KTM120 與 KTX 系列五軸臥式銑車復合加工中心是臥式銑車復合五軸加工中心平臺化系列產品之一,其工作性能具備五軸車削和銑削功能,實現復雜零件的五軸銑車復合加工。
KTM120 大型五軸臥式銑車復合加工中心機床總體布局為成熟 60° 斜床身立柱移動的總體布局,床身導軌 60° 布置,排屑順暢,動柱直線導軌配有 6 塊滑塊,使機床的車削主軸到床身擁有最高的穩定性和最佳的力學傳遞?;_沿床身左右移動 (Z 軸),立柱沿滑臺前后移動 (Y 軸),滑枕沿立柱上下移動 (X 軸),單擺頭 B 軸繞 Y 軸旋轉,?110~+90°,共 200°。X、Y、Z 軸導軌選用直線滾柱導軌,剛性好、靜載和動載能力高、運行平穩摩擦力小,定位精度高。
KTM120 銑削采用機械主軸和電主軸兩種擺頭實現 B 軸功能;KTM120 銑削 B 軸采用高精度高承載軸承結構,端齒盤鎖緊結構,保持強力、均勻的夾緊力。為了獲得最大的作業空間,主軸鼻端端面到主軸后端面距離縮短至 470 mm,提高切削效率,主軸電機最大功率 6KW,主軸轉速最高可達 2500 r/min, 最大扭矩 7 Nm。配 70 bar 中心出水、主軸燕尾座可安裝重型鏜刀座,最大支持 1700 mm 鏜刀桿。
KTM120 臥式工件直驅主軸 C 軸采用高速力矩電機,電機最大轉矩 1850 Nm,最高轉速 1600 r/min。工件主軸采用直驅內置電機車削主軸,內置高扭矩、高剛性車削主軸結構比傳統電機與齒輪、皮帶傳動主軸優勢明顯,可有效減少振動從而獲得更高的旋轉速度、良好的加工表面質量。工件直驅主軸采用剎車盤式夾緊機構,依靠強力、均勻、保持力高的夾緊方式;通過配套液壓中心架和尾座實現各類工件的高適應性裝夾。
該五軸銑車復合加工中心采用車削主軸 + 銑削主軸的復合機床結構,采用了眾多的關鍵技術包括力矩電機直接驅動的 B 軸、C 軸和電主軸直驅技術,高分辨率高精度位置反饋技術、全閉環、熱變形補償等技術,實現整機的高剛度、高精度和高速度的臥式銑車五軸復合加工。主要創新點包含:①車削主軸控制在不同模式下使用不同參數,并可以進行自動切換,以實現不同模式下的最佳運動效果。②設計采用了 B 軸帶氣動夾鉗的方案,開發了不同情況下 B 軸的控制方法,保證銑車復合中 B 軸的加工效果。③開發了直線軸和旋轉軸的隨動技術、雙旋轉軸 + 直線軸的隨動技術,提升了銑車復合的加工能力和方法。④標配 60 把圓盤式刀庫,通過機械手快換刀具;選配 2 把附加刀庫,實現重型鏜刀座的快換,最大支持 150 kg。

