1、f 麓 曩 茬、国 杰 持 ；重 天 堪 丑 一。昱 ，圆 龙门加工中心立卧复合镗铣头 上海理工大学(上海 太原第一机床厂(山西 1 前言 普通的数控龙门镗铣床只有一个立式镗铣头，用于 加工水平表面及相应的垂直孔。当加工箱体上不同的平 面(垂直侧面时)，则需对工件进行重新装夹，将原垂 直面放置成水平面后加工。由于工件的起重和定位较麻 烦，特别是遇到大的工件时，容易碰伤工作台或工件上 已加工表面。根据用户要求，一些数控龙门铣床或龙门 加工中心机床制造厂专门设计配套了可以拆卸、互换的 辅助铣头，例如有：卧式镗铣头、立式镗铣头、立卧可 转换式镗铣头和万能角度镗铣头等。通过换上所需的各 类工作头，可以
2、实现工件一次装夹后，达到加工各种表 面的 目的。这些辅助工作头中的卧式和立式镗铣头应用较普 及，结构刚度也较好，加工时能承受较大的切削力。但 拆卸这些工作头需要停机、增加了辅助时间，而且这些 工作头大都采用手工调换，装拆较麻烦。辅助工作头中 有一种万能角度镗铣头，可实现两个 自由度的转位，适 应各种角度表面的镗铣削加工，扩大了机床的加工工艺 范围。但万能镗铣头的转位环节和中间传动元件较多、制造较复杂、刚度相对卧式或立式镗铣头要低一些；还 有一种立卧转换式镗铣头也可以实现工件 一次装夹后垂 直和水平方向表面的加工，它的结构与万能镗铣头相 似，刚性较差，不适宜重切削。我们设计了一种无需转换的立卧复
3、合镗铣头，安装 在 X H T 2 4 2 0龙门五面加工 中心，铣头上配置有垂直和水 平两个方向同时旋转的复合主轴，当加工不同平面(水 平或垂直面)时，只需在垂直和水平主轴上安装对应的 立式或卧式刀具后，即可进行立式和卧式加工。其优点 是：无需更换镗铣头、节省辅助工时，装刀快捷；而且 因其立式和卧式主轴安装在同一个复合工作头上，中间 转换环节少，刚性较原立卧转换式镗铣头好，而且该镗 铣头节省了换头的辅助时间，提高了工作效率。2 0 0 0 9 3)倪爱礼徐增豪 0 3 0 0 1 2)余为 民韦连 山 2 立卧复合镗铣头结构 图 l a 为立卧复合镗铣头中的立式主轴结构示意图，图 l b 为
4、立卧复合镗铣头中的卧式主轴结构示意图。(a)立卧镗铣头立式主轴结构示意图 l 2 l 3 1 4 l 5 1 6 l 7 1 8 l 9 2 0 (b)立卧镗铣头卧式主轴结构示意图 图 l 1 铣头体2 弧齿锥齿轮3 立轴碟形弹簧 4 立式主轴5 分度夹紧鼠牙盘6 压紧套 7 铣头回转体8 分度定位鼠牙盘9 机床主轴 l O 拉钉(四件)1 1 拉爪(圆周均布四件)l 2 主轴滑枕箱1 3 接近开关(铣头松夹检测)l 4 主轴顶杆l 5 接近开关(铣头分度检测)l 6 铣头分度零位点l 7 中间传动轴 l 8 齿轮l 9 立轴换刀顶杆2 O 立轴拉爪 2 1 卧式主轴2 2 卧轴拉爪2 3 卧
5、轴碟形弹簧 2 4 卧轴换刀顶杆2 5 齿轮 争磊 工冷 加 工 !笪!塑_ WWW m a chi nf st co m c n 0 9 8 76 5 4 3 2 维普资讯 http:/ 圜 囊 一 嚣 琵 。萎，。嘲 。漱 一甄 立卧复合镗铣头主要是由机床主轴9、立式主轴4、卧式主轴2 1 和铣头体 1 等零件组成的。镗铣头体通过 四个吊头拉钉 1 0和拉爪 l 1 被拉紧在主轴滑枕箱 1 2上，而拉爪 l 1的运动分别由主轴滑枕箱 1 2内的四个液压缸 控制实现。吊头拉钉 1 0紧固在压紧套6上，压紧套6通 过吊头拉钉 1 0的拉力使分度夹紧 鼠牙盘 5紧密啮合，确保立卧复合镗铣头与主轴
