一、概述

      臥式（shì）銑鏜加工中心體現了（le）國產數控機床快（kuài）速發展，標（biāo）誌著我國數控機床在技術上的新突破（pò）。產品有小規格300mm工作台到大規格2500mm工作台，有（yǒu）單工作台到雙交換工作;有普通（tōng）型到精密、高速型加中心等等。此次把臥式（shì）銑（xǐ）鏜加工中心作為論述的（de）重點，是由於（yú）這類產品在我國生產製造已經有（yǒu）幾十年的曆史，其製造技術比較成熟，一般生產機床工作台規格都在2000mm以下。上個世紀八十（shí）年代開始，由最初國內（nèi）幾家（jiā）企業到如今製造該產品的企業達幾十家（jiā），產品技（jì）術水平也有了質的（de）飛（fēi）躍。但在幾十餘年的（de）發（fā）展曆（lì）程（chéng）中，該產品雖然在（zài）技術性能、精度、主軸轉速及坐標移動（dòng）速度等方麵不斷突破，而在產品規格上最大也隻是2000mm工（gōng）作台。大規格、重大形式（shì）臥式銑鏜加工中心近幾年（nián）才開發出來。如今，2500mm或以上規格工作台、帶交（jiāo）換工作台（tái）站的重大型臥式加工中心，開創了該類產品曆史先（xiān）河，為我國航空、航天、軍工、電力、船舶、工程機械和（hé）其它機械製（zhì）造業行業提供了大型關鍵設（shè）備。

      二、臥式銑鏜加工中心總體布局的結構特點與技術分析

      本分析隻對傳統上刨台式及十字滑台式（shì）臥式加（jiā）工中心進分（fèn）析，不包括落地式及五軸加工中心。

      臥式加工（gōng）中心產品（pǐn）的總體布局有（yǒu）立柱固定式（shì）和移動式結構（gòu）;主軸箱有正掛箱和側掛箱;主軸形式有固定（dìng）式和移動式，移動式主軸有鏜杆式、滑枕式、平旋盤式等多種結構。

      1. 立柱固定式結構

      采用立柱固定式結構的機床，其機床布局不外乎有這麽幾種形式:

      1）立柱固（gù）定在床身（shēn）上，工作台沿（yán）X向、Z向作十字運動，主軸箱沿Y向上下運動。主軸箱可以是正掛箱、側（cè）掛箱兩種形式。此類機床適用於中（zhōng）型複（fù）雜零件的鏜（táng）、銑等多工序加（jiā）工。

      2）固定式框架立柱（zhù）結構，主軸（zhóu）箱（xiāng）沿X、Y向作十字運動，工作台沿Y向運動。此類（lèi）機床適用於中（zhōng）小型零件的鏜、銑等多種工序加工。

      3）立柱固定在床（chuáng）身上，主軸箱側掛在立柱上，主軸箱沿Y、Z向作運（yùn）動，工作台沿X向運動。此類機床（chuáng）適用（yòng）於中型零件鏜、銑等多工序加工（gōng）。

      2. 立柱移動式（shì）結（jié）構

      立柱移動式機床特點是整體床身大多呈T字型布局，它包括這麽幾種結（jié）構形式:

      1）床（chuáng）身呈T字布局刨台式結構，立柱在縱床身上（shàng）沿Z向運動，工作台在橫床身上沿X向運動（dòng）。主軸箱在立柱上（shàng）有（yǒu）正掛箱、側掛箱兩種形式，沿Y向運動。這類（lèi）機（jī）床適用於中、大（dà）型零件，特別是長（zhǎng）度較大零件的鏜、銑等多工序加工。

  
      2）床身呈倒T字形布局結構，立柱在（zài）橫（héng）床身上作（zuò）X向（xiàng）運動，工作台在縱床身上作Z向運動。主軸箱在立柱上有（yǒu）正（zhèng）掛箱、側掛箱兩種形式，沿Y向運動。這類機床適用於中、大型零件的鏜、銑等多工序加工。

      3）床身呈倒十（shí）字形布局結構（gòu），立柱沿X、Z向十字運動，主（zhǔ）軸箱在立柱上作（zuò）Y向運動，工作台固定在前床身上。這種機床可適用於中、小型複雜零件（jiàn）的鏜、銑等多工序加（jiā）工。

      目（mù）前，國內外臥式加（jiā）工中心機床布局大多采用T字形結構，這種結構的機（jī）床技術比較成（chéng）熟。從上述結構布局分析可以看出，一般中、小型機床采（cǎi）用倒T字型結構。這種結構機床可配備多個工作台實現快速交（jiāo）換。運動部件也可高速移動，並能高速切削加工（gōng），提高工作效率。而T字形刨台式（shì）結（jié）構適用於大、重型機床，可（kě）配備雙工作台交換加工，機床工作的同時可以在待加工區進行工件的裝夾，提（tí）高機床加工效率。這種結構布局可作為柔性單元，搭配自動線構成柔性製（zhì）造係統（tǒng）。