圖 大型五軸臥式銑車復合 KTM120 裝備總體構成
KTM120 裝備研制涉及的關鍵技術包括如下幾個方面:
整機結構優化布局技術:采用 60° 斜床身結構,通過有限元分析計算整機剛性,結構布局設計合理,最大加工工件長度 m,最大回轉直徑 1140 mm。
高精度重載銑車功能工件主軸的設計技術:采用力矩電機直驅工件主軸,無機械磨損,高精度,最大扭矩為 1850 Nm。國外同類設備為多級變速齒輪傳動機械主軸,最大扭矩為 6440 Nm,具有更大的承載能力。
高剛度大扭矩銑車擺角銑頭設計技術:采用機械主軸,實現更大的剛度和扭矩,最大轉速為 2500 r/min。國外同類設備最大轉速為 00 r/min,具有更高的加工效率。
高剛度重載尾架設計及制造技術:采用大規格主軸軸承作為承載,頂尖規格為 MT6。國外同類設備最大頂尖規格為 Me100,具有更大的承載能力。
高剛度內腔加工鏜削系統設計及制造技術:采用長刀桿實現深孔及內腔加工,最大刀桿長度為 1700 mm。國外同類設備采用重型鏜桿機構,最大刀桿長度為 2000 mm,具有更強的加工能力。
KTX 系列五軸臥式銑車加工中心通過一次裝夾就可以解決車、銑、鏜、鉆等復合加工,雙工件主軸工件交換可以實現 6 面全面整體加工。適合加工零件復雜、工序多,精度要求高、批量生產大的場合,規避傳統需要多種類普通機床和繁多刀具與工裝的缺陷??蓮V泛應用航空航天、汽車制造、曲軸、精密零件、船舶以及國防等領域的產品加工。
KTX1250 機床總體布局為成熟平床身立柱移動的總體布局,床身前端導軌 45° 布置,動柱直線導軌配有 5 塊滑塊,使機床的車削主軸到床身擁有最高的穩定性和最佳的力學傳遞?;_沿床身左右移動 (Z1 軸),立柱沿滑臺前后移動 (Y1 軸),滑枕沿立柱上下移動 (X1 軸),單擺頭 B1 軸安裝在八角滑枕上;采用八角滑枕整體結構保證受力分布更均勻;采用超緊湊型總長度 450 mm 的銑削主軸, B 軸擺動角度為 ±120°。
KTX1250TC 五軸臥式銑車復合加工中心采用動柱式結構,配合單擺直角頭、雙工件主軸和中心架或下刀塔。采用斜床身結構,具有更大的作業空間、更小的干涉、更強切削剛度、更緊湊的安裝空間;X 軸采用氣動夾緊功能,提供車削加工的裝夾剛性從而保證切削的穩定性;工件主軸采用橫跨式結構,便于中心架移動到卡盤左端加工盤類工件。 KTX1250 刀庫標配 把圓盤式刀庫,通過單電機和減速機控制實現快速和精準換刀功能。
裝備整機大件均采用 HT0 鑄件,有良好的靜態 / 動態剛度,床身采用箱型結構設計,加強筋板通過有限元分析進行合理的布局優化,提高床身承受的扭曲變形能力;床身安裝高剛性滾柱滑塊 65# 線軌,確保機床高精度和高穩定性。采用機械傳動式單擺頭形式,實現 B 軸功能,工件主軸旋轉直驅式結構實現 C 軸,具有五軸聯動 RTCP 功能,實現復雜空間曲面的高精密加工,高速大功率刀具主軸電機既要滿足低速大扭矩的工藝需求,又要能夠加工某些精細特征主軸可以達到 1 萬轉以上的轉速,從節能與經濟性的角度考慮,大功率雙繞組主軸電機最為適合,配備的大功率大扭矩的雙繞組主軸電機具體參數如下圖 5 所示。

圖 4 中型五軸臥式銑車復合 KTX250TC 裝備總體構成

圖 5 中型五軸臥式銑車復合 KTX1250 電主軸功率扭矩圖
多軸聯動控制技術:通過高精度的伺服電機和數控系統,實現刀具和工件在空間三維坐標系內的精確控制,確保加工過程的穩定性和精度。
高精度主軸系統:采用大扭矩、高剛性的主軸設計,配合精密的軸承和傳動機構,保證在高速運轉下的平穩性和精度,適合硬質材料的高速切削。
數控加工編程與仿真技術:多種模式三軸車削 / 銑削、四軸銑削、五軸銑削加工編程刀具軌跡設計與仿真及后處理技術。
智能刀具管理系統:集成的刀庫和自動換刀系統,車銑復合機能夠根據加工程序自動選擇和更換刀具,提高加工效率和靈活性。
在線檢測與補償技術:配備高精度的檢測傳感器和自適應控制系統,可實時監測加工狀態,自動調整加工參數,確保零件的一致性和高質量。