XHA716A-5L型五轴立式加工中心特色

0 前 言

XHA716A-5L型五轴立式加工中心，是上海第三机床厂结合市场要求，以体现机床数控系统国产化、达到优异的性价比而开发的产品。该机集成了复合转台以及GSK25iM-5V数控系统，突出了专业化生产协作，国产化技术应用的特点与特色。复合转台以A、C回转轴的布局与立式加工中心结合，构成五轴机。该机床以总线式系统，实现5轴联动加工，拥有五轴实时控制RTCP、五轴手动进给、同步轴和PLC轴控制功能。可以完成任意角度的孔、槽、平面类加工以及曲线、凸轮、叶轮、复杂曲面等的加工。机床转台直径可以采用Ø320mm、Ø400mm等规格，用户按需要可以选择，见图1。

图1 复合转台的配置

1 主体部分

XHA716A-5L型五轴立式加工中心的主体部分，见图2，该加工中心的主要技术参数：矩形工作台（长×宽）1 800mm×630mm；工作台承重1 600kg；X/Y/Z行程1 500/660/760mm；X/Y/Z快移20/20/18m/min（矩形导轨）、24/24/24m/min（线性导轨）；主轴的最高转速6 000r/min；主轴最大的输出扭矩470Nm；主轴锥孔ISO50；刀库容量24把；机床外形尺寸6200mm×3500mm×3650mm。该机在重负荷切削及断续切削条件下，能保持良好的精度和刚度，因此具备高可靠性和稳定性，是航天、航空、兵器、汽车等行业用于加工复杂零件和模具的理想装备。

图2 机床主体

2 结构特点

加工中心的结构特点：主体由床身、十字滑鞍、矩形工作台、立柱、主轴箱组成；工作台与十字滑鞍组成的左右、前后水平移动，构成机床X、Y轴运动；主轴箱在立柱上的上下移动构成Z轴运动。机床整体布局，具有很强的结构呈左右对称，受力均衡的特色。

机床承受主运动的主轴箱体，采用米字形式加强筋布置，箱体结构对称，在垂直运动方向上，对切削力产生的倾覆力矩具有良好的抵抗优势。主轴松夹刀柄机构采用卸荷结构设计，具有保护主轴轴承免受外力冲击的特点，从而延长了主轴的使用寿命，也保证了主轴的高精度。主运动的主轴电机，通过直联高低速电磁切换的行星齿轮减速器，实现了主轴高扭矩、高转速的输出，同时减速器与主轴采用“一齿差”同步带传动，使传动精度能够保持稳定，且拉开了电机和减速器对主轴的热传递。主轴运动控制，通过外置编码器实现主轴准停和刚性攻丝。主轴单元配置油冷却系统，通过对主轴单元冷却环的循环冷却形成主轴运行的热稳定性，确保主轴的高精度加工，见图3。

图3 主轴单元

机床主轴刀具冷却采用冷却液冷却，也可以使用风冷的方式，以此达到刀具冷却、提高刀具寿命以及清除切屑的效果。冷却液既可以外冷却、还可配置中心冷却结合的多种功能。机床刀库采用圆盘式刀库，可储刀24把，并可延伸为立柱两侧对称安装结构同样的刀库，增加储刀数量。

机床十字滑鞍与床身的移动承载，由于纵向承载长度大，而横向移动距离相对短，因此为提高十字滑鞍的纵向支承刚度，同时又减少矩形滑动导轨的接触面积，设计上采用“四导轨”的运动承载方式，对本机床工作台而言，台面具有中凹的特性，且有承载变形小，精度保持性好的特点，见图4。

图4 机床工作台的运动承载

机床三向传动承载的滑动导轨均采用聚四氟乙烯贴塑导轨，具有优良的动态加工精度。此外床身设计也充分考虑负载带来的支承变形，其特点是床身与地基的承载点，同负载的支撑点在一个垂直面上；与地基连接的地脚调整装置的位置设计，也使床身的承载高度达到了最低，故床身具有较好的水平与垂直方向刚度。

机床三轴进给传动，采用伺服电机通过联轴器直联滚珠丝杠传递，见图5，是有特色的一种设计。其结构特点为：伺服电机采用绝对式编码器，使运动控制的机械设计变得简单；丝杠支承采用专用的角接触球轴承。驱动端支承采用三联配置的背靠背轴承承载，可双向受力，确保丝杠热伸长不对电机有影响。后端支承采用一对串联配置轴承承载。两端支承通过丝杠的预拉伸，实现支承轴承的预压和消隙，提高支承刚度，同时也达到消除丝杠热变形对精度的影响。丝杠的整个运行受力，始终处于受拉状态。这种传动结构，丝杠公称直径可选用40mm、50mm、55mm。

图5 进给传动系统

机床的防屑排屑也有特色，特别对Z轴丝杠和导轨的防护，采用结构紧凑的不锈钢制卷帘防护罩,具有不积屑、方便排屑的特点；同时机床全封闭防护罩内下方，其左右两侧安装有众多喷嘴，可对加工下来的切屑给以强力冲刷至全罩两侧的大坡度倾斜出屑口，再由自动链式排屑器输送至集屑小车，见图6。

图6 防屑排屑系统