万方数据
２０１０年第１ｌ期·工艺与装备·
床的ｘ、ｙ、ｚ三个坐标的丝杠制成中心通孔，通人冷
却水，并对冷却水实施温度控制，使其在额定的温升
范围内变化。
中空丝杠冷却技术可以降低丝杠在切
削受力变形及快速移动过程中的热变形，保证机床
处于高精度运转状态。
同时配合使用高精度闭环控
制光栅尺，进一步提高了定位精度。
２．３双边重心驱动技术
该系列立式车铣复合加工中心的ｙ轴为双驱动
结构，ｚ轴为单驱动结构。
相对于ｙ轴而言ｚ轴滑
板质量较小且驱动力作用在中心位置，因此运动较
平稳；而在运动过程中ｌ，轴需承载ｚ轴的重量，故其
重心随Ｚ轴的运动而不断地变化；若Ｙ轴为单驱动
结构，在驱动力的作用下将会产生俯仰力矩和偏转
１．１，轴直线导轨２．立柱３．Ａ轴刀架滑板装置４．Ａ轴车铣７Ｊ塔力矩，在这两个力矩作用下，滑板在运动过程中将会５－中空滚珠丝杠副６·机内螺旋排屑装置７．【ⅡＪ转工作台８·ｘ轴转出现不可预知的变形和振动。
为了减小这种不确定台底座９·底座
的振动对加Ｔ的影响，基于重心驱动理论，采取了双
图１立式车铣复合，Ｊｎ３－中心的总体结构图
边驱动结构（图４）。
双边驱动的特点是在立柱的两
２关键技术侧对称施加驱动力，以便尽可能地减少驱动力臂产２．１轻量化设计生的影响。
应用双边重心驱动技术，提高了机床运为达到立式车铣复合加工中心高速移动部件的速动鬯速度黧塑速度：篓短了加！时间，擎善了毒募加度和加速度，并兼顾系统的高刚度和轻质量要求，对体
工质量和轮廓加工精度，延长了刀具的使用寿命心１。
积大、驱动要求高的运动部件一立柱单元，以结构强度、
刚度、固有频率等为约束，进行有限元分析及拓扑优化
设计（见图２，图３），使结构在满足高刚度要求的前提
下尽可能减轻移动的重量，以便减轻电机、液压系统、
丝杠、滑台等驱动部件的功率、强度要求。
优化设计后
的立柱变形量减少２０％，重量减少２２０Ｋｇ。
图２立柱有限元分析结果
图３立柱拓扑优化前后的内部结构图
２．２滚珠丝杠中空冷却技术
在直线驱动轴上采用循环冷却技术的中空滚珠丝杠，使丝杠温升得到有效控制。
基本原理是将机
图４Ｙ轴双边重心驱动结构
２．４双功能车铣转台
工作台采用力矩电机直接驱动的双功能车铣转台，这种转台可以连续回转、实现立式车削功能，也可实现分度定位、铣削插补等功能。
力矩电机直接驱动负载，省去了减速传动齿轮，把机床进给传动链的长度缩短为零，使其具有扭矩大、旋转平稳、转速高、效率高、结构简单、可靠性高等特点。
由于直驱力矩电动机本身就是高发热元件，如果散热不好，极易形成热量累积，导致自身和关联部件的温升，引起机床的热变形。
因此必须设计出高效的冷却系统将热量及时导出，否则将直接影响机床的加工精度、电机推力，甚至会烧毁电机。
车铣转台的另一热源产生于轴承和电机转子的高速旋转。
根据发热源和部件的热敏感性，在定子和转台本体之间设置了水冷循环系统，并在轴承附近安装了温度传感器，即可保持电机长时间工作温度变化小，从而保证转台的大
力矩和高精度。
万方数据
·工艺与装备·组合机床与自动化加工技术
际上也属前沿。
本课题的成功实施，不仅促进多
轴联动加工设备的设计与制造水平，而且为相关
Ｔ程和项目提供满足生产丁艺需求的高档复合加
工中心机床，满足复杂、精密零部件加工设备的批
量产业化需求，进而提升相关产品的技术水平、精
度稳定性、可靠性，增强市场竞争能力。
Ｉ．工作台２．轴承３．电机４．锁紧套５．接ｆ１６．编码器７．底座８．温度传感器
图５车铣转台结构简图
２．５摆头动力刀塔
摆头动力刀塔（Ａ轴）是车铣复合加Ｔ中心的核
心部件，由Ａ轴丁作台和刀具主轴两部分组成，其工
