電（diàn）主軸A/C雙擺角數控萬（wàn）能銑頭的研究（jiū）
2013-11-30 來源：數控機床市場網 作（zuò）者：王誌超
一、電主（zhǔ）軸A/C雙（shuāng）擺角數控萬能銑頭產品（pǐn）介紹：
直（zhí）驅式雙擺（bǎi）銑頭采（cǎi）用直接驅動技術的雙擺銑頭，內置特殊開發的大扭矩直驅電機—力矩電機，可提供更高的（de）動態性能。區別於傳統（tǒng）的齒輪傳動或蝸輪蝸杆傳動方式，雙擺銑頭沒有任何機械傳動部件，因此具有良好的精度保持性。基於簡單而對稱的結構設計，所有部件、電機、軸（zhóu）承、主軸完美地（dì）結（jié）合在一起（qǐ），可獲得更高的穩定性和係統剛性。采用彈性變形液壓夾（jiá）緊裝置，使得旋轉軸可以在（zài）任（rèn）何加（jiā）工位置液壓（yā）夾緊，可應用在重型切削和高速切削中。采用先進的靜態密封和旋轉密封技術，水、油、氣路完全集中在（zài）部（bù）件內部，不受旋轉運動的限製。閉環的高精度編碼器及總線式高精度驅動控製（zhì）器，最大限度的保證其控製精度和可靠性。
電主軸A/C雙擺角數控萬能銑頭（tóu）結構簡單、傳（chuán）動鏈短、傳動精（jīng）度高，傳動平穩（wěn）、噪音低，但受力矩電機（jī）規格（gé）的限製，驅動力矩較小，也就（jiù）是在幾百Nm左右；主軸的結構形式比較簡單，可以通過購買專業（yè）廠生（shēng）產的標準配套件來實現，由於電主軸同樣是（shì）內置（zhì）電機直驅，故主軸的（de）扭矩也不大，隻能實現高速精加工。
二、技術指標如下：
電主軸A/C雙擺角數控萬能銑（xǐ）頭：
三、應用範圍
本部件為五（wǔ）軸聯動的龍門加（jiā）工中心的關鍵功能部（bù）件。作為A、C軸雙擺（bǎi）角銑頭，由於采用了直接驅動技術，雙擺銑頭具有（yǒu）高速、高精和（hé）更好的動態性能及精度保持性，特別適合在高速、高精需要（yào）多坐標聯動（dòng）等加工領域。如加工大直徑葉輪、大尺寸（cùn）箱體、葉片等要求效（xiào）率和精度的零件。
四（sì）、電主軸A/C雙擺角銑頭力矩電機傳動方式及結構形式的設計與控製
1、電主軸A/C雙擺角銑頭（tóu）總體（tǐ）布局方（fāng）案的確定
電主軸A/C雙擺（bǎi）角數控（kòng）萬能銑頭的主動力由一體式電（diàn）主軸直接提供，減少傳動環節的動力損失，提高電機效能，並使整體結構更加緊湊。分度采用（yòng）大（dà）扭矩電（diàn）機直接驅動，過載能力強，堵轉力矩大，既消除了（le）齒隙回程誤差又縮短了傳動鏈（liàn），簡化機械裝配和維護難度，具有反應速度快、特（tè）性線性度（dù）好、共振頻率高等優（yōu）點，因而提高了係統（tǒng）的穩定性及靜、動態精度。圖1為電主軸A/C雙（shuāng）擺角銑頭外觀圖，圖 2為電主軸A/C雙擺角銑頭裝配圖，圖 3為電（diàn）主軸A/C雙擺角銑（xǐ）頭三維圖。
圖 1 電主軸A/C雙擺角銑頭外觀圖
圖（tú） 2 電主軸A/C雙擺角銑頭裝配圖
圖 3 電主（zhǔ）軸A/C雙擺角銑頭三維圖
2、電主軸A/C雙擺角銑（xǐ）頭C軸、A軸傳動方案
