SHZ1044雙主軸立式車削中心是上海理工大學和上海重型機床廠應上海三菱電梯有限公司的要求，為解決電梯制造中的關鍵零件一曳引輪蝸輪組件的加工共同開發的大型數控機床。
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1.隨行夾具 2.平衡缸 3.倒置車頭 4、9.動力刀架 5.正置立車刀架拖板 6.上料機械手 7.上料傳送裝置 8.正置車頭 10.排屑裝置 11.卸料傳送裝置
圖1 雙主軸立式車削中心外形簡圖
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1 機床的設計布局
機床的設計布局(圖l)，采取了國際上90年代機床制造業最新的雙主軸方案，即該機床是由一套正置數控立式加工單元和一套倒置數控立車加工單元組合而成。兩個加工單元的電氣控制，采用了具有極強網絡功能的高檔雙通道CNC系統；工件在兩個單元之間傳送，設計的隨行定心夾緊機械手；每個單元均配置了有12把刀位的轉塔動刀刀架；機床還配備有自動上卸料裝置、自動排屑裝置等。
由于機床擁有正置和倒置兩個加工單元，因此特別適合于盤類、套筒、短軸類兩個端面均有精度要求的零件加工；并且，正置和倒置兩個單元均為獨立的兩軸聯動車削系統，可以同時加工兩個工件，加工工時重合，提高生產效率一倍。另外，該機床主軸采取立式布置、工件垂直安裝的結構形式，有利于消除普通臥式車床因工件自重而產生的撓度，大大提高了主軸的旋轉精度和工藝系統的剛度。
圖2所示為電梯曳引輪蝸輪組件(工件)簡圖和機床加工循環示意圖。
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圖2 工件和機床工作循環示意圖
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2 機床主要結構特點
- 機床機架是由固定橫梁與整體床身裝配而成，整體床身將機床底座與立柱鑄造成一體，可以提高機床的整體剛度和抗接觸變形能力。床身鑄造時采取封砂工藝，增加了系統阻尼，有利于提高機床的抗振性能，同時降低了機床重心，提高機床安裝穩定性。
- 倒置立車主軸部件采用了內裝同軸電動機驅動技術(也稱為電主軸)，電動機安裝在主軸的兩組軸承之間，增加了主軸驅動系統的剛性(圖3)。
由于省去了皮帶傳動，不存在驅動橫向力，使得主軸運轉平滑準確，即使在低速時，也能使加工工件達到高的精度。同時，車頭采用由冷凍裝置組成的液體內冷卻系統，可獲得高的功率密度。這次選用的SIEMENS(西門子)大功率SIMODRIVE IPH2 254型內裝電動機，額定轉速500～6000r/min，額定功率28.8kW、額定扭矩550N·m，當間隙負載工作方式，其循環持續系數為40%，最大功率可達40.6kw；繞組溫升DT= 105K時，最大扭矩673N·m。主軸上還配置有高精度旋轉位置編碼器，可實現C軸控制，能與進給軸配合完成螺旋加工等功能。
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1.冷卻外套 2.內裝電動機定子 3.內裝電動機轉子
4.主軸 5.電動機統組 6.旋轉編碼器
圖3 內裝式同軸電動機主軸箱示意圖
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1.導軌 2、4.滾柱托架
3.阻尼塊 5.潤滑油注入口
圖4 導軌減振方法
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- 機床導軌均采用了INA直線滾動導軌，具有高精度、高剛性的特點。為了提高運動部件的抗振性和機床的動態剛度，專門在導軌上配置了新穎的阻尼塊。此阻尼塊與導向面之間配磨有0.02～0.03mm的油隙，導軌運動時注入潤滑油形成擠壓油膜，利用這層擠壓油膜的抗壓減振原理，提高運動副的平穩性。圖4a為帶阻尼塊的滾動導軌示意圖，圖4b為阻尼塊剖面圖。
- 機床數控系統采用了 SIEMENS SINUMERIK 840C，具有極強的網絡功能，可實現五軸聯動。本車削中心應用了該系統的雙通道功能，可同時控制4根主軸(兩個車頭、兩個轉塔動力刀架旋轉軸)、4根伺服軸(x1、x2；z1和z2)以及兩根C軸(兩個車頭的分度)。
- 其它機床輔助系統：如液壓動力卡盤，垂直拖板部件的雙缸液壓平衡裝置，上料機械手和自動上卸料傳送裝置，強力冷卻潤滑液站及平板鏈式自動排屑裝置等。
3 機床技術參數
本車削中心的設計參考了德國HESSAPP公司DV-Transfer雙主軸數控機床。本雙主軸立式車削中心主要技術參數如下。
| 加工工件直徑
| f680mm
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| 最大加工工件高度
| 380mm
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| 主軸端部法蘭
| A15
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| 主軸前端立承直徑
| f220mm
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主軸額定轉速范圍
(r/min)
| 正置
最大可達
| 250～800
2500
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倒置
最大可達
| 500～800
3000
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主電動機功率(kW)
(循環持續系數 100%/ 40%)
| 正置
| 22/31.6
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| 倒置
| 28.8/40.6 |