作特点是主轴铣削时动态旋转，车削时不转。
车削
时卸荷齿形联轴节将主轴固定到旋转壳体上，消除图６［黝刀塔
主轴轴承负载，提供防铰定位精度，并吸收切削力。
［１］王立平．关于国产数控机床发展的几点思考［Ｊ］．航空刀具则由碟簧夹紧，液压释放，通过液压系统压力差制造技术，２０１０（４）：５１—５２．
值监视刀具夹紧情况。
在换刀时利用压缩空气清洁［２］刘强，陈静，吴文静，等．高性能数控机床几项关键设计技主轴锥面，并采用迷宫式密封结构防止主轴受到污术的研究应用进展［Ｊ］．航空制造技术，２００９（５）：４２—４５．染。
同时该刀具主轴Ｅ有外冷却和内冷却两个冷却［３］张耀满，蔡光起·李家霁·新型五坐标加－丁中心的结构设
液出口，分别可实现刀具的外冷却和内冷却。
计和分析［Ｊ］·机械制造，２００５（１２）：２０－２１．
［４】朱育权，干学明，林晓萍．１ＣＬ５０型机床立柱振动模态分
３结束语
析［Ｊ］．西安｜丁业大学学报，２００７，２７（３）：２１５—２１７．该设备采用的一些技术在国内尚属空白，在国（编辑李秀敏）
（上接第７３页）可以认为１、１６、６８、７２、７７变速器Ｎ一３挡同步器换捎性能稍逊，其余换挡性能优良。
对换挡性能稍逊的变速器进行Ｎ一３挡人＿Ｔ换挡亦能感觉明显的不平顺现象，由此可见，可以用该换挡机械手对变速器同步器换挡性能进行测试，并可以得出优良质量的标准。
图６正态分布曲线图
４结束语
同步器是汽车机械式变速器的核心部件，其性能对汽车变速器以及汽车性能的提高具有重要的意
·８２·义。
本文在对同步器工作原理分析的基础上引出同步器换挡冲量的概念，并对换挡机械手进行设计，试验结果表明，借助该换挡机械手用换挡冲量指标来评价同步器换挡性能是可行性，为今后做同步器性能测试试验提供技术支持。
［参考文献］
［１］何忠波，梁宪福，等．ＡＭＴ换挡过程动力学建模及换挡品质影响因素分析［Ｊ］．军械丁程学院学报，２００４，１６（６）：４５—４９．
［２］陈宁，赵丁选，于微波．改善动力换挡变速箱换挡品质的研究［Ｊ］．机床与液压，２００４（１０）：２９—３１．
［３］赵世琴，黄宗益，陈明。
等．同步器换挡接合过程的数学模型［Ｊ］．同济大学学报，１９９９，２６（６）：６７６—６８０．
［４］兰燕东．汽车同步器换挡性能的评价［Ｃ］．汽车工程学会传动委员会第五届年会论文，１９９０．
［５］张为公，翟羽健，倪江生．汽车驾驶机器人换挡机械手的优化设计［Ｊ］．中国机械工程，１９９５，６（１）：３６—３８．［６］成崎．同步器换挡冲量计算方法初探［Ｊ】．綦齿传动，２００２（２）：１１—１６．
［７］陈家瑞．汽车构造（第二版）［Ｍ】．北京：机械工业出版社。
２００５．
（编辑李秀敏）万方数据
VHT系列五轴联动立式车铣复合加工中心的设计
作者：高莹， 赵宏安， 董建军， GAO Ying， Zhao Hong-an， DONG Jian-jun 作者单位：大连机床(数控)股份有限公司,辽宁,大连,116620
刊名：
组合机床与自动化加工技术
英文刊名：MODULAR MACHINE TOOL & AUTOMATIC MANUFACTURING TECHNIQUE
年，卷(期)：2010(11)
1.王立平关于国产数控机床发展的几点思考 2010(4)
2.刘强.陈静.吴文镜.袁松梅高性能数控机床几项关键设计技术的研究应用进展 2009(5)
3.张耀满.蔡光起.李家霁新型五坐标加工中心的结构设计和分析 2005(12)
4.朱育权.千学明.林晓萍1CL50型机床立柱振动模态分析 2007(3)
本文链接：/Periodical_zhjc201011024.aspx。