6、滑枕箱定位。由于鼠牙盘 5 的一 lz 盘和下盘通过螺栓分别与主轴滑枕箱 1 2 和铣头体 1 相联，这样通过鼠牙盘5的啮合，使得铣头体 1 紧固到 了机床的主轴滑枕箱 1 2上，当镗铣头工作时，切削力 通过鼠牙盘5、压紧套 6传递到主轴滑枕箱上，具有较 大的抗切削力承载刚度。立式主轴工作时，安装于滑枕箱上方的主轴电动机 驱动力通过机床主轴 9下方的端面键传人立式主轴 4 上，立式主轴4下端的7：2 4锥孑 L 及其上的方键带动立 铣刀旋转，即可进行水平方向平面及相应孑 L 的加工。同 时，通过立式主轴4上弧齿锥齿轮 2，将扭矩传递至中 间传动轴 1 7 的锥齿轮 巴，再通过轴上的齿轮 1 8
7、 与卧式 主轴2 1 上的齿轮2 5 啮合，将驱动力传送到卧式主轴 2 1 上，卧式主轴左端的7：2 4锥孑 L 及其上的方键带动卧铣 刀旋转，即可进行垂直方向平面及相应孑 L 的加工。3 立卧复合镗铣头的自动分度 根据工件不同角度垂直面的加工要求，立卧复合镗 铣头卧式主轴在加工中经常转换不同角度，此时镗铣头 需具有 自 动分度功能。本立卧复合镗铣头设计了分度定 位鼠牙盘 8实现此功能。鼠牙盘8下盘通过圆螺母和止 动垫圈固定在机床主轴 9上，鼠牙盘 8上盘固定在铣头 体 1 上。当四个吊头拉钉 l 0 上方的油缸下压时，蝶形 弹簧3压缩，由于重力的作用，回转体7、压紧套6、铣 头体 1等镗铣头
8、部件下降，直至鼠牙盘 8上盘与下盘啮 合为止。此时分度夹紧鼠牙盘5的上、下牙盘脱开，铣 头体 1 悬挂在机床主轴9 上。铣头松夹检测接近开关 1 3 发讯，数控程序执行主轴分度指令，便可带动铣头体 1 作分度旋转运动。立卧复合镗铣头分度运动的回转动力是由机床主轴 电动机提供，镗铣头作分度运动时，主轴电动机转速被 限制在低速挡。机床主轴 9旋转，带动鼠牙盘 8、铣头 体 1、回转体 7等一起转动，此时固定在鼠牙盘 5下盘 上的铣头分度零位点 1 6与固定 在主轴滑 枕箱 4上的接 圈呈 笪!塑 一 WWW 17 1 a Chf nf st C o17 1 c n 参磊 工冷 加 工 近开关 1
9、5 脱离，通过安装在机床主轴 9上的编码器测 得立卧复合镗铣头的分度角度。在此分度过程中，压紧 套 6 始终不转动，铣头回转体 5 带着铣头体 1 绕压紧套 6的中心回转；压紧套 6上四个吊头拉钉 1 0与其上方主 轴滑枕箱的拉钉孑 L 位置没有改变。当立卧复合镗铣头回 转到所需角度后，四个吊头油缸卸荷，蝶形弹簧 3复 位、吊头拉爪 l 1 拉紧拉钉 1 0带动压紧套 6上移，分度 夹紧鼠牙盘 5 合拢，从而将铣头体 1 夹紧在主轴滑枕箱 1 2 上。与此同时，安装在铣头体 1 与立式主轴4 上的鼠 牙盘8脱开，铣头松夹检测接近开关 1 3复位。确保执 行主轴切削运转指令时，不会发生鼠牙盘 8
10、 上盘与下盘 的干涉。4 立卧镗铣头刀具的自动装卸 镗铣头的立式主轴和卧式主轴自动装卸刀具的方式 基本相似。立式主轴装夹刀具过程如下：首先主轴顶杆 1 4由安装在滑枕上的油缸控制下压，作用到镗铣头立式 主轴内顶杆 1 9 上，使得蝶形弹簧压缩，拉爪2 0 松开，将 刀具连同刀柄插入，然后机床控制系统给出指令，使主 轴顶杆液压缸卸荷，蝶形弹簧复位，立轴内顶杆 1 9向上 移动，带动拉爪2 0拉紧刀柄，这样立式刀具装夹完毕。卧式主轴装卸刀具与立式基本相同，不同的是卧轴 顶杆2 4由安装在立柱上的卧式顶刀机构控制。卧式主 轴换刀时，铣头回转体 7复位，铣头分度零位点 1 6 与 接近开关 1 5回零，且镗铣头随横梁滑板运动到与立柱 上的卧式顶刀机构对应位置后，立柱上的顶刀液压缸工 作，推动卧式主轴内的顶杆 2 4，实现卧轴刀具的自动装 卸。我们设计的 X H T 2 4 2 0龙门五面加工中心配套有 6 4 把刀位的链式刀库，具有立式和卧式换刀功能。此加工 中心因为有了立卧复合镗铣头，可方便地实现工件一次 装夹后的五面加工。图2为 X H T 2 4 2 0龙门五面加工中心 外形图。图2 X H T 2 4 2 0 龙门五面加工中心 MW (收稿 日期：2 0 0 8 0 3 1 1)维普资讯 http:/