瀋陽機床股份有限公司 作者：許立亭 劉欣 張斌
一、概述
2）床身呈倒T字形佈局結構，立柱在橫床身上作X向運動，工作臺在縱床身上作Z向運動。主軸箱在立柱上有正掛箱、側掛箱兩種形式，沿Y向運動。這類機床適用於中、大型零件的鏜、銑等多工序加工。
主軸箱為正掛箱即是主軸箱體在龍門框架式熱對稱立柱中央沿立柱導軌上下移動。由於是正掛箱結構，主軸處於箱體的對稱中心部位，機床運轉所產生箱體溫升變形對主軸軸線位移影響較小。因此，主軸箱為正掛箱的機床更容易保證零件加工精度。而主軸箱體裝在龍門框架立柱內部，其裝配工藝複雜，必須有特殊工藝、工裝才保證主軸箱與龍門式立柱的裝配。這種結構的機床提高了工藝製造成本。
側掛箱則是主軸箱側掛於立柱外側沿立柱導軌上下移動。立柱一般都是採用封閉式矩形箱型結構，其抗彎、抗扭、抗變形能力較強。由於主軸箱掛於立柱側面，機床運轉所產生箱體溫升或受其他熱覆射使箱體變形而使主軸軸線產生偏移，影響工件的加工精度。這種結構機床可承受較大的切削力，且裝配較正掛箱相對容易簡單。
● 機械主軸:當今一般都採用結構緊湊集成主軸組結構，通過獨立伺服電機驅動，經齒輪有級傳動帶動主軸旋轉。由於採用齒輪降速傳動，主軸變速範圍大，可實現大扭矩、重切削加工要求。另外還有采用齒型帶同步傳動結構，可實現主軸無級調速。無論採用哪種傳動的主軸結構，主軸軸徑頭部位置與箱體間存在有間隙。一般在箱體或主軸法蘭藍盤設計成迷宮式結構，並以氣幕加以保護，避免切削液和粉塵等滲入，以保證主軸的精度和使用壽命。
● 電主軸:這種主軸通常採用內藏式電機主軸單元結構，以零傳動的方式實現主軸高速旋轉。主軸內部裝有編碼器，通過伺服裝置對主軸運轉進行控制，可完成主軸準停、急停等功能。由於是電機直接驅動無傳動鏈，可使主軸達幾萬轉或更高轉速，並可減少機床的噪聲、發熱、振動和功率損失。一般適用於切削力小、薄壁、複雜曲面、精密零件的加工。
● 鏜杆式移動主軸:這種主軸結構可以由獨立伺服電機驅動滾珠絲槓拖動鏜軸移動，鏜軸移動位置由位置控制器監控。它作為機床一個座標軸可自行或參與機床座標聯動加工。通常定義該軸為W軸。另外還有由液壓系統作為動力，液壓油缸為執行元件拖動鏜軸移動。這種結構鏜軸的移動過程沒有位置監控，不能成為機床的座標軸。
● 滑枕式移動主軸:這種主軸結構可以進行滑枕大行程對工件加工，比鏜杆移動式結構達到更深的孔或面的加工。這是由於在滑枕移出的基礎上主軸在滑枕內繼續移出，總行程一般可達1000mm以上。由於滑枕截面是矩形結構，滑枕行程移動的間隙類似於機床矩形導軌其間隙可調，保證了滑枕運動中的高剛性和可重複性。因此，它的導向性能和移動精度優於純鏜杆移動式主軸結構。
● 平旋盤式主軸:平旋盤可分為固定式和可拆式兩種。固定式平旋盤是安裝在機床上不可拆卸的，而可拆式平旋盤拆卸與否可根據加工的需要來確定。平旋盤旋轉運動是由主電機經齒輪傳動完成主切削運動;平旋盤滑塊的徑向進給移動是由伺服電機驅動，經齒輪行星機構傳遞完成。平旋盤還可以帶有兩個滑塊同向或反向沿徑向移動，實現進給加工。這種平旋盤結構與普通機床上的平旋盤不同，平旋盤滑塊的進給是由伺服電機控制完成，稱為U軸。平旋盤徑向滑塊上帶有刀具自動夾緊裝置，可實現刀具的自動交換，故稱其為數控平旋盤。可實現複雜零件迴轉面及溝槽的車鏜加工。
目前國內生產製造臥式加工中心企業有幾十家，產品規格從工作臺300mm到2500mm等各種規格二十多臺。在這些企業中我們發現很多新面孔。據瞭解，他們有的是近兩年才轉入機床行業並自行開發、製造臥式加工中心，其機床製造技術不是很成熟，機床指標與性能還處於一般水平。有的卻是高起點，利用國外先進技術生產製造中、大型臥式加工中心及其他類型高端數控產品。
一般工作臺規格在630mm以下的中小規格機床，機械主軸最高轉速大多在8000r/min以下;各直線座標最大位移速度在60m/min以下;定位精度在0.01mm左右。而中大型規格的臥式加工中心機床指標低於上述指標。 通過資料顯示，有些企業機床性能、參數可作為選項，根據用戶需要，採用不同配製。例如:有些中、小規格的加工中心，採用了電動主軸，使機床主軸轉速可達上萬轉/分鐘甚至幾萬轉/分鐘。滿足了汽車工業中的模具製造、以及動力設備製造業中難加工材料如:鈦合金、鉻、鎳、鐵等合金的加工。
在機床行業追求高精度、高速度的同時，我國航空、航天、軍工、能源裝備和重型機械工程等重點發展領域正在快速發展，對金切機床技術水平、性能指標要求越來越高。這些行業的突出特點是零件基體龐大、結構複雜、品種繁多，精度要求高，通常為小批量生產，無法採用大規模流水生產方式來提高效率和降低成本。特別是大型箱體零件惟有重、大型臥式加工中心水平軸切線削加工比較適合。如寧波海天精工機械有限公司生產的HTM-160HA、上海三一精機有限公司生產的HMSD250P及意大利PAMA（上海公司）生產的TB3000臥式加中心等。其工作臺規格分別達2000mm、2500mm和1600mm，並採用雙交換工作站結構。這類機床可承載大型零件，一般最大可承載零件重達二十多噸。該類機床均採用鏜杆式移動主軸結構，鏜軸直徑為φ130mm至φ160mm。採用大功率和高扭矩設計，可進行強力、高速切削加工。目前帶雙交換工作站結構最大規格工作臺已達到3000mm×2500mm，鏜軸直徑為φ160mm。而固定工作臺結構機床，工作臺最大可達4500mm×3000mm如臺灣達佛羅企業有限公司生產的HBM-7T型產品。
四、結束語
目前，中小規格臥式加工中心產品涉足廠家較多，產品的整體制造技術比較成熟，產品的技術性能與技術指標已接近國外發達國家產品水平。這類產品市場容量大、但競爭也較為激烈，已面臨著產能過剩的危機。而國內重大型臥式加工中心製造技術還處於發展階段，國內能夠掌握其核心技術生產、製造的企業不多，重大型產品競爭遠不如中小規格產品競爭激烈，致使企業缺少產品了創新意思，產品的技術挖潛升級步伐較慢，導致重大型產品技術發展落後於中小規格產品。若要實現核心技術突破，企業應積極跟蹤市場和國外產品技術發展趨勢，踏實做好核心技術的攻關研究工作，如大型移動部件的剛性研究以及拖動技術的研究，熱變形補償技術的研究等等，使之提高機床的精度和穩定性，真正實現從提供機床產品到機床商品的轉變，為我國重點發展領域及新興產業提供先進適用的機床裝備。
