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　　隨著汽車功能的細(xì)分，橋殼的外觀和功能也呈現(xiàn)多樣性，底盤生產(chǎn)廠家橋殼的品種越來(lái)越多，這就要求加工設(shè)備具有一定的柔性，適用于中小批量的生產(chǎn)。某裝備碟式剎車重型汽車車橋如圖1所示，要加工的是車外圓、外錐面、法蘭端面及外螺紋，同時(shí)還要求可以加工法蘭端面上的孔，并保證工序圖所示各尺寸、幾何公差及表面粗糙度要求。由于法蘭盤需要安裝碟式剎車，用于安裝的六個(gè)通孔分別位于不同圓周直徑上，且其中有兩孔之間的間距很小，無(wú)法用傳統(tǒng)的多軸鉆設(shè)備進(jìn)行加工。應(yīng)客戶要求和工件的實(shí)際情況，在我公司現(xiàn)有橋殼軸頭加工設(shè)備的基礎(chǔ)上，通過(guò)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和數(shù)控技術(shù)的運(yùn)用，研究設(shè)計(jì)了一種新的數(shù)控雙頭車銑復(fù)合加工設(shè)備。

      
     圖1 車橋結(jié)構(gòu)

　　設(shè)備結(jié)構(gòu)總體布局

　　如圖2所示，機(jī)床采用整體鑄造床身，床身向前斜置45°，導(dǎo)軌剛性好，排屑方便。機(jī)床采用中間驅(qū)動(dòng)，主軸箱置于床身中部，通過(guò)車具帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)并且具有主軸C軸準(zhǔn)停功能，以實(shí)現(xiàn)工件圓周方向的精確定位；床身兩端各有一個(gè)尾臺(tái)和一個(gè)伺服動(dòng)力刀架，伺服動(dòng)力刀架安裝于十字滑板上，滑板采用數(shù)控系統(tǒng)控制，可進(jìn)行X軸和Z軸的運(yùn)動(dòng)。采用伺服動(dòng)力刀架，就可以進(jìn)行鉆孔及銑鍵槽的加工；尾臺(tái)采用機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)其剛性，通過(guò)頂尖支撐工件，保證工件兩端有較高的同軸度；左右刀架通過(guò)伺服電動(dòng)機(jī)及滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，用來(lái)加工外圓、端面、圓錐面、圓弧面及螺紋；左右刀架對(duì)工件的兩端同時(shí)進(jìn)行加工，提高了生產(chǎn)效率。電氣控制系統(tǒng)采用的是FUNAC－0i－TD系統(tǒng)。主軸箱采用潤(rùn)滑泵潤(rùn)滑，導(dǎo)軌采用集中自動(dòng)潤(rùn)滑泵潤(rùn)滑。

圖2 數(shù)控雙頭車銑復(fù)合加工設(shè)備

　 　機(jī)床主要規(guī)格參數(shù)

　　主軸孔徑：600mm；主軸中心到床身導(dǎo)軌面的距離450mm；床身導(dǎo)軌上的最大旋徑：800mm；主軸中心高1200mm；加工工件長(zhǎng)度范圍200?2400mm；夾持工件長(zhǎng)度范圍1500?2400mm；主軸轉(zhuǎn)速為無(wú)級(jí)調(diào)速；主軸最高轉(zhuǎn)速為500r/min；最大快移速度：縱向15m/min，橫向15m/min；最大行程：縱向左、右刀架分別為700mm、1050mm，橫向左、右刀架分別為270mm；表面粗糙度值Ra=1.6μm；經(jīng)濟(jì)加工精度：IT6。相對(duì)于傳統(tǒng)設(shè)備，加工精度顯著提高，復(fù)合式加工也使加工效率得到了大大提高。

　 　工件的定位夾緊及傳動(dòng)

　　（1）工件的定位及夾緊  以工件兩端60°內(nèi)倒角定位，兩頂尖裝在左右兩尾臺(tái)的套筒錐孔內(nèi)，靠液壓力頂緊工件。液壓夾緊力可以調(diào)整，避免工件產(chǎn)生夾緊變形。左尾臺(tái)可以手動(dòng)調(diào)整位置，以適應(yīng)不同長(zhǎng)度橋殼的加工；右尾臺(tái)液壓驅(qū)動(dòng)左右移動(dòng)夾緊或松開工件。

