随着汽车功能的细分，桥壳的外观和功能也呈现多样性，底盘生产厂家桥壳的品种越来越多，这就要求加工设备具有一定的柔性，适用于中小批量的生产。某装备碟式刹车重型汽车车桥如图1所示，要加工的是车外圆、外锥面、法兰端面及外螺纹，同时还要求可以加工法兰端面上的孔，并保证工序图所示各尺寸、几何公差及表面粗糙度要求。由于法兰盘需要安装碟式刹车，用于安装的六个通孔分别位于不同圆周直径上，且其中有两孔之间的间距很小，无法用传统的多轴钻设备进行加工。应客户要求和工件的实际情况，在我公司现有桥壳轴头加工设备的基础上，通过结构创新和数控技术的运用，研究设计了一种新的数控双头车铣复合加工设备。

      
     图1 车桥结构

　　设备结构总体布局

　　如图2所示，机床采用整体铸造床身，床身向前斜置45°，导轨刚性好，排屑方便。机床采用中间驱动，主轴箱置于床身中部，通过车具带动工件旋转并且具有主轴C轴准停功能，以实现工件圆周方向的精确定位；床身两端各有一个尾台和一个伺服动力刀架，伺服动力刀架安装于十字滑板上，滑板采用数控系统控制，可进行X轴和Z轴的运动。采用伺服动力刀架，就可以进行钻孔及铣键槽的加工；尾台采用机床主轴结构以增强其刚性，通过顶尖支撑工件，保证工件两端有较高的同轴度；左右刀架通过伺服电动机及滚珠丝杠驱动，可实现两坐标联动，用来加工外圆、端面、圆锥面、圆弧面及螺纹；左右刀架对工件的两端同时进行加工，提高了生产效率。电气控制系统采用的是FUNAC－0i－TD系统。主轴箱采用润滑泵润滑，导轨采用集中自动润滑泵润滑。

图2 数控双头车铣复合加工设备

　 　机床主要规格参数

　　主轴孔径：600mm；主轴中心到床身导轨面的距离450mm；床身导轨上的最大旋径：800mm；主轴中心高1200mm；加工工件长度范围200?2400mm；夹持工件长度范围1500?2400mm；主轴转速为无级调速；主轴最高转速为500r/min；最大快移速度：纵向15m/min，横向15m/min；最大行程：纵向左、右刀架分别为700mm、1050mm，横向左、右刀架分别为270mm；表面粗糙度值Ra=1.6μm；经济加工精度：IT6。相对于传统设备，加工精度显著提高，复合式加工也使加工效率得到了大大提高。

　 　工件的定位夹紧及传动

　　（1）工件的定位及夹紧  以工件两端60°内倒角定位，两顶尖装在左右两尾台的套筒锥孔内，靠液压力顶紧工件。液压夹紧力可以调整，避免工件产生夹紧变形。左尾台可以手动调整位置，以适应不同长度桥壳的加工；右尾台液压驱动左右移动夹紧或松开工件。

　　（2）车具  主轴通过车具与工件联接，带动工件旋转。首先按图3所示位置将车具放入工件琵琶孔内，然后，车具止口定位机构按顺时针旋转，顶紧后，用勾头压板把车具和工件锁紧。最后，将工件吊装到机床上，把车具上快换接头插入机床中间主轴套筒端面凸起的拨块上，由主轴套筒带动工件旋转。

图3 车具示意图

1.快换插头  2.车具  3.中间驱动主轴套筒  4.关节轴承  5.夹紧压板

　　具体加工工艺及步骤

　　工位布刀如图4所示。工位4：粗车外圆及端面，精加工余量0.4mm；工位3：切槽；工位2：精车外圆和端面；工位1：粗精车螺纹；工位9：粗精铣法兰盘外端面；工位7：车法兰盘内端面；工位6：铣两端12.3mm×26mm键槽；工位5：钻6－φ20.5mm孔（两端共12个孔）。

图4 工位布刀

1.车螺纹  2.精车外圆和端面  3.切槽刀具  4.粗车外圆及端面

5.钻孔“U”钻  6.铣键槽  7.车法兰内端面  8.测头  9.铣法兰外端面

　　 钻孔位置的确定

　　工件安装完毕后所处的位置为机床C轴的原始零点，由于工件个体差异而造成的误差，零件初始加工孔（孔位1见图5）位置无法通过设定与C轴零点重合，则孔的位置与轮廓边缘距离就会厚薄不均。

图5 测量原理示意图

1.驱动主轴（C轴） 2.C轴运动方向  3. X轴方向  4. X轴原点

5.红外测头  6.加工工件  7.工件旋转轴线  8.孔位1  9、10.测量点

　　为了使工件旋转到正确的待加工位置，安装了在线检测装置。检测方法如下：

　　机床各运动部件回零到原位。让刀架旋转至测头工位，刀架滑板Z向、X向先后运动至设定位置。机床中间驱动主轴（C轴）带动工件旋转，使工件外形轮廓的一条边接触测头，此时C轴旋转停止，系统记录测量数据至变量1。然后C轴再反向旋转使工件外形轮廓的另一条边与测头接触，C轴停止转动。系统记录测量数据至变量2。即完成测量工作，经数控系统计算后，即可得到适合此工件的初始孔位置。

　　此时，刀架滑板即可退回至安全位置，刀架旋转至钻孔工位。刀架滑板Z向、X向先后运动至设定位置，系统通过内置宏程序计算所得数据，驱动工件旋转至零件初始加工孔（孔位1），即可进行钻孔加工。另外，所要加工的键槽在圆周上没有相位要求，可在任意方向加工。

　 　结语

　　此设备一次性完成了桥壳两端轴头车削、钻孔及铣槽工序，工件加工的尺寸精度和孔的位置精度完全达到了用户的要求。