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CK5225數(shù)控龍門立車為雙柱立式車床，適用于零件種類變化大的單件，小批量及大批量的零件加工。該機床適用于加工形狀復(fù)雜回轉(zhuǎn)類零件，最大加工直徑2500mm，最大加工髙度1600mm，可進行內(nèi)外圓柱面，內(nèi)外圓錐面，車端面的加工。該機床適合以高速鋼和硬質(zhì)合金為刀具，對黑色金屬、有色金屬和部分非金屬類的零件進行粗、精加工。

隨著機床制造水平的不斷提高，在CIMT20I1中國國際機床展覽會上，復(fù)合加工機床呈現(xiàn)增長趨勢，一些高精度零件通過車銑復(fù)合加工、車銑鏜復(fù)合加工，甚至車銑鏜磨淬火復(fù)合加工，實現(xiàn)一次裝夾完成整個零件的加工工序。

根據(jù)設(shè)計要求，車銑復(fù)合加工是一些用戶加工零件的必然選擇，需要在CK5225工作臺上設(shè)計分度裝置，分度精度15",重復(fù)分度精度4〃。具體范圍是：①高速車削，_n₌ 61_r/min，不用分度控制。 ②ra=l~3r/min，需分度控制。

1車銑復(fù)合加工總體方案布局

査看CK5225-20002、30002裝配圖，車削裝配圖已經(jīng)定型，傳動系統(tǒng)固定，在此基礎(chǔ)上增加銑削分度裝置，進行數(shù)控化改造設(shè)計（圖1)。

工作臺的種類有3種，原理是相同的。根據(jù)CK5225數(shù)控立車的結(jié)構(gòu)，采用變動量最小的結(jié)構(gòu)設(shè) 計，還得達到要求的分度精度進行銑削加工。

在CK5225數(shù)控立車增加了右側(cè)交流伺服電機驅(qū)動的減速箱，用于銑削加工，這樣車削傳動鏈與銑削傳動鏈的末級齒輪與工作臺上的齒圈構(gòu)成了消隙結(jié)構(gòu)，類似于雙齒輪齒條結(jié)構(gòu)。在車削時，右側(cè) 交流伺服電機驅(qū)動的減速箱設(shè)有液壓離合器，液壓控制可實現(xiàn)齒輪嚙合與脫開，脫開時只有左側(cè)減速箱傳動。右側(cè)銑削減速箱采用交流伺服電機與I軸直聯(lián)，盡可能縮短傳動鏈來提高分度精度。

左側(cè)車削減速箱由55KW、MDSP315S-8交流變頻調(diào)速電動機驅(qū)動，變頻調(diào)速，二級立軸變速箱與工作臺底座連接，變速由電磁滑閥控制變速油缸，變速撥叉推動滑移齒輪實現(xiàn)二級機械變速，通過 MDSP315S-8交流變頻電動機調(diào)速，使工作臺得到1 ~5〇_r/min的轉(zhuǎn)速。

傳動鏈如下所示：
MDSP315S-8 交流變頻調(diào)速電動機一 55kW 基速740r/mm

降速比為^ = 1: 93.789, ；₂ = 1 : 31.263,經(jīng)過驗算合理。査電機樣本，MDSP315S-8電機在 210〇_r/min時輸出力矩210N.m。工作臺產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩M工=財電/ (…）=210/ [0.9 (1/31.263)]= 7294. 7N • m 〇

采用交流伺服電機驅(qū)動精密減速箱，通過二級精密齒輪驅(qū)動回轉(zhuǎn)工作臺，工作臺安裝圓光柵進行誤差反饋，由數(shù)控系統(tǒng)插補進行補償。

2銑削工作臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析
銑削時工作臺的定位、齒輪的消隙，再加上實際工作中的順銑和逆銑，需要將車削齒輪、銑削齒輪和銑削力矩進行定量匹配，確保工作臺的定位位置和速度伺服控制。如•圖2所示。

2.1對于順鐵

^^與財切是同向的，見&與財車是逆向的。M車設(shè)置成最大只有600N • m的力矩輸出，滿力矩為

5000N • m，可由數(shù)控系統(tǒng)通過對變頻電機驅(qū)動器上的電流放大器進行參數(shù)設(shè)置實現(xiàn)。

2.2對于逆銑

M抗與M切、M車是逆向的。

由于在銑削過程中，工作臺要空載回轉(zhuǎn)，必需滿足在插補運動中，順銑肯定是定位準確的；當財時，交流伺服電機有定位、定速功能。逆銑時為了滿足工作臺的正常回轉(zhuǎn)分度，必需滿足M抗>M_W+M車，這就需要合理匹配力矩，首先，M車此時為防竄隙力矩，確保工作臺回轉(zhuǎn)時無反向間隙，&必需設(shè)定一個最小值常數(shù)。

