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技術文章

立式車銑復合加工中心的研發(fā)與應用

閱讀:145          發(fā)布時間:2020-8-12

伯特利數(shù)控 加工中心 鉆攻中心

前言:

隨著制造業(yè)的發(fā)展,復雜形狀工件及其多樣化加i的需求越來越大,如何以客戶為中心、滿足客戶個性化需求,提高,工件加工精度、縮短產(chǎn)業(yè)鏈,成為當今機床制造業(yè)所面臨的一個重要課題。因此,近年來復合加JC中心發(fā)展迅速。INDEX公司、DMG MORI公司等國外企業(yè)研發(fā)較早,技術比較成熟,都已形成系列產(chǎn)品。而我國在立式車銑復合加工中心方面研究較晚,目前此方面的需求設備基本依賴進口。我公司自主研發(fā)的CX系列立式車銑復合加工中心正滿足了這|國內(nèi)需求。

復合加工中心是將車、銑、鉆、鏜等多種不同類型的加工工序整合到同一 •臺機床上,即在一次裝夾中,完成工件從毛坯到成品的全部加工。CX系列立式車銑復合加工中心以4 800mm回轉直徑為基型,具有車、鏜、銑、鉆、鉸及攻螺紋等多種工序復合加工功能,可實現(xiàn)五軸聯(lián)動,在一些特殊零件的加工中,有其不可替代的優(yōu)勢,可廣泛應用于軍工、航天、汽車及醫(yī)療機械等

領域具有復雜型面和髙精度要求的零件加工,如葉輪、葉片、齒輪、模具及汽車等零部件,并滿足中小批量、多品種、個性化、髙精度和高效率的加工需求。

1. 立式車銑復合加工中心的結構和性能

CX系列立式車銑復合加工中心的結構如圖1所示。

(1) 床身及r向移動。機床的床身由底座、:K向移動和自動輸肩機構組成。:K向移動采用直線導軌、滾珠絲杠和伺服電動機驅(qū)動結構,運動整體響應快速,移動速度可達60m/min

(2) 橫梁及X向移動。機床橫梁固定在床身后端,為X向、Z向移動提供支承,X向移動結構同F向移動一樣,采用直線導軌、滾珠絲杠和伺服電動機驅(qū)動結構,移動速度可達60m/min。

(3) Z向移動及銑頭滑鞍。Z向移動支承部件由Z向移動床鞍和銑頭滑座組成,Z向運動結構采用X、Z向移動直線導軌、滾珠絲杠和伺服電動機驅(qū)動結構,移動速度也可達6m/min。

(4) 擺動銑頭。用于五面加工和五軸聯(lián)動銑削,髙轉速12 OOOr/min,轉矩96A15N.m;

B軸銑削轉速30r/min轉矩500/650N.m,擺角 ±180。;設有刀具內(nèi)外冷裝置,適合*材料的切削。

(5>回轉工作臺直接安裝于r向移動直線導軌滑塊上,回轉工作髙轉速8〇〇r/min輸出轉矩2 050/3 OOON.m,銑削轉速50r/mino

(6>工作臺為兩個,用于安裝加工工件,一個工作臺安裝于回轉工作臺上,可隨回轉工作*冷加工臺回轉,用于I.件車削和五面加工;另一個工作臺安裝干上料裝置上,用于裝卸工件,使裝卸工件與加X工件可同時進行。加工工位工作臺與裝卸工位工作臺_可_通過工作臺交換裝置進行自動交換。

(7) 刀庫。為了滿足機床車、鏜、銑、鉆、鉸及攻螺紋等自動加工,在機床左側設有刀庫,供自動加工工藝選用刀具。刀庫刀具容量32/60把,刀柄采用HSK形式,大刀具質(zhì)鷥(含刀夾、卡套)18kg,大刀具長度

(含刀夾、卡套)300mm,滿刀大刀具直徑l2mm,鄰空刀大刀具直徑200mm,刀對刀換刀時間3.8s,并采用模塊式設計,可根據(jù)用戶需要,配置不同形式和不同刀具數(shù)量的刀庫。