      3. 主軸箱正掛箱結構分（fèn）析

  
      主軸（zhóu）箱為正掛箱即是主軸箱體在龍門框架（jià）式熱對稱立柱中央沿（yán）立（lì）柱導軌上下移動。由於是正掛箱結構，主軸（zhóu）處於箱體的對稱中（zhōng）心部位，機床運轉所產生箱體溫升變形對主軸軸線位移影響較小。因此，主軸箱為正掛箱的機床更容易（yì）保證零件加工精度。而主（zhǔ）軸箱體裝在龍門框架立柱內部，其裝配工藝複雜（zá），必須有特殊工藝、工裝才保證主軸箱與龍門式立柱的裝（zhuāng）配。這種結構的機床提高（gāo）了工藝製造成本。

      4. 主軸箱側掛箱結構分（fèn）析

  
      側掛箱（xiāng）則是主軸箱側掛於立柱外側沿立柱導軌上下移（yí）動。立（lì）柱一般（bān）都是采用封閉式矩形箱（xiāng）型結構，其抗彎、抗（kàng）扭、抗變形能力較強。由於主軸箱掛於立柱側麵，機床運轉（zhuǎn）所產生箱體溫升或受其（qí）他熱覆射使箱體變形而使（shǐ）主軸軸線產生偏移，影響工件的加工精度。這種結構機床可承受（shòu）較大（dà）的切削（xuē）力，且裝配較（jiào）正掛箱相對容易簡單。

      加（jiā）工中心（xīn）是一種高精度（dù）機械加工設備（bèi），以提高零件加工精度為前題。因此，國內外企業的臥式（shì）加工中心大多（duō）數采（cǎi）用正（zhèng）掛箱結（jié）構。

      5. 主軸部件分析

      1) 固（gù）定式主軸結構:

  
      ● 機械主軸:當今一（yī）般都采用結構緊湊集成主（zhǔ）軸組結構，通過獨（dú）立伺服電機驅（qū）動，經齒輪有級傳動帶（dài）動主軸旋轉。由（yóu）於采用（yòng）齒輪降速傳動（dòng），主軸變速範圍大，可實現大扭矩、重切削加工要求（qiú）。另外（wài）還有采用齒型帶同步傳動結構，可實現主軸無級（jí）調（diào）速。無（wú）論（lùn）采用哪種傳動的主軸（zhóu）結構，主軸軸（zhóu）徑頭部位置與箱體間存（cún）在有間隙。一般在箱體或主軸法蘭藍盤設計成迷宮式結構，並以氣幕加以保護，避免切削液和粉塵等滲入，以保證主軸的精（jīng）度和使用壽（shòu）命。

  
      ● 電（diàn）主軸:這種主軸通常采用（yòng）內藏式電機主軸單元（yuán）結構，以零傳動的方式實現（xiàn）主軸（zhóu）高速旋轉。主軸內部裝有編碼器，通過伺服裝置對主軸運轉進行控製（zhì），可完成主軸準停、急停等功能。由於是電機直接驅動無傳動鏈，可使主軸（zhóu）達幾萬轉或更高轉速，並可減少機床（chuáng）的噪聲、發熱、振動和功率損失。一般適用於切削力小、薄壁、複雜曲麵、精密零件的加工（gōng）。

      2）移動式主軸結構（gòu）:

      移動式主軸結構一般用在中、大型機床上。它克服了固定式主軸接長刀杆加（jiā）工（gōng）易（yì）使刀杆變形而帶來的（de）弊端，通常用以較深孔的鏜削或平（píng）麵銑削加工。鏜杆或滑枕（zhěn）伸出時會（huì）產生撓度（dù）誤差，而影響工（gōng）件加工質量（liàng），因此，對於采用移動式主軸的機床這是一個比較關鍵項目。國內外企業對此不斷（duàn）進行深入研究，采用新材料，改進（jìn）設計、工（gōng）藝，采用主軸集成技術等（děng）方（fāng）法提高移動部（bù）件的剛性，利用控製及補償技術修（xiū）正移動誤差來（lái）保證（zhèng）加工（gōng）精（jīng）度。

  
      ● 鏜（táng）杆式移動主軸:這種主軸結構（gòu）可以由（yóu）獨立伺服電機驅動滾珠（zhū）絲杠拖動鏜軸移動，鏜軸移動位置由位置控製器監控。它作為（wéi）機床一個坐標軸可（kě）自（zì）行或（huò）參與機床坐標聯動加工。通常定義該軸為W軸。另外還有由液壓係統作為動力，液壓油缸為執行元件拖動鏜軸移動。這種結構鏜軸的移動過程（chéng）沒有位置監控（kòng），不能（néng）成為機床的坐標（biāo）軸。

