0引言

最初的数控龙门加工中心只配备立式铣头，用来加工水平表面及 垂直孔，而四周面的加工，需要将工件立起来加工，极不方便又效率 底下，后来为満足用户及市场需求，多数厂商便在龙门加工中心上配 备的卧式镗铣头，起初的卧式铣头为手动更换，后来渐渐地变成自动 更换，发展到今天多数的龙门机床都备有头库，高档的龙门机床可能 备有3到4件铣头，包括立式铣头、卧式铣头、双轴头等。

本文提到的是一种无需交换的立卧复合镗铣头，在铣头上配置垂 直和水平两个方向同时旋转的复合主轴，当加工不同的表面（水平面 或四周面等）时，只需垂直和水平主轴安装上对应的刀具，既可实现 立式和卧式加工。其优点在于无需更换主轴头，从而节省辅助时间， 极大地提高了效率。

1结构原理

本文介绍的立卧复合镗铣头，要通过螺纹连接安装在龙门机床滑 枕的端部；主运动的动力来自于滑枕上端的主轴电机，卧式主轴通过 螺旋伞齿轮实现动力输出，立式主轴通过圆柱斜齿轮实现动力输出， 可实现自动换刀、自动分度。带有刀柄清洁及中心出水等功能。

2自动分度及自动换刀

2.1自动分度

在实际加工过程中，立卧复合镗铣头经常要转换不同的角度，因 此镗铣头必须具自动分度的功能，本例选用了高精度分度定位鼠牙盘， 以更可靠地保证分度精度。其具体的动作流程为，如图2所示，在油 腔2供油时，推动活塞动作，使分度齿轮咬合（其中活塞与下头体把 和为一个整体），同时，上下鼠牙盘脱开，此时，下头体可以旋转到 预先设定的角度，完成分度；然后，油腔1供油，推动活塞反向动作， 拉紧下头体，与此同时，上下鼠牙盘咬合，实现精确定位。

2.2自动换刀

因为是立卧复合铣头，所以换刀分立式主轴换刀和卧式主轴换刀 两种，立式主轴换刀过程为，卸刀油缸供油，压缩碟璜组，使拉抓张开， 此时换刀机械手将刀具送入主轴锥孔，控制系统得到指令后，油缸卸 荷，碟璜复位，拉抓将刀具拉紧；而卧式主轴的换刀过程与其类似， 需要注意的是，换刀时，下头体必须复位，回到分度零点，以保证换刀机械手正常工作。

3设计要点

3.1高精度、高刚性

高精度和高刚性是立卧复合铣头的一般性要求，因此零部件及配 套件均要求的精度，必要时，需要相关工艺保证。本例，主轴轴 承选用前三后二的布置，前端为三列角接触球轴承，后端为两列深沟 球轴承，可以很好的承受轴向力和径向力；此外，传动齿轮、拉刀力 等均需校核以保证主轴刚性。至于精度，这里与轴承内外圏配合的主 轴和头体均需要配磨，以保证精度要求，而头体的分度，选用高精度 鼠牙盘以保证分度精度。

3.2动作循环

自动换刀和自动分度是立卧复合铣头的两大动作，如何保证动作 的可靠和稳定，需要注意以下两点：其一，合理的结构设计；本例的 用于头体分度的活塞和油缸体比较特殊，既往复运动又相对转动，因 此在活塞和油缸体之间设计一组滚针轴承，用于支撑和传动，而密封 采用O型橡胶圏加格莱圏的组合密封结构，且选用品质有保证的品牌， 以保证油路不串腔；其二，正确的动作指令；用于头体自动分度的齿 轮耦合器，在分度时啮合，分度完成后脱开，为了保证其每次啮合时 不会出现打齿的故障，就要求控制系统在每次分度前，记录其主轴的 相位，以保证齿轮耦合器的顺利啮合。

伴随着立卧复合镗铣头在龙门类加工中心上的应用日益广泛，其 作为一个独立而关键的核心部件，也引起业内更多的关注，本文通过 具体案例，阐述了立卧复合镗铣头的结构原理，并总结了该类铣头设 计过程中的要点，为后续设计及优化提供了理论依据及借鉴。

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