋转，通过调整变频电机的频率可改变铣头主轴 16 的转速

二 带 Y轴铣削装置在数控车床上的应用

为了顺应当今数控车床发展潮流，金岭公司在广泛调研论证的基础上，将带 Y 轴铣削装置应用于CKD6183型数控车床上，开发了一款带 Y 轴铣削装置的 CKD6183X 型数控车铣复合机床

带Y轴铣削装置的CKD6183X型数控车铣复合机床基本参数见表1

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带Y轴铣削装置的数控车铣复合机床结构特点

（1）机床主轴通过交流伺服电机驱动，伺服控制实现精确分度定位，并可参与加工插补，主轴转速范围为10-800r/min，可实现无级调速及恒速切削，温升及热变形小

（2）机床床身采用整体落地式床身，导轨采用大宽度的矩形筋与山形筋组合，抗扭性强，刚性好，可实现强力切削

（3）纵横向进给系统采用伺服电机带动高速滚珠丝杠副，结构紧凑丝杠的支撑采用两端固定支撑并施加预拉伸，以提高传动系统刚度，吸收丝杠发热引起的热伸长造成的误差

（4）机床下滑块上配备可升降的铣削动力头，通过变频电机带动铣头主轴旋转，通过调整电机的频率来改变铣头主轴转速，满足铣削的需要，从而通过一次装卡来实现机床的车铣复合加工，满足用户一机多用的目的

应用效果验证

带 Y 轴铣削装置的 CKD6183X型数控车床研制成功后，进行了全面性能试验经验证，各项主要技术指标完全达到设计要求，并在结构动静态刚度和精度方面表现出色将带 Y 轴铣削装置应用于传统数控车床上，机床不仅能够完成车削内圆 外圆 端面 锥面 螺纹 切槽 倒角等加工任务，并且能实现刀架自动转位，完成多种工步的连续加工，计算机还可以存贮多种零件的加工程序，选取方便，广泛适用于加工轴类盘类及套类零件，对于中小批量 多品种多规格的相类似零件的频繁，轮番上场加工，具有较强的适用性 同时，机床配备了带 Y 轴铣削装置，对轴类零件上的键槽或环形槽，如电机转轴 水泵轴 油田机械上轴类零件等，特别是对于较长的轴类零件（长度 2000mm 以上的轴类），带有螺旋槽或其他特殊曲线槽的零件，通过一次装夹可完成零件的车铣复合加工，极大地提高了加工效率，改善了零件的加工精度

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