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前言：

航空發(fā)動機在我國國防工業(yè)中占據(jù)極其重要地位，國家已將其列為重大專項工程并提升到國家戰(zhàn)略層面。航空發(fā)動機機匣是發(fā)動機的重要承力部件，其內(nèi)部安裝有主軸、葉片以及各種連接附件，是整個發(fā)動機的基座^[11。機匣具有外形復(fù)雜、壁g材料難加工和加工精度高等特征'國內(nèi)對機匣一般采用立式車床、三軸加工中心、五軸加工中心三類機床進行加工.該機匣加工工藝復(fù)雜，需在多臺設(shè)備上反復(fù)裝夾，導(dǎo)致其加工時間較長、易產(chǎn)生安裝誤差等問題。

針對我國航空發(fā)動機機匣加工技的不i和對專工設(shè)備的現(xiàn)實需求，我們研制了高剛性、大功率#軸舞|1_1加<工中心，旨在提高我國航空發(fā)動機機^^設(shè)備滿足國家航空戰(zhàn)略發(fā)展計戈

1加工中心的總體布局與技術(shù)參數(shù)

1.1加工中心的總體布局

如圖1所示.雙主軸銑削加工中心采用立柱龍門式框架結(jié)構(gòu)，設(shè)置有立式、臥式兩個切削主軸,立式主軸位于橫梁滑鞍上，臥式主軸位于右側(cè)立柱滑鞍上，形成兩個獨立的十字滑臺。機床工作臺上安裝有搖籃式旋轉(zhuǎn)臺,該旋轉(zhuǎn)臺可帶動工件進行擺動與回轉(zhuǎn)運動，與切削主軸完成法向切削％該加工中心具有5個直線運動軸、2個旋轉(zhuǎn)運動軸，即立式與臥式主軸各具備兩個直線軸Y1、Z1、Y2、Z2,工作臺的X軸，以及工作臺上搖籃擺動軸A、工件旋轉(zhuǎn)軸C。當進行銑削加工時，全部直線軸與兩個回轉(zhuǎn)臺均有可能參與聯(lián)動，完成特定的法向或特定姿態(tài)加工。

該加工中心是根據(jù)航空發(fā)動機機匣的幾何結(jié)構(gòu)特性以及70%以上的材料去除率、難加工的鎳基高溫合金材料等工藝特點而研制的專用機床。龍門式框架結(jié)構(gòu)具有良好的剛度，能夠滿足大功率切削需求，立式、臥式雙主軸既可實現(xiàn)機匣的對稱加工，也可分別對機匣同一部位的內(nèi)壁與外型進行同步加工，不僅極大地提高加工效率,而且還能夠有效地減少加工變形。

加工中心泰式和臥式主軸的滑鞍與導(dǎo)軌連接均采用滾動、滑動復(fù)合導(dǎo)軌證0速進給特性前提下增強導(dǎo)軌的承載能各軸均^用重載高剛度滾珠絲杠，提高機床各軸的#精個回轉(zhuǎn)軸均選用具有軸向、徑向雙向支撐的專用軸承,增加轉(zhuǎn)臺的律定性，C軸轉(zhuǎn)臺采用力矩電機直驅(qū)式設(shè)計;立臥雙主軸均采用液壓重力平衡裝置，提高機床穩(wěn)定性。

1.2加工中心的主要技術(shù)參數(shù)

雙主軸銑削加工中心的主要技術(shù)參數(shù)包括：

(1) 聯(lián)動軸數(shù):雙通道七軸聯(lián)動。

(2) 行程與定位精度：

工作臺行程(X_) :2200mm;

立式主軸行程(Y1 *Z 1): 2650mm* 1000mm ；

臣卜式主軸行程(Y2*Z2): 450mm*700mm_;

