车削中心

3．3车削中心

车削中心是一种多工序加工机床，它是数控车床在扩大工艺范围方面的发展。不少回转体零件上常常还需要进行钻孔、铣削等工序，例如钻油孔、钻横向孔、铣键槽、铣偏方及铣油槽等。在这种情况下，所有工序最好能在一次装夹下完成。这对降低成本、缩短加工周期、保证加工精度等都具有重要意义，特别是对重型机床，更能显示其优点，因为其加工的重型零件吊装不易。

3．3．1车削中心的工艺范围

为了便于深入了解车削中心的结构原理，如图3.21所示，首先列出了车削中心能完成的除了一般车削以外的工序。如图3.21（a）所示为铣端面槽。加工时，机床主轴不转，装在刀架上的铣主轴带着铣刀旋转。端面槽有以下三种情况。

（1）端面槽位于端面中央，则刀架带动铣刀做X向进给，通过工件中心。

（2）端面槽不在端面中央，如图3.21（a）中的小图标所示，则铣刀Y向偏置。

（3）端面不只一条槽，则需主轴带动工件分度。

如图3.21（b）所示为端面钻孔、攻螺纹，主轴或刀具旋转，刀架做Z向进给。图3.21（c）所示为铣偏方，机床主轴不转，刀架内的铣主轴带动刀具旋转，可以做Z向进给（见图），也可做X向进给；如需加工多边形，则主轴分度。如图3.21（d）所示为端面分度钻孔、攻螺纹、钻（或攻螺纹）刀具主轴装在刀架上偏置旋转并做Z向进给，每钻完一孔，主轴带工件分度。

如图 3.21（e）、（f）、（g）所示为横向或在斜面上钻孔、铣槽、攻螺纹，除此之外，还可铣螺旋槽等。

3．3．2车削中心的C轴

由以上对车削中心加工工艺的分析可见，车削中心在数控车床的基础上增加了两大功能。

1、自驱动力刀具

在刀架上备有刀具主轴电机，自动无级变速，通过传动机构驱动装在刀架上的刀具主轴。

2、增加了主轴的C轴坐标功能

机床主轴旋转除做车削的主运动外，还做分度运动（即定向停车）和圆周进给，并在数控装置的伺服控制下，实现C轴与Z轴联动，或C轴与X轴联动，以进行圆柱面上或端面上任意位置的钻削、铣削、攻螺纹及平面或曲面铣加工，如图3.22所示为C轴功能的示意图。车削中心在加工过程中，驱动C轴进给的伺服电机与驱动车削运动的主电机是互锁的。即当进行分度和C轴控制时，脱开主电机，结合伺服电机；当进行车削时，脱开伺服电机，结合主电机。

3．3．3车削中心的主传动系统

车削中心的主传动系统包括车削主传动和C轴控制传动，下面介绍几种典型的传动系统。

1、精密蜗轮副C轴结构

如图3.23所示为车削柔性加工单元的主传动系统结构和C轴传动及主传动系统简图。C轴的分度和伺服控制采用可啮合和脱开的精密蜗轮副结构，它由一个伺服电机驱动蜗杆1及主轴上的蜗轮3组成。当机床处于铣削或钻削状态时，即主轴需要通过C轴分度或对圆周进行伺服控制时，蜗杆与蜗轮啮合，该蜗轮蜗杆副由一个可固定的精确调整滑块来调整，以消除啮合间隙。C轴的分度精度由一个脉冲编码器来保证。

2、经滑移齿轮控制的C轴传动

如图3.24所示为车削中心的C轴传动系统图，由主轴箱和C轴控制箱两部分组成。当主轴在一般车削状态时，换位油缸6使滑移齿轮5与主轴齿轮7脱开，制动油缸10脱离制动，主轴电动机通过V带带动带轮11使主轴8旋转。当主轴需要C轴控制做分度或回转时，主轴电动机处于停止状态，齿轮5与齿轮7啮合，在制动缸10未制动状态下，C轴伺服电机15根据脉冲值旋，通过C轴变速器变速，经齿轮5,7使主轴分度，然后制动缸10工作使主轴制动。当进行铣削时，除制动油缸制动主轴外，其他动作与上述同，此时主轴按指令做缓慢的连续旋转进给运动。

如图3.25所示C轴传动也是通过安装在伺服电动机轴上的滑移齿轮带动主轴旋转的，可以实现主轴旋转进给和分度。当不用C轴传动时，伺服电动机上的滑移齿轮脱开，主轴由电动机带动，为了防止主传动与C轴传动之间产生干涉，在伺服电动机上滑移齿轮的啮合位置装有检测开关，利用开关的检测信号来识别主轴的工作状态，当C轴工作时，主轴电动机就不能启动。

主轴分度是采用安装在主轴上的三个120齿的分度齿轮来实现的。三个齿轮分别错开1/3个齿距，以实现主轴的最小分度值1°。主轴定位靠一个带齿的连杆来实现，定位后通过油缸压紧。三个油缸分别配合三个连杆协调动作，用电气系统实现自动控制。

C轴坐标除了以上介绍的用伺服电机通过机械结构实现外，还可以用带C轴功能的主轴电动机直接进行分度和定位。

3．3．3车削中心自驱动力刀具典型结构

车削中心自驱动力刀具主要由三部分组成：动力源、变速装置和刀具附件（钻孔附件和铣削附件）。

1、变速传动装置

如图3.26所示是动力刀具的传动装置。传动箱2装在转塔刀架体的上方。变速电动机3经锥齿轮副和同步齿形带，将动力传至位于转塔回转中心的空心轴4。轴4的左端是中央锥齿轮5，与下文所述的自驱刀具附件相联系。由图可见，齿形带轮与轴采用了锥环摩擦连接。

2、自驱动力刀具附件

自驱动力刀具附件有许多种，下面列举两例。

如图3.27所示是高速钻孔附件。轴套的A部装入转塔刀架的刀具孔中。刀具主轴3的右端装有锥齿轮1，与图3.26所示的中央锥齿轮5相啮合。主轴前端支承是三联角接触轴承4，后支承为滚针轴承2。主轴头部有弹簧夹头5。拧紧外面的套，就可靠锥面的收紧力夹持刀具。

如图3.28所示是铣削附件，分为两部分。图3.28所示上图是中间传动装置，仍由锥套的A部装入转塔刀架的刀具孔中，齿轮1与图3.26所示中的中央锥齿轮5啮合。轴2经锥齿轮副3、横轴4和圆柱齿轮5，将运动传至图3.28下图所示的铣主轴7上的齿轮6，铣主轴7上装铣刀。中间传动装置可连同铣主轴一起转方向。如铣主轴水平，则如图3.21c所示的左图方式加工；如转成竖直，则如其右图方式加工；铣主轴若换成钻孔攻螺纹主轴，可进行如图3.21（e）、(f)所示等方式加工。