　　（2）車具  主軸通過(guò)車具與工件聯(lián)接，帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)。首先按圖3所示位置將車具放入工件琵琶孔內(nèi)，然后，車具止口定位機(jī)構(gòu)按順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，頂緊后，用勾頭壓板把車具和工件鎖緊。最后，將工件吊裝到機(jī)床上，把車具上快換接頭插入機(jī)床中間主軸套筒端面凸起的撥塊上，由主軸套筒帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)。

圖3 車具示意圖

1.快換插頭  2.車具  3.中間驅(qū)動(dòng)主軸套筒  4.關(guān)節(jié)軸承  5.夾緊壓板

　　具體加工工藝及步驟

　　工位布刀如圖4所示。工位4：粗車外圓及端面，精加工余量0.4mm；工位3：切槽；工位2：精車外圓和端面；工位1：粗精車螺紋；工位9：粗精銑法蘭盤外端面；工位7：車法蘭盤內(nèi)端面；工位6：銑兩端12.3mm×26mm鍵槽；工位5：鉆6－φ20.5mm孔（兩端共12個(gè)孔）。

圖4 工位布刀

1.車螺紋  2.精車外圓和端面  3.切槽刀具  4.粗車外圓及端面

5.鉆孔“U”鉆  6.銑鍵槽  7.車法蘭內(nèi)端面  8.測(cè)頭  9.銑法蘭外端面

　　 鉆孔位置的確定

　　工件安裝完畢后所處的位置為機(jī)床C軸的原始零點(diǎn)，由于工件個(gè)體差異而造成的誤差，零件初始加工孔（孔位1見圖5）位置無(wú)法通過(guò)設(shè)定與C軸零點(diǎn)重合，則孔的位置與輪廓邊緣距離就會(huì)厚薄不均。

圖5 測(cè)量原理示意圖

1.驅(qū)動(dòng)主軸（C軸） 2.C軸運(yùn)動(dòng)方向  3. X軸方向  4. X軸原點(diǎn)

5.紅外測(cè)頭  6.加工工件  7.工件旋轉(zhuǎn)軸線  8.孔位1  9、10.測(cè)量點(diǎn)

　　為了使工件旋轉(zhuǎn)到正確的待加工位置，安裝了在線檢測(cè)裝置。檢測(cè)方法如下：

　　機(jī)床各運(yùn)動(dòng)部件回零到原位。讓刀架旋轉(zhuǎn)至測(cè)頭工位，刀架滑板Z向、X向先后運(yùn)動(dòng)至設(shè)定位置。機(jī)床中間驅(qū)動(dòng)主軸（C軸）帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，使工件外形輪廓的一條邊接觸測(cè)頭，此時(shí)C軸旋轉(zhuǎn)停止，系統(tǒng)記錄測(cè)量數(shù)據(jù)至變量1。然后C軸再反向旋轉(zhuǎn)使工件外形輪廓的另一條邊與測(cè)頭接觸，C軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)。系統(tǒng)記錄測(cè)量數(shù)據(jù)至變量2。即完成測(cè)量工作，經(jīng)數(shù)控系統(tǒng)計(jì)算后，即可得到適合此工件的初始孔位置。

　　此時(shí)，刀架滑板即可退回至安全位置，刀架旋轉(zhuǎn)至鉆孔工位。刀架滑板Z向、X向先后運(yùn)動(dòng)至設(shè)定位置，系統(tǒng)通過(guò)內(nèi)置宏程序計(jì)算所得數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)至零件初始加工孔（孔位1），即可進(jìn)行鉆孔加工。另外，所要加工的鍵槽在圓周上沒有相位要求，可在任意方向加工。

　 　結(jié)語(yǔ)

　　此設(shè)備一次性完成了橋殼兩端軸頭車削、鉆孔及銑槽工序，工件加工的尺寸精度和孔的位置精度完全達(dá)到了用戶的要求。