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機床的復合化是如何開展的

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機床的復合化是如何開展的

發布日期:2018-03-31 作者: 點擊:

  跟著經濟的全球化,產品的市場競爭日益加劇,這促使企業不斷縮短產品的創新和開發周期,進步產品性能、加快產品更新換代和增加產品品種。一起,在生產上積極推行優化的生產工藝流程,以便確保產品質量,下降生產成本和縮短生產周期,增強企業的競爭力。在這樣的背景下,近幾年來,在金屬加工業里呈現愈來愈多的采用復合機床對雜亂工件進行歸納加工的明顯趨向。用戶已不需要單純進行車削工序的機床,而要求制造廠家供給除了車削工序外還能完結像鉆削、銑削、鏜削和磨削等工序的多功能機床。經過在一臺機床上的多種不同加工工藝的集成,完結工件盡可能在一次裝夾下的歸納加工,由此達到削減機床和夾具、免去工件工序間的搬運和中間儲存,進步工件加工精度、縮短加工周期以及節省作業面積等目的。因而,采用這類復合機床對雜亂件進行歸納加工,就能夠削減設備投資、下降生產成本、進步加工質量和縮短生產周期,由此獲得顯著的技能經濟效果。

  這類復合機床采用多軸操控,視機床的加工使命而配有轉塔刀架,或配有多個主軸頭,大多還配有刀庫和上下料裝置,機床調整一般可經過NC程序來完結,具有較高的加工柔性。因而,這類復合機床特別適合于工件投產批量較少(有時只有一件)品種又多的中小企業使用,也可在工件中批量輪流生產中使用,而在大批量生產中使用復合機床,首要是為了確保工件較嚴的加工公役。

  從機床技能的開展歷程看,這類復合機床也并非是最近才開展起來的一種新型機床。其實早在二十世紀50年代晚期呈現的鏜銑類加工中心就是一種多功能復合機床,這類機床經過換刀就可完結銑、鉆、鏜和攻絲等多種不同的加工工藝,裝備了回轉分度工作臺和立、臥主動轉換的搖擺主軸頭后,又可完結箱體件的五面歸納加工。繼鏜銑類加工中心之后呈現的車削中心,更是一種典型的復合機床。而這類車削中心在多軸操控和工藝集成方面的開展則尤為突出。在這類機床上,工件軸(C軸)除了能夠完結高速旋轉外,還可進行回轉分度。經過裝備轉塔刀架、固定刀具和旋轉刀具可進行車、銑、鉆(徑向或軸向)、切螺紋、鉸和滾壓等多種加工工藝。在80年代晚期,在這類機床上已呈現裝備多個轉塔刀架,有的還裝備雙主軸(兩個C軸),由此進一步進步了車削中心的工藝集成度,完結工件較廣范圍的歸納加工。

  能夠看出,現在眾多的車銑中心和車磨中心,實際上都是在以往車削中心的基礎上開展起來的,有的則是歸納了加工中心和車削中心的技能長處而開展起來的復合機床。

  近年來,由于受用戶需求和技能進步的推動使復合機床呈現了迅速開展的勢頭。鑒于產品市場壽命的不斷縮短和產品更新換代的加快,以及產品零件的幾何形狀日趨雜亂和精度要求愈來愈高,對于這類零件的加工,企業必然要尋求一種新的加工策略,也就是需要在一臺機床上經過工藝集成和多軸操控進行歸納加工的形式來完結,由此確保工件的加工精度、縮短工藝流程時刻和下降制造費用。而近10年來,由于刀具、驅動和操控技能領域里的長足進步,致使現在眾多的復合機床進一步進步了工藝集成度(增加了硬車、硬銑、磨削、滾銑齒輪、激光淬火、激光雕刻、激光輔助加工和插補加工等)。

  擴大了加工柔性(裝備多個轉塔刀架和主軸頭,裝備B軸或裝備刀庫等),一起經過采用模塊化結構使機床裝備更趨靈活,更易于滿足用戶實際加工使命的需求。

  現在,市場上最流行的復合機床要指車銑中心和車磨中心。在這類機床上首要加工以棒料件為主的各種雜亂零件。據報道,所有車削件有70%是用棒料加工而成的,而有60%的車削件,其銑削加工量約要占到整個加工量的35%。因而,也就十分自然地使兩種加工工藝集成到一臺機床上,形成以車、銑為主體工藝的車銑中心。機床配有轉塔刀架,有的設有上下兩個轉塔刀架,視加工需要,裝在兩個刀架上的刀具還可一起對工件進行加工。固定刀具用于車削、切槽、車螺紋和滾壓,驅動(旋轉)刀具則用來進行銑削、鉆削、攻內螺紋和插補加工等。

  有的車銑中心配有背主軸(C2軸),當工件在一個主軸(C1軸)上完結加工后,可主動換夾到C2軸上完結工件的調頭加工,這樣就可完結工件的六面加工或全部加工?,F在,在車銑中心上軸數多的達(9~12)個,在轉塔刀架上一般可完結X、Y和Z三個線性軸的移動,并設有B軸,有的還裝備了刀庫,經過機械手完結主動換刀,由此使這類車銑中心具有了加工中心的特性。

