基于三菱数控系统的车削中心电气设计研究

摘 要：文章主要是基于三菱数控系统的车削中心电气设计研究，在传统数控车床的基础上提出添加C轴功能，以及实现主轴准停功能，主要解决C轴刚性的问题，动力刀座关键部件的优化，三菱数控系统的二次开发、PLC程序设计，参数设定、调试和精度检测技术。以实现在数控车床上对回转体零件进行铣、钻、攻丝等程序。

关键词：三菱数控系统；车削中心；C轴

1 概述

车削中心是一种以车削加工模式为主、添加铣削动力刀头后又可进行铣削加工模式的车-铣合一的切削加工机床类型。在回转刀盘上安装带动力电机的铣削动力头，装夹工件的回转主轴转换为进给C轴，便可对回转零件的圆周表面及端面等进行铣削类加工。车削中心按结构和功能的不同可以分为：带 Y 轴的车削中心、不带 Y 轴的车削中心、双主轴车削中心、单主轴车削中心以及五轴联动车削中心等多种结构和功能，价格也从几十万到几百万不等。

文章研究的三菱数控系统的车削中心电气，针对解决提高C轴刚性的问题，动力刀座关键部件的优化，三菱数控系统的二次开发、PLC程序设计，参数设定和调试和精度检测技术。

2 三菱数控系统的车削中心电气设计

2.1 车削中心电气设计总体方案的确定

所设计的车削中心的电气设计，从整体上来看，添加一个C轴功能，并提高C轴的强度，优化刀架等关键部位同其他数控系统的车削中心一样，是以车床为基本体，并在其础上进一步增加动力铣、钻、镗，以及副主轴的功能，使车件需要二次，三次加工的工序在车削中心上一次完成。总之，这样的车削中心能让加工时间大大减少，不需要重新装夹，以达到提高加工精度的要求。

2.2 C轴功能的研究以及优化

车削中心的伺服轴可以根据需求来设计分布，本课题研究的车削中心有X、Z两个直线轴，在这基础上增加了C轴功能和动力刀架。C轴围绕Z轴旋转，可以实现对主轴的分度定位和周向进给运动，并且能够与X轴和Z轴联动，交叉构成一个三维的空间。一般情况数控车床的主轴只能带动工件做旋转，在复合车削中心上会用到铣削功能，这时候我们就会使用到C轴。C轴将圆周分成360个等份，与主轴的锁紧装置相配合，可以完成对工件的角度定位，例如C120或C90，这样就能够通过铣设计C轴时，我们充分考虑到了C轴的刚性以及C轴功能的开发，在原有的功能模块下，保证了机构原来的工作性能，又开发出C轴其他轴向的功能，如图所示。

（a）图：在C轴定向时，在圆柱面或者端面进行铣槽

（b）图：C轴、Z轴进给插补，在圆柱面上铣螺旋槽

（c）图：C轴、X轴进给插补，在端面上铣螺旋槽

（d）图：C轴。X轴进给插补，铣直线和平面

2.3 动力刀塔的设计

动力刀塔技术是车铣复合机床中的核心技术之一。车铣复合机床能够实现在同一机床上进行复杂零件的加工，将车削、攻丝、钻孔、曲面铣削等多种加工在一台数控机床上完成，其核心就在于动力刀塔的存在。文章着重讲述盘形刀塔。

机床在车削状态时使用的是普通刀具，此时主轴带动工件旋转，与普通车床一样。在车床需要经行铣削功能的时候就需要用到动力刀塔上的铣削动力头部分。动力头只有在需要使用的时候才会被驱动，动力头的动力由刀架主轴电机通过传动轴传动，传动轴的脱离和啮合通过控制马达来控制。刀盘的转位由刀盘转位电机控制。当需要换刀时，刀具主轴停转，传动轴脱开，刀盘松，这些条件达成后，刀塔内的转位电机旋转带动刀盘旋转，将选定的刀具转到工作位置。

3 结束语

本项目旨在开发一种适合国内车铣复合加工工艺水平的高性价比经济型数控车削中心，重点在于优化结构和功能，在适当增加铣削工艺的基础上，控制成本在同类数控车床的基础上提高不超过50%。

三菱作为世界三大数控厂商之一，其数控系E60/E68/M60S/M70/M700系列被广泛地应用于各种类型的数控机床上，有广阔市场前景。多轴车铣复合加工的性能除了依赖数控系统的多轴车铣复合加工能力，还取决于机床本身的设计制造品质。所以项目首先着重对车削中心的结构和功能进行合理规划，根据国内现有的车铣复合加工工艺水平，对多种结构进行分析和比较，确定高性价比车削中心的总体方案。针对解决提高C轴刚性的问题，动力刀座关键部件的优化，三菱数控系统的二次开发、PLC程序设计，参数设定、调试和精度检测技术。

复合加工设备是目前机械加工领域的前沿技术的代表，无论是工艺编制还是操作维护都要比常规设备复杂，注重人才的培养是实现数控技术创新应用的关键。

参考文献

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