(8) 防護。機床配置全封閉防護、大開度的工作門和寬大視窗,操作十分舒適,維護方便;^向移動導軌護板采用35°傾角設計,防止持續(xù)切屑堆積。

CX8075立式車銑復合加工中心機床外觀如圖2所示。

2•立式車銑復合加工中心的優(yōu)點及案例分析

立式車銑復合加:C中心的優(yōu)點是將傳統(tǒng)工序分散的生產(chǎn)加工形式整合到一臺機床上,實現(xiàn)一次裝夾即可完成加工范圍內(nèi)的全部或絕大部分工序,這種生產(chǎn)方式有以下優(yōu)點:

(1)縮減生產(chǎn)過程鏈,減少在制品數(shù)量。完整加工大大縮短了生產(chǎn)過程鏈,由于將加工任務只交給一個工作崗位,無需復雜的計劃系統(tǒng)就能夠迅速解決所發(fā)生的事情并使之優(yōu)化。工件越復
雜,其相對傳統(tǒng)工序分散生產(chǎn)方法的優(yōu)勢就越明顯。

(2) 減少基準轉換,提高加工精度。工序集成化不僅提髙了工藝的有效性,由于零件在整個加工過程中只有一次裝夾,加工的精度更容易獲得保證。

(3) 減少工裝夾具數(shù)和占地面積。由于過程鏈的縮短和設備數(shù)量的減少,匚裝夾具數(shù)量、車間占地面積和設備維護費用也隨之減少,從而降低了總體固定資產(chǎn)的投資、生產(chǎn)運作和管理的成本。

(4) 縮短產(chǎn)品研發(fā)周期。在競爭日益激烈的環(huán)境下,產(chǎn)品不斷更新,這就要求產(chǎn)品研發(fā)周期不能太長。對于骯空航天領域的企業(yè),新產(chǎn)品零件越來越復雜,精度也越來越高,因此,具備髙柔性、高精度、髙集成性和*加工能力的五軸車銑復合加工中心可以很好地解決新產(chǎn)品研發(fā)中復雜零件加工的精度和周期問題,大大縮短研發(fā)周期和提髙新產(chǎn)品的成功半。

以我公司一零部件(見圖3)的加工過程為例,對傳統(tǒng)的分散加工與復合加工中心加工進行對比,傳統(tǒng)分散加工工藝的步驟如表1所示。

用傳統(tǒng)的方法加工此零件,需要有劃線、車、銑、磨、鏜、磨及鉆等工序,每一工序的相應機床上都需要工裝夾具,且需要多次裝夾和找正,存在累積精度誤差,此零件精度要求相對較高,這就對操作工人及機床的要求也都比較髙,且生產(chǎn)周期較長,設備維護費用髙,生產(chǎn)運作與管理較復雜。

車銑復合加工中心的加工工藝如表2所示。復合加工中心加工此零件只需要兩次裝夾,同-套工裝夾具即可完成零件從毛坯到成品的加工,高速切削可實現(xiàn)以銑代磨,從而保證被加工零件的精度及表面質(zhì)量,大大縮短了生產(chǎn)鏈,減少了r裝夾具和設備數(shù)量,從而降低了設備維護費用、生產(chǎn)運作和管理的成本。零件的現(xiàn)場加工如圖4所示。

這種立式車銑復合加工中心具有轉速髙、進給速度快和五軸聯(lián)動的優(yōu)點,可以以髙速銑削代替磨削,一次裝夾完成工件的加工,提高工作效率,保證被加工零件具有較高的精度和表面質(zhì)量,且工件越復雜,其相對傳統(tǒng)工序分散的生產(chǎn)方法的優(yōu)勢越明顯,滿足中小批量、多品種、個性化、髙精度和高效率的加工要求。立式車銑復合加工中心機床加工的零件如圖5所示。

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