基金项目：国家重大科技专项(２０１３ＺＸ０４００１１０１)作者简介：郭聪聪(１９８５－)ꎬ男ꎬ湖北黄冈人ꎬ工程师ꎬ硕士ꎬ研究方向为机械制造及自动化ꎮ
ＤＯＩ:１０.１９３４４/ｊ.ｃｎｋｉ.ｉｓｓｎ１６７１－５２７６.２０１８.０２.００７
新型高速五轴联动叶轮加工机床大件结构设计
郭聪聪
(上海拓璞数控科技有限公司ꎬ上海２０１１１１)
摘㊀要：针对叶轮加工ꎬ重点讨论了五轴加工中心的设计机理和结构及提高机床刚度㊁加工速
度和精度ꎬ特别是对机床的整体布局㊁刀库㊁回转台和机床床身结构进行了分析ꎬ在满足机床床
身刚度的同时ꎬ尽量减轻质量ꎬ增大加工空间ꎮ通过配备光栅尺㊁高精度编码器实时反馈调节ꎬ
使用双螺母丝杆㊁Ｐ２级的专用转台轴承等措施保证叶轮加工的顺利进行ꎮ
豆渣搅拌机关键词：叶轮ꎻ五轴联动ꎻ加工中心
中图分类号:ＴＧ６５９㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀文章编号:１６７１￣５２７６(２０１８)０２￣００２３￣０４
ＳｔｒｕｃｔｕｒｅＤｅｓｉｇｎｏｆＮｅｗ５－ａｘｉｓＨｉｇｈＳｐｅｅｄＣＮＣＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌｓｆｏｒＭａｃｈｉｎｉｎｇＩｍｐｅｌｌｅｒｓ
ＧＵＯＣｏｎｇｃｏｎｇ(ＳｈａｎｇｈａｉＴｏｐＮｕｍｅｒｉｃａｌＣｏｎｔｒｏｌＴｅｃｈｎｏ
ｌｏｇｙＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＳｈａｎｇｈａｉ２０１１１１ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｆｏｒｉｍｐｅｌｌｅｒｍａｃｈｉｎｉｎｇꎬｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｕｔｓｓｐｅｃｉａｌｓｔｒｅｓｓｏｎｄｉｓｃｕｓｓｉｎｇｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎｏｆｆｉｖｅａｘｉｓｍａ￣ｃｈｉｎｉｎｇｃｅｎｔｅｒａｎｄｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｎｔｈｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓꎬｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｐｅｅｄａｎｄａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓａｎｄａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｏｖｅｒａｌｌｌａｙｏｕｔꎬｍａｇａｚｉｎｅꎬｒｏｔａｒｙｔａｂｌｅａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅ.Ｏｎｔｈｅｐｒｅｍｉｓｅｏｆｍｅｅｔｉｎｇｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｂｅｄｓｔｉｆｆ￣ｎｅｓｓꎬｉｔｓｍａｓｓｉｓｒｅｄｕｃｅｄａｎｄｉｔｓｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｐａｃｅｉｓｉｎｃｒｅａｓｅｄａｓｆｏｒａｓｐｏｓｓｉｂｌｅ.Ｔｈｅｇｒａｔｉｎｇｒｕｌｅｒｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎｅｎｃｏｄｅｒｉｓｕｓｅｄｔｏｇｅｔｔｈｅｒｅａｌ－ｔｉｍｅｆｅｅｄｂａｃｋａｎｄｔｈｅｄｏｕｂｌｅｎｕｔｓｃｒｅｗｒｏｄａｎｄＰ２ｌｅｖｅｌｓｐｅｃｉａｌｔｕｒｎｔａｂｌｅｂｅａｒｉｎｇａｒｅｕｓｅｄｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｓｍｏｏｔｈｏｐ￣ｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｍｐｅｌｌｅｒｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｉｍｐｅｌｌｅｒꎻｆｉｖｅａｘｉｓｄｒｉｖｅꎻｍａｃｈｉｎｉｎｇｃｅｎｔｅｒ
０㊀引言
五轴机床是装备制造业的重要工作母机ꎬ高档数控机
床与基础制造装备被我国列为«国家中长期科学和技术甲醇燃料灶
发展规划纲要(２００６ ２０２０)»１６个重大专项之一ꎮ高速㊁
高精度㊁高刚度的五轴联动机床在航空航天㊁汽车㊁新能
源㊁科研和高精医疗设备等领域有着极其重要的应用ꎮ但
是ꎬ由于五轴机床的运动环节多ꎬ其精度㊁刚度等指标一直
制约着五轴机床的推广应用[１]ꎮ本项目是针对叶轮的加
秸秆炭化
工而研发设计的五轴联动加工中心ꎬ并为提高其精度刚度
以及运行速度等指标开展了一系列的研究工作ꎮ１㊀机床结构的总体设计
１.１㊀整体布局
五轴机床有双摆头㊁单摆头㊁单回转台和双回转台等
构型[２]ꎬ本文研究的五轴加工中心为龙门式双回转台结
构ꎬ且主要针对叶轮的加工ꎬ将刀库置于龙门两立柱之间ꎬ
如图１所示ꎮ该结构占用空间较小ꎬ结构紧凑ꎬ主要由电
主轴㊁双回转台㊁机床箱体㊁刀库等结构组成ꎮ电主轴功率
１５ｋＷꎬ最高转速４００００ｒ/ｍｉｎꎬ适合铝合金的高速加工ꎮ双回转台实现旋转轴Ａ㊁Ｃ轴的联动ꎬ均采用力矩电机直准入控制系统
接驱动ꎬ减少传动间隙ꎮ安装在龙门立柱上方的十字滑台
带动刀具箱体及刀具实现ｘ㊁ｙ方向的运动ꎬ同时ꎬ刀具可以直线上下移动ꎬ即为ｚ轴ꎬ形成３个直线轴
ꎮ
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5 x y
证据智能系统
7 6 １ 龙门立柱ꎻ２ 刀库ꎻ３ 十字滑板ꎻ４ 主轴箱滑板ꎻ５ 电主轴箱体ꎻ６ 双回转台ꎻ７ 机床底座图１㊀机床整体结构图
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