似切為銑削時的切削力，可根據(jù)切削用量、加工材料確定一個最大值常數(shù)。所以，力矩就可以確定了，滿足Ma>M_a+M車，可以設(shè)定為M株=M切+M車₊ 150N.m，這樣銑削工作時，驅(qū)動工作臺的交流伺服電機的扭矩和功率就確定了，計算如下：

N_e=dxbxuxKFs/ (60xl02xl000i7)

式中，況，銑削純切削功率； < 加工深度_mm; 6,切削寬度mm; _u，機床工作臺進給mrn/min; JCFs，單位面積切削阻力kg/mm²; 77,機械效率。按照工藝手冊選擇切削用量，加工材料為鉻鑰鋼，機械效率為80%。

iV_e= 3x100x250x220/ (60x102x1000 x 0.8) =3. 37kW

切削力矩 M切=9.55 x 10⁶ P/_n = 9.55x10⁶x

2. 37 / 127 = 254N • m

這樣銑削工作時，驅(qū)動工作臺的銑削扭矩為：

財枕=M切+M車+ 150N . m = 254+600+150N . m = 1004 N • m

工作臺銑削扭矩可取3000N . m，功率可取 15kW。換算到交流伺服電機：扭矩為450N . m，功率為 15/0. 8 = 20kW。

圖3為立式車床工作臺的俯視外觀圖，將車削齒輪箱與銑削齒輪箱合二為一，T型槽工作臺1 下部的大齒圈2不變，銑削齒輪3安裝在車削齒輪7的右側(cè)，交流伺服電機4直接安裝在車削和銑削齒輪箱5的上部。

當進行分度銑削時，由于車削傳動鏈是阻礙銑削傳動鏈運動的，必然導致變頻電機負載反轉(zhuǎn)，經(jīng)過實踐證明：這樣是能夠正常工作的，此時變頻電機充當?shù)氖前踩枘崞鞯淖饔茫苡行У南?除工作臺的反向間隙。

3機電一體化控制

從圖3可知，銑削齒輪設(shè)計在車削齒輪的右側(cè)，一個與工作臺齒圈的左側(cè)面配合，另一個與工作臺齒圈的右側(cè)面配合，使傳動背隙始終為零。工作臺齒圈按照精密齒輪制造，這樣回轉(zhuǎn)角度有偏差時可通過圓光柵反饋，由數(shù)控系統(tǒng)插補進行微量補償，確保分度精度15"，重復(fù)分度精度4"。

從圖4可知，數(shù)控系統(tǒng)按照程序指令控制驅(qū)動器和控制器，對交流伺服電機和變頻電機進行位置和速度控制，使銑削用的工作臺能夠零背隙的旋轉(zhuǎn)傳動，銑削齒輪和車削齒輪運轉(zhuǎn)的方向始終是相反的，通過圓光柵做為角度傳感器，保證工作臺回轉(zhuǎn)精度要求。

圖5為圓光柵的安裝圖，圓光柵分為定子和轉(zhuǎn)子兩部分，概括地說，將定子安裝在中間不轉(zhuǎn)的固定軸上，轉(zhuǎn)子安裝在旋轉(zhuǎn)的T型槽工作臺上，只要注意圓光柵上的電纜通過固定空心軸內(nèi)部穿過，再從工作臺底座引出，具體的設(shè)計可參看圖紙，這里不在贅述。這樣，圓光柵就可以檢測工作臺的角度分度值和偏差，由數(shù)控系統(tǒng)進行插補對分度進行量化控制。當銑削時工作臺需要正反兩方向運動時，銑削齒輪箱的二級齒輪有反向間隙，低速（l~3r/min)。

工作臺靜壓導軌有死區(qū)誤差，兩者的量值在總裝后可以實測到，在數(shù)控系統(tǒng)中進行誤差補償，這樣銑削時工作臺可以隨時正反方向運動，不會影響加工精度。

4 結(jié)語

通過上面的分析，在CK5225工作臺上進行分度是可行的，運用創(chuàng)造性思維實現(xiàn)了常規(guī)設(shè)計方法無法實現(xiàn)的鐵削分度功能，為車鐵復(fù)合加工機床的開發(fā)提供了可行路徑。進行車銑工作臺的數(shù)控化改造，再在垂直刀架滑枕上配置各種銑削頭，即可進行各方位的多面銑削加工，滿足各種零件的車銑加工要求，經(jīng)濟實用地提高機床的加工精度，成為名副其實的立式車銑復(fù)合加工機床。

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