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復(fù)合式鏜銑加工中心將鏜削和高速銑削功能集中在一臺(tái)機(jī)床上，工件一次裝夾后能完成除安裝面外的側(cè)面和頂面的５ 個(gè)面加工，可減小工件的幾何誤差［１－２］，其具有高效率、高精度的特點(diǎn)。對(duì)于復(fù)雜的空間曲面，如坦克傳動(dòng)箱體、汽車變速箱和飛機(jī)結(jié)構(gòu)件等，可以通過一次安裝定位完成深孔鏜削及零件表面的銑削、鉆孔和攻絲等加工，從而達(dá)到減少機(jī)床和夾具、避免工序間的搬運(yùn)和儲(chǔ)存、提高工件加工精度以及縮短加工周期和作業(yè)面積的目的［３］。
復(fù)合式鏜銑加工中心是既有鏜削功能又有銑削功能的加工設(shè)備，采用數(shù)控系統(tǒng)的雙軸組功能可以同時(shí)執(zhí)行２個(gè)加工程序，互不影響，也可在加工時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控到２個(gè)軸組的加工狀態(tài)，通過２ 個(gè)軸組內(nèi)的數(shù)據(jù)采集、比較和交換，實(shí)現(xiàn)２個(gè)程序同步運(yùn)行。與 采用２套 ＣＮＣ 數(shù)控系統(tǒng)相比，該數(shù)控系統(tǒng)更經(jīng)濟(jì)、快捷和準(zhǔn)確。ＮＵＭ ＰＯＷＥＲ１０５０ 是開放式、全功能、全數(shù)字化的數(shù)控系統(tǒng)，可以完成多軸及多軸組的控制。
１ 機(jī)床結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)
機(jī)床采用框架式結(jié)構(gòu)，為臥式鏜床和立式銑床復(fù)合的加工中心。其包括高速銑削電主軸、銑削滑鞍、水平運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)（Ｘ 軸）、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)、鏜削主軸箱、鏜削滑鞍、斗笠式刀庫（Ａ 軸）和圓盤式刀庫。該機(jī)床的結(jié)構(gòu)布局圖如圖１ 所示，機(jī)床包括１ 個(gè)旋轉(zhuǎn)軸
（Ａ 軸）和６ 個(gè)直線軸（Ｘ 軸、Ｙ１ 軸、Ｙ２ 軸、Ｚ１ 軸、
Ｚｓ１軸、Ｚ２ 軸），其中，Ｙ１、Ｚ１、Ｚｓ１ 是臥式鏜床的伺服軸，Ｚ１及其同步軸 Ｚｓ１ 共同控制垂直運(yùn)動(dòng)，雙電動(dòng)機(jī)控制維持了鏜床滑枕在垂直方向的鏜削平衡， 減少了Ｚ軸方向的加工誤差；Ｙ２、Ｚ２ 是立式銑床的伺服軸。
機(jī)床水平運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)（Ｘ 軸）上裝有高精度液壓等分圓盤工作臺(tái)，鏜削及銑削加工共用一個(gè)工作臺(tái)，系 統(tǒng)可通過外部參數(shù)在加工程序中進(jìn)行切換，來決定 工作臺(tái)參與銑削或者鏜削；旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)接受運(yùn)動(dòng)指令可做９０°等分運(yùn)動(dòng)，由變頻器控制的高速銑削電 主軸直接驅(qū)動(dòng)圓柱立銑刀，實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速；通過 Ｘ、
Ｙ２ 和 Ｚ２ 三軸聯(lián)動(dòng)可完成箱體類零件平曲面的高速銑削加工。在框架的立柱上安裝由主驅(qū)動(dòng)單元控制的鏜削主軸箱，在進(jìn)行箱體深孔的鏜削加工時(shí)，鏜削主軸可以在 Ｙ１、Ｚ１方向運(yùn)動(dòng)，與分度工作臺(tái)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)一次裝夾完成５個(gè)面的加工，從而提高加工精度和生產(chǎn)效率。
２ 機(jī)床電氣控制
全數(shù)字的 ＮＵＭ ＰＯＷＥＲ１０５０ 系統(tǒng)是專門為控制高速加工機(jī)床設(shè)計(jì)的，是高效的數(shù)控系統(tǒng)之一 。其是一個(gè)多處理器的 ＣＮＣ［４］，具備杰出的實(shí)時(shí)處理能力，采用６４ 位 ＣＰＵ，系統(tǒng)掃描周期為２ ｍｓ，位置環(huán)刷新周期為０．２ ｍｓ，速度環(huán)為０．１ｍｓ，電流環(huán)只有０．０５ ｍｓ，處理速度快，位置控制精度高。全數(shù)字系統(tǒng)簡化了硬件連線，提高了系統(tǒng)的可靠性。高速的數(shù)字通信（４ Ｍｂｄ），更短的響應(yīng)時(shí)間，更寬的響應(yīng)帶寬，更高的測量反饋，特別適合用于高精度和高速的多軸數(shù)控機(jī)床。機(jī)床控制系統(tǒng)由帶有ＰＣ－ＢＡＳＥＤ 面板的 ＮＵＭ ＰＯＷＥＲ１０５０ 控制
系統(tǒng)、高性能的 ＭＢＬＤ 主軸驅(qū)動(dòng)模塊和 ＭＤＬＵ 軸
驅(qū)動(dòng)模塊組成，智能化驅(qū)動(dòng)模塊通過 ＳＢＣＥ 數(shù)字總線與 ＣＮＣ 相連，ＦＳ１５ｌｉＰＣ 顯示器自身就是一臺(tái)多功能的集成工業(yè) ＰＣ，不 再需要上位機(jī)，操 作面板ＭＰ０２與系統(tǒng)采用光纖連接，所有的驅(qū)動(dòng)模塊共用一個(gè)電源模塊（集成在 ＭＢＬＤ 中）。ＮＵＭ ＰＯＷＥＲ１０５０提供一個(gè)模擬輸入／輸出端口（ＩＴ／ＡＮＡ），端口的模擬量輸出可作為控制變頻器的指令電壓，實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)對(duì)高速銑削電主軸的無級(jí)調(diào)速控制。
圖２ 為鏜銑加工中心的電氣連接圖，直線軸反饋原件為海德漢１Ｖｐｐ 型直線光柵尺，不需要外部信號(hào)轉(zhuǎn)換單元，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的全閉環(huán)控制，提高了機(jī)床的加工精度。