1.机床描述

1.1 QK63-350CNC三旋轮数控旋压机是我所研制的计算机伺服控制旋压机。采用闭式整体框架结构，具有错距功能。以加工筒形件为主，也可以兼顾小锥角锥形件、小锥角曲母线形零件及复合型零件的旋压加工；可以加工等壁厚、阶梯形零件。

1.2该旋压机属中型强力旋压机。纵向旋压力为350KN，横向旋压力240KN；最大加工直径φ530mm，最大长度正旋1500mm，反旋2100mm；工件壁厚差可达0.03mm。

1.3 该旋压机横向采用电液伺服闭环控制。其进给机构采用进口电液伺服阀及放大器、伺服油缸、光栅尺检测构成闭环控制系统。其中三个旋轮呈120º 分布，对中性能好。横向伺服油缸采用低摩擦的洪格尔密封元件，伺服性能好。根据油缸中心线与旋轮受力点距离进行优化设计，使横向滑体承受的颠覆力矩极小，基本上只受均布载荷作用，提高了横向系统的刚度。

1.4 纵向进给系统由西门子伺服电机、编码器、美国BAYSIDE内藏式行星减速器、滚珠丝杠、旋轮座体构成半闭环控制系统。该系统采用φ160mm重型滚珠丝杠、大扭矩减速器，丝杠支承座内三个轴承全部采用德国FAG产品,系统刚性很高。通过对滚珠丝杠螺距误差的补偿及反向间隙补偿，提高了纵向进给系统的精度。机床控制框图如下：

1.5 控制系统采用德国西门子840C数控系统。实现4轴闭环控制。系统采用内装PLC，通过分布式输入/输出设备,实现开关量的采集和控制。系统的操作采用友好的人机界面，应用超薄的TFT彩色监视器，所有的机床参数、实时信息、报警文本等都可以显示。字母、数字、功能键可用于编程及设置。加工程序、子程序、零点偏置等通过操作面板上的按键输入，操作支持则通过软件及菜单实现。

位置检测采用光栅尺和编码器，分辨率达0.001mm。控制系统持续不断的对NC、接口控制器和机床的故障进行监控，当故障发生时首先中断加工过程，停止驱动，故障原因通过报警信息显示出来，排除故障后方可运行。系统可存储螺距误差的补偿量，补偿因机械系统位置产生的误差，机械反向间隙的补偿量可达0.233mm。

在采用全闭环和半闭环位置控制和速度环控制的前提下，采取提高检测的分辨率以及调节放大器PID参数,在保证系统稳定的条件下，提高系统的控制精度。

2.机床主要技术参数

序 号 项 目参 数

1 中心离导轨面距离 600mm
2两中心间距离 最大3000mm 最小750mm
3 旋压工件最大长度 正旋1500mm 反旋2100mm
4 旋压工件直径 最大φ530mm 最小φ50mm
5 旋压工件最小壁厚 0.5mm
6 毛坯厚度适用范围 铝合金≤30mm 低碳钢≤18mm 高合金钢≤10mm
7 横向推力 240KN×3
8 横向行程 250mm
9 纵向推力 350KN
10 纵向行程 1530mm
11 尾顶推力 80KN
12 尾顶行程 尾顶750mm 尾顶座1700mm
13 脱模推力 85KN
14 脱模行程 1510mm
15 主电机功率 90KW
16 主轴速度范围 6～600r/min
17 液压电机功率 22KW×2
18 三轮错距量 0～30mm
19 冷却泵流量 300L/min


3.总体设计思路

QK63-350CNC三旋轮数控旋压机的总体设计思路是基于我们对用户所提出的要求,及所加工零件的形状、尺寸、材料、工艺要求的理解;吸取了LEIFILD公司St56-90和BOKO公司3D65旋压机的优点;遵循并继承了我所二十年来旋压机的设计经验特别是经验证的成果而完成的。

4.机床主要结构特点

4.1核心部件旋轮座拖板参考了BOKO公司3D65旋压机的装配形式。为了提高旋轮座拖板的刚度，增加稳定性，减小导轨比压，该拖板导轨总接触长度达到2800mm，为同类产品的1.5倍左右(St56-90为1900mm、上海HO18为1700mm)。为方便铸造和加工，该拖板采用三体装配形式。装配螺钉及接触面的强度、刚度都进行了充分计算，有较大的安全系数。为防止爬行，拖板导轨面采取了贴塑措施，并配以良好的润滑。

4.2 尾顶系统与其它同类产品有不同之处。即尾顶在旋轮座拖板上移动。这是综合考虑了纵向传动系统结构尺寸、为减小拖板的颠覆力矩而将纵向传动丝杠中心线上移及其它部件结构尺寸等因素而确定的。将尾顶移动导轨设置在旋轮座拖板上，可使纵向进给系统和尾顶有各自的传动系统。尾顶设置双油缸结构即尾顶油缸和尾顶座油缸，尾顶的移动依靠固定在床身尾部的尾顶座油缸驱动。加工时根据不同的工件长度调整尾顶的位置（不在自动循环程序之内），然后尾顶油缸顶紧工件。这种结构扩大了工件长度加工范围，结构紧凑，尾顶不承受颠覆力矩作用，增大了系统刚性。

4.3横向进给系统的每个旋轮各有一套伺服油缸驱动,油缸活塞杆推动横向滑体运动,缸体固定。此点不同于LEIFILD公司的同类产品。其优点是油缸与