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數控曲軸高速外銑加工中心的設計
閱讀：214 發布時間：2020-8-11文章預覽：
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曲軸是發動機中的重要的零件之一，提高和改進曲軸的加工水平是發動機制造業不斷發展的迫切需
要。
數控曲軸銑削加工中心以德國、美國設備為代表，經歷了以下幾代產品的更新：
第一代內銑，缺點是刀具壽命低更換頻繁、排肩問題影響加工精度、整機經常調校。
第二代普通外銑，傳統加工中心增加外銑功能，缺點是占地面積大、高柔性但操作調整不便。
第三代高速外銑，曲軸種類規格適應性強、加工精度高、高智能化和高可靠性。
數控曲軸銑削加工中心的設計具有前瞻性，不僅可提高企業生產效率,還可達到國家振興裝備制造業的戰略目的。但由于設計、工藝、制造等環節存在諸多科技因素，目前國內鮮有企業涉足此類加工中心的研發和生產。
下面以大連加工中心生產的EFM系列高速外銑設備為例，介紹加工中心的設計重點。
1加工中心整體方案設計
EFM系列曲軸外加工中心是大連加工中心集團精心研制
的具有進水平的曲軸加工隨動高速加工中心，是曲軸半精加工的核心裝備。主機結構經過專門設計，屬于高效加工中心，滿足自動化生產的需要。通過兩軸(c軸和I軸）插補實現銑削切點隨動，在高速、高精度、大直徑刀盤銑削下，高效率完成曲軸主軸頸、連桿頸和平衡臂側面的半精加工。該加工中心即可單機使用，也可配合其它曲軸加工設備及桁架機械手組成曲軸生產線。
加工中心由雙刀盤、雙主軸、自動中心架、托料架、全防護、除塵裝置、排肩裝置、氣動、潤滑、液壓等組成，采用西門子數控系統和交流伺服驅動及PLC控制器，通過軟件自動生成曲軸切削程序。
主機結構如圖1所示。
&坐標軸定義如F:in軸、F2軸：丨三軸箱移云jj妒3軸：中心架移動軸：刀盤徑向進給/軸：刀盤側向移動(:軸:主軸旋轉S軸：刀盤旋轉
2關鍵技術
2.1高剛度的結構設計
針對外銑:1:藝的特殊要求，全新優化主要鑄件的結構型式，打針對性的増加床身、床鞍、主軸筘等部件的剛性;加工中心采用焊接床身填注合成材抖，床鞍柊動的導軌采用鑲鋼導軌，具有較大的承載截面，良好的剛性和吸震性，可保證高強度切削加工;整臺加工中心的所有部件進fr三維設計，有利于干涉檢查仞優化零部件的裝配關系，而且對主要零件和機構進行有限元分析，進一步提高剛性，并驗證切削受力時主要零部件的安全系數。
銑頭主軸前后端采用尖國進口精密高速圓錐滾子軸承組，由大違比無間喊蝴輪副和_間服電機拖動，同時滿足高速切削、高精度切削和強力切削的要求。減速箱加強力恒溫稀油潤滑，同時，施加合理的軸向預載荷，確保主軸前端軸承無隙轉動,大大提高主軸前端的旋轉精度，配合的跨距支撐以及箱式主軸箱，使主軸具有高剛性和高速運轉能力。
曲軸的主軸頸和連桿頸的銑削加工是靠曲軸的低速轉動和銑頭的擺動插補完成的。特殊的機構使料1丨丨|軸在切削過程中，銑頭刀架沒有直線移動，僅有銑頭的無間隙擺動，其它y??軌n動液壓nf靠鎖緊，因此，切削過程中刀架無間隙，可大大減少加工中心振動，有效提高刀具壽命
2.2 高效、自動的曲軸加工附件設計
加工中心的各個附件經過化設計，并合理布局(圖2)，使加工中心大限度的提高精度和效率。
配有特殊定制的由德國羅姆公司生產的卡盤，浮動與尚剛度定心卡爪尚度集成在一起，安裝在主軸的前端，在程序的控制下，自動可靠地夾緊曲軸。并能夠在換產時，根據不同卩丨丨軸的裝夾要求，便交換卡爪和。
可編程驅動、自動定心、滾輪式液壓中心架，可夾緊曲軸中間段的任意精車過的主軸頸，輔助支榨曲軸，增加tzi削時曲軸的剛性。
托料架可手動調整伸出量和高度，方便上下曲軸，
滿足不同曲軸的支撐要求。
銑刀盤的外圓上可裝多個刀片，因而刀具使用周期長；刀j !c采用模塊化設計，可在不拆卸刀盤的情況下實現快速換刀；刀盤采用標準化設計，可在原有刀盤正
常使用的情況下，提前調整好替換刀盤,節約停機換刀盤的時間。
2.3適應曲軸生產線要求的設計
通常設計的上線加工中心采用高壽命外購件、超高剛性主機設計，達到穩定性和免維護的效果，很難達到柔性化生產。隨著大量新技術的應用，現在加工中心的設計更注重信息的反饋和自動處理、油水肩等細節問題的處理。
加工中心Z軸采用THK大導程、高剛性滾珠絲杠和淬硬貼朔鑲鋼^軌，由光柵尺組成位置閉壞。
加工中心Z軸采用SKF的行星滾柱絲杠和編碼器組成半閉環控制，具有載荷大，傳動效率高，精度保持性好，使加工中心刀架移動和擺動快速穩定，定位精度高。
加工中心的自動集屮潤滑系統，可■保證持續有效的導軌及滾珠絲杠潤滑。主軸軸承采用獨立的帶流量監控裝置的潤滑系統，確保每個潤滑點定量恒溫并有流量監控的自動潤滑。
加工中心采用全封閉的防護，避免了鐵肩的外泄，為操作者提供安全舒適的工作環境，防護門上面有配合機械H動上K料的小自動門。為丨’ I動線優化防護結構，盡彳I丨:增加防護W 口和防護門，簡化維護、維修時的防護拆裝。
加工中心帶有自動空氣吹肩功能。獨立的高效排屑和除塵系統，為曲軸的大批量連續銑削加工提供自動排屑和除塵。
加工中心自動采叱加工數據，顯示聯機運行狀態、黽機運行狀態、故障停機狀態;故障停機的各種信息；生產產量、廢品數量、電能消耗、氣量消耗;停機耗時、刀具更換耗時。滿足生產線自動化、智能化生產的需要。
3結束語
EFM系列高速曲軸外銑設備特別適合于轎車曲軸的自動化加工，該設備米用的一些技術在國內尚屬空白，在上也屬前沿。目前已經有部分加工中心交付曲軸生產廠商，現場使用效果良好。通過數控曲軸高速外統加工中心的n t設計和開發但滿足企業曲軸加工生產線的使用，還可達到w家振興裝備制造業的戰略n的。