  當轉塔刀架或刀具主軸頭設有B軸后,刀具主軸頭可在必定的角度范圍內完結搖擺回轉,如NilesSimmons公司用于曲軸歸納加工的CNC車銑加工中心,其車銑頭能夠在-105°~+95°范圍內回轉,這樣,裝在車銑頭上的刀具就能夠從所有側面和任何角度位置對工件進行加工。

  車磨中心是硬車和磨削進行復合以用來對淬硬軸類工件進行歸納加工的一種精密機床。盡管刀具技能已取得長足進步,硬車替代磨削獲得很大進展,但根據現在刀具和機床的技能水平,硬車能達到的加工精度最高為IT5(表1)。原因是,由于受刀具最小刀尖半徑和其強度的限制,用硬車尚不能切下μm大小的切屑。因而,硬車還不能完全替代磨削,所以在加工高于IT5精度加工時,仍要經過磨削來完結。硬車和磨削能夠分別用于加工不同精度要求的部位,而這兩種加工工藝的復合其首要長處還在于:用預硬車能夠削減磨削余量,從而顯著地下降磨削的基本時刻。在這里,從加工空心錐柄(HSK)(圖2)的實例中,能夠看出硬車和磨削復合的技能經濟效果??招腻F柄是一種高精度雜亂零件,其定位錐面d2和d3的精度要求相當于IT2。在車磨中心上,工件內輪廓上的夾緊斜面和換刀用的夾持槽能夠用硬精車進行加工,而外輪廓上公役要求很嚴的定位錐面和支承錐面先進行預硬車,留必定的磨削余量,然后經過采用測量操控的磨削進行終加工。

  由于采用預硬車,從而下降了磨削時刻,并且也削減了砂輪的修整時刻。由于磨削余量小,每磨削一個工件也并非都要對砂輪進行一次修整。并由于上述工序是在HSK刀柄一次裝夾下完結的,從而保證了這些功能表面間的相互位置精度。對于HSKA63規格的刀柄,完結上所述工序也僅需(95~120)s,顯著地縮短了加工時刻。在車磨中心上,還能夠利用背主軸對HSK刀柄進行第二次裝夾,以完結工件調頭加工。

  車磨中心通常也是按模塊化原理設計的,可按用戶具體的加工使命進行選擇裝配。例如Index公司的車磨中心可根據用戶要求裝備內圓或外圓磨削主軸頭、剛玉砂輪修整系統、電氣機械主動動平衡裝置、測量裝置和識別砂輪磨削切入的固體聲監控裝置等。除上面所述的各種不同型式的車銑和車磨中心外,機床的復合化同樣也在向加工中心和專能機床范圍開展。

  車磨中心通常也是按模塊化原理設計的,可按用戶具體的加工使命進行選擇裝配。例如Index公司的車磨中心可根據用戶要求裝備內圓或外圓磨削主軸頭、剛玉砂輪修整系統、電氣機械主動動平衡裝置、測量裝置和識別砂輪磨削切入的固體聲監控裝置等。除上面所述的各種不同型式的車銑和車磨中心外,機床的復合化同樣也在向加工中心和專能機床范圍開展。

  這種開展旨在使以往需要幾臺機床才能完結的工件加工,經過工藝集成而轉向采用一臺機床進行歸納加工。例如NilesSimmons公司的車-銑加工中心,就是在曲軸專能機床的基礎上經過集成多種不同加工模塊而組成的復合機床,在該機床上曲軸在一次裝夾下完結歸納加工,這不僅替代了以往采用的多臺專能機床,并且由于免去了重復裝夾而顯著地進步了加工精度。又如Makino公司在加工中心上集成磨削和珩磨工藝對渦輪葉片和空氣壓縮機殼進行歸納加工。在加工葉片時表明,加工精度可得到明顯進步,工藝能力指數(Cpk)從1.33進步到2.5以上,而加工時刻從以往的2.2小時下降到36分鐘。

  從復合機床的開展和應用中,我們能夠看出,產品構件幾何形狀愈來愈變得雜亂和加工精度日益的高質量要求,只能經過把許多加工工藝盡可能集成到一臺機床上并在一次裝夾下的加工形式來完結。由此避免工件工序間的換夾而影響工件的形狀精度和位置精度。

  工序集成,多軸操控,完結歸納加工的這種開展趨勢,對機床裝備,刀具技能,換刀技能和操控技能進而提出了高要求。對電主軸不僅要求結構緊湊,而且要求其除能進行粗、精加工外,還應完結高速切削。

  長沙機械加工能夠預料,跟著相關技能的進一步開展,以及新的加工工藝的呈現,機床的復合化還將有很大的開展。并仍將是機床開展的一個重要方向。

  復合機床的大量呈現,必將使機床在類別的界線上變得越來越模糊起來,一致機床主軸與刀夾、刀夾與刀具之間的接口將越來越具有重要意義。

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