^X/Y/z 定位精度名0.01/0.01/0.01 mm。

(3) 搖籃式旋轉(zhuǎn)臺：

擺動行程(A軸):±11₅。；

回轉(zhuǎn)行程(C軸):360。_；一一對應(yīng)的，并保證編程中所指定的受控通道編號必須與所選

轉(zhuǎn)臺最高轉(zhuǎn)速擇的通道號相一致。在華中8型數(shù)控系統(tǒng)中常用的通道控制指

文本框: 表1 雙通道程序示洌
通道1的程序通道2的程序
%1000 %2_
N10 G103 ?3 Q2000
N15G01 Y1-120 N10G01 Y2-180
N20G104P3L1 N15G104P3 L1
N25 G01 Z1-200 N20G01 Z2-100
N30G104P3L2 N25G104P3L2
N35 G01 Y1-200 N30 G01 Y2-240
N40G105P3 N35 M30
N45M30
發(fā)代碼的具c體執(zhí)行時序過程如圖3所示3

轉(zhuǎn)臺連續(xù)回轉(zhuǎn)扭矩:3800Nm;轉(zhuǎn)臺鎖緊扭矩:6500Nm。

(4) 立式、臥式主軸功率和扭矩:

立式主軸最高轉(zhuǎn)速:2500rpm(無級）；

臥式主軸最高轉(zhuǎn)速:4500rpm(無級）；

立式主軸最大功率/扭矩:75kw/2000Nm;

臥式主軸最大功率/扭矩:37kw/500Nm。

(5) 刀庫形式:

雙鏈式獨立刀庫，分置于龍門兩側(cè)，立式主軸刀庫為立臥式換刀刀庫,臥式主軸刀庫為滑軌換刀式刀庫。

2數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)2.1硬件體系結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)選用的是華中8型全數(shù)字高檔數(shù)控系統(tǒng)，是一種基于多處理器的開放式、總線式(NCUC)數(shù)控系統(tǒng)硬件體系結(jié)構(gòu)，如圖2所示，它主要由IPC單元、HMI單元、HIO單元、HSV單元等構(gòu)成。

IPC單元為嵌人式工業(yè)計算機模塊，可運行Windows和Linux操作系統(tǒng)，兩個IPC單元構(gòu)成主、從雙處理器結(jié)構(gòu),分別實現(xiàn)立軸、臥軸兩通道的控制功能；人機交互單元HMI包括顯示、鍵盤和操作面板;HIO單元是外部輸人/輸出接口，通線方式實現(xiàn)與外部開關(guān)量、傳感器的連接；HSV-180U交流閑服驅(qū)$單：元實現(xiàn)與數(shù)控裝置的高速數(shù)據(jù)交換。該數(shù)多通道并行控制技術(shù)可使用戶同時執(zhí)行幾個程序,通過在幾個程序間的信息交換來實現(xiàn)多任務(wù)的復(fù)雜控制。該系統(tǒng)中兩通道間機床軸(如通道2中Y2、Z2軸與通道1中的A、C軸)的同步并行實施方案采用的是主從通道方式，即以通道1為主動通道，通道2為跟隨通道，根據(jù)工件的初始值絕對量和主動通道1的運動值，實時地計算出從動通道2的機床軸的運動量進行控制，通過共享插補數(shù)據(jù)緩存區(qū)，實現(xiàn)不同機床軸數(shù)據(jù)間的同步存取，達到通道的重疊控制。

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結(jié)束語：

針對航空發(fā)動機高溫合金、鈦合金機匣類零件難加工的現(xiàn)實需求，在深人調(diào)查、分析機匣類零件的幾何特性和薄壁件加工工藝基礎(chǔ)上，應(yīng)用多通道多軸聯(lián)動數(shù)控加工技術(shù),研發(fā)的雙主軸高剛性七聯(lián)動加工中心，實現(xiàn)了機匣的大扭矩強力銑削、立式/臥式雙主軸同步加工，為國內(nèi)航空發(fā)動機機匣類零件的加工提供了從工藝到裝備的整體解決方案,在航空發(fā)動機制造行業(yè)起到示范作用，提升我國航空發(fā)動機的自主制造水平。

伯特利數(shù)控是一家集銷售、應(yīng)用及服務(wù)于一體的公司。產(chǎn)品包括：CNC加工中心、鉆攻中心、龍門加工中心、雕銑機、石墨機、五軸加工中心、立式加工中心、臥式加工中心等。我們機床的生產(chǎn)工廠設(shè)在廣東省東莞市，目前其生產(chǎn)的加工中心70%出口，其中出口到歐洲占到50%。我們盡心、盡力、盡意的服務(wù)！

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