并联机床在飞机结构件加工中的应用

　　新一代飞机的高性能、高质量、短周期和低成本研制要求，对制造技术尤其是结构件数控加工技术的发展提出了新的挑战。采用虚拟主轴的并联机床刚度重量比大、响应速度快、精度高、效率高，故在数控加工行业得到越来越多的关注。20世纪末，为了寻求适应飞机结构件的全新工艺方法和机床，德国某公司和空客公司合作开发了一种全新的满足高精度、高刚性、高效率、低成本的加工设备——虚拟轴五坐标高速卧式加工中心，2000年开始源源不断地提供给空客、波音等世界主要飞机生产厂家。本文重点介绍该德国公司采用SPRINT Z3万向高速主轴并联机床的工作原理及技术参数。由于SPRINT Z3万向高速主轴的使用，飞机结构件得到高速、高精度的加工，并获得完美的表面加工粗糙度。

　　设备介绍

　　并联机床又称虚拟轴机床，是并联机器人技术与机床结构技术相结合的产物，其原理为：在并联机构的动平台上安装主轴头，动平台带动主轴头实现多轴联动。并联机床与传统数控机床将形成很强的优势互补，尤其在复杂曲面精密加工上具有十分广阔的应用前景，是目前国际上并联机器人和先进制造领域的一个研究热点。
　　下面介绍该公司采用SPRINT Z3万向高速主轴的并联机床技术参数及其特点。

　　1 设备结构及参数
　　该型虚拟轴机床是一款带快速托盘交换装置的高性能五轴加工中心，设备由床身、立柱、龙门框、可交换工作台、万向高速主轴、刀库和控制系统等部分组成。机床采用专利设计SPRINT Z3虚拟主轴头，该主轴头包含在立柱内，可实现Y、Z、A及B轴的运动；而X轴的移动通过工作台运动实现，同时工作台的交换由2个可以旋转90°四工位的工作台交换站完成。各轴（线性轴和回转轴）加速度达到9.81m/s2，快速进给速度达到50 m/min，换刀速度1.8s，链式刀库设计。

　　主要技术参数如下：
　　·X轴最大行程： 1600mm；
　　·Y轴最大行程： 2500mm；
　　·Z轴最大行程： 670mm/370mm（主轴±40°时）；
　　·A轴摆角行程：±40°；
　　·B轴摆角行程：±40°；
　　·工作台尺寸： 1200mm× 1200mm；
　　·工作台交换时间： 10s；
　　·主轴最高转速： 30000r/min；
　　·快速移动速度： 50m/min；
　　·加速度： 9.81m/s²；

　　·刀柄形式：HSK63A/80；
　　·刀库容量： 64把；
　　·主轴额定功率： 80kW；
　　·主轴最大扭矩： 46N·m；
　　·T型槽宽度×间距×条数： 22mm×125mm×7条。
　　数控机床主轴功率扭矩表如下图所示。

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