電主軸A/C雙擺角銑頭主要由聯接盤、電機座、萬向架、A軸座及電主軸組成。工作時，銑頭通過拉釘與主機聯接，通過鍵（jiàn）定位。C軸由（yóu）力矩電機直接驅動，帶（dài）動萬向架做（zuò）360°旋轉，A軸通過雙力矩電機直接驅動，帶動電主軸做±110°擺動。采用靜（jìng）態密封（fēng）和（hé）旋轉密封技（jì）術，電主軸（zhóu）、力矩電機所需氣、液（yè）、電管線均集中（zhōng）布置於銑頭內部，不受旋（xuán）轉運動的限製，外形整齊美觀。采（cǎi）用彈性（xìng）變形液壓夾緊裝置，使得A、C軸可以在任何加工位置液壓夾緊，可應用於重型切削和緊急製動。圖 4 為C軸進給傳動三維原（yuán）理圖，圖 5為A軸進給傳動三維原理圖。為了提高擺角銑頭的定位精（jīng）度，該擺角銑頭的C軸、A軸（zhóu）均實現了全閉環控製，C軸位置檢測依靠C軸組合軸承的編碼（mǎ）器，原點開關為（wéi）M8接近開關，A軸在主軸座的轉軸上裝有海德漢（hàn）的角度編碼器。
圖 4 C軸進給傳動三維原理圖
圖 5 A軸進給傳動（dòng）三維原理圖
3、通過數字化仿真與優化設計技術，對設計結構及（jí）傳（chuán）動係（xì）統進行性能分析，靜態剛度預估和優化、精度和（hé）動靜態特性檢測與評價
電主軸（zhóu）A/C雙擺角銑頭性能分析
電主軸A/C雙擺角銑頭由連接板、電機座、C軸驅動（dòng）電機、三排圓柱滾子組合軸承、旋（xuán）轉接頭、導向套、連接套、萬象架、法蘭盤、製動盤、抱閘、A軸驅動電機、交（jiāo）叉滾子軸承、主軸、電主軸、導向柱、防護罩（zhào）、蓋板組成。
整個模型都是根據圖紙在Pro/E中建立三維模型，再轉化到Ansys中進行分析的。在建模過程（chéng）中，略去了一些對整體結（jié）構固有頻率（lǜ）影響不大的零件，如螺釘、倒角和（hé）空刀槽等。在分析時，零部件（jiàn）間的結（jié）合部位都按照固（gù）定連接的方式考慮，而不考（kǎo）慮（lǜ）材料（liào）結（jié）合表麵的特征。電主軸A/C雙擺角銑（xǐ）頭（tóu）有限元模型如（rú）圖（tú） 6所示（shì）。
圖（tú） 6 電主軸A/C雙擺角銑（xǐ）頭有限元模型圖
五、作用
項目產品雙擺角數控萬能銑頭在重型五軸聯動數控落地銑鏜床和（hé）重型數（shù）控龍門鏜銑床上的應用，實現了（le）複雜曲麵在航空工（gōng）業（yè）飛機（jī）發動（dòng）機箱（xiāng）體、葉片及機身製造，大型電力關鍵（jiàn）設備的超大型轉輪及殼體、渦（wō）輪葉片（piàn）及核電核容器封頭加工（gōng），對我國的國防、遠洋船（chuán）舶、航空、電力發展提供（gòng）裝備支持。
項目的研究為其它類數控機床（chuáng）應用雙擺角數控萬能銑頭提（tí）供示（shì）範，同時（shí）雙擺角數控萬能銑頭在重（chóng）型數控機（jī）床上的應用實現了數控機床（chuáng）其（qí）它功能部件、高檔數控係統及數控機床共性技術等（děng）課題的鏈接（jiē）與驗證，對高檔數控機床行業（yè）的（de）發展將起到巨大的推動（dòng）作用。
項目解決的一些關鍵（jiàn）技術如精密（mì）傳動副的設計製造、傳（chuán）動消隙、驅動控製技術等均為高檔數控機床設計製（zhì）造中的共（gòng）性技術，這些關鍵技術的（de）完成，為解決數控機床的設計（jì）製造難題提供了重要途徑，也為其它大型設備的設計製造提供理（lǐ）論支持和技術借鑒。（文自：齊（qí）齊哈爾（ěr）二（èr）機床（集團）有（yǒu）限責任公司 ）
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