  
      ●  平旋盤式主（zhǔ）軸:平旋盤可分為固定（dìng）式和可拆式兩種。固定式平旋盤是安（ān）裝在機床上不（bú）可拆卸的，而可拆式平（píng）旋盤拆卸與否可（kě）根據加（jiā）工的（de）需要來確（què）定（dìng）。平旋盤旋轉運動（dòng）是由主電機經齒輪傳動（dòng）完成主切削運動;平旋盤滑塊的徑向進給移動是由伺服電機驅動，經齒輪行星機構傳遞完（wán）成。平旋盤還可以帶有兩個滑塊同向或反向沿徑向移動，實現（xiàn）進給加工。這種平旋盤結構與普通機床上的平旋盤不同，平旋盤滑塊的進給是由伺服電機控製完成，稱為U軸。平旋盤徑向滑塊上帶有刀具自動夾緊裝置，可實現刀具的自動交換，故稱其（qí）為數控平旋（xuán）盤。可實現複雜（zá）零件回轉麵及溝槽的車鏜加工。

      三、高（gāo）精度、高速度、重大型是臥式銑鏜加工中心技術發（fā）展的重點方向（xiàng）

  
      目前國內生產製造（zào）臥式加工中心企業有幾十家，產品規格從（cóng）工作（zuò）台300mm到2500mm等各種規格二十多台。在這些企業中我（wǒ）們發現很多新麵孔。據了解，他們有的（de）是近兩年才轉入機床行業（yè）並自行（háng）開發、製造臥式加工中（zhōng）心，其機床製造技術不是很成熟，機床指標與性能還處於一般（bān）水平。有的卻是高起點，利用國外先進（jìn）技術生產製造中、大型臥式加工中心及其他類型高端（duān）數控產品。

  
      一般工作台規（guī）格在630mm以下的中小規格機（jī）床，機械主軸最高（gāo）轉速大多在8000r/min以下;各直線坐標最大（dà）位（wèi）移速度（dù）在60m/min以下;定位精度在0.01mm左右。而中大（dà）型規格的臥式加工中心機床指標低於上述指標。 通過資料顯示，有些企業機床性能、參數可作為選項，根據用戶需要，采用不同配製（zhì）。例如:有些（xiē）中、小規格（gé）的加工中心，采用了電動主（zhǔ）軸，使機床主軸轉速可達上萬轉/分鍾甚（shèn）至幾萬轉/分鍾。滿足了汽車工業中的（de）模具製造、以及（jí）動（dòng）力設（shè）備製造業中難加工材料（liào）如:鈦合金、鉻、鎳、鐵等合（hé）金的加工。  

      提高機床進給速度、縮短零件加工時間，是（shì）提高生產效率的重要（yào）保證。因此在高速進給技術方麵，已采用直線電機驅動或采用大導程滾珠絲杠為驅動，進給加速度達1.5G~ 2G，快（kuài）速進給速度達120 mm／min。此類產品在於機體的小（xiǎo）型化，通過采用相應的技術手段是不難達到（dào）的（de），這類產品更易於形成柔（róu）性線體係。   

  
      四、結束語 

      目前，中小規格臥式加工中心產（chǎn）品涉足廠家較多，產品的整體製造技術比較成熟，產（chǎn）品的技術性（xìng）能（néng）與技術指標已接近國外（wài）發達國家產品水平。這類產品市場容量大、但競爭也較為激（jī）烈，已麵臨著產能過剩的危機。而（ér）國內重大型臥式加工中心（xīn）製造技術還處於發展階段，國內能夠（gòu）掌握其核心（xīn）技術生產、製造的（de）企業不多，重大型產品競爭遠不如中小規格產品競爭激（jī）烈，致使企（qǐ）業缺少產品了創新意思，產（chǎn）品的技術挖潛升級步伐較（jiào）慢，導致重大型產品技術發展落後於中小規格產品。若要實（shí）現核心技（jì）術突破，企業應積極跟蹤市場和國外產品技術發展趨（qū）勢，踏實做好（hǎo）核心技術的攻關研究工作，如大型移動（dòng）部件（jiàn）的剛性研究以及拖動技術的研究，熱變形補償技術的研（yán）究（jiū）等等，使（shǐ）之提高（gāo）機床的精度和穩定性，真正實（shí）現從提供機床（chuáng）產品到機床商品的轉變，為我國重點（diǎn）發展（zhǎn）領域（yù）及新興產業提（tí）供先進適用的機床裝備。