复合机床加工六面体零件
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我们常说的“零件的五面加工”,是指除了底面为安装定位面外,工件的其余五个面都能进行全自动加工。那么,零件的六面体加工又是什么涵义?为此,有必要充分理解机床坐标轴命名的由来。本文结合瑞士宝美技术的一款复合加工中心,深入浅出地阐述了零件的六面体加工。
我们通常将方形类零件视作为六面体,零件的五面加工,是指除底面为安装定位面外,其余五个面能进行全自动加工。箱体类零件就是一个典型,如汽车的缸体、缸盖以及机床的主轴箱、进给箱等等,铣头立/卧转换的卧式加工中心以及可换铣头的龙门式加工中心是这类零件理想的工艺装备。
那么零件的六面体加工的涵义又是什么?这是指零件经两次装夹后,其六个面都可自动加工下来。为了更简洁地予以说明,特以瑞士宝美技术(BUMOTEC)公司在这次CIMT 2009上展出的S-191Linear车、铣、插、磨复合中心为进行例阐述。
这款机床的主要用于复杂异形件的精密加工,其应用领域为军工、航空航天、医疗器械等,尤其值得一提的是它的加工关节植入件的能力。当今随着医疗技术的日益提高,人体内的膝、髋关节与脊椎等一旦遭遇外伤或病变,已经可以用植入件来取代坏死组织,但因为这些物件复杂的形状和特殊的材质,加工具有一定难度。而如果有了六面体车铣复合中心,这些难题就能迎刃而解了。

棒料六面体零件的加工


图1

图2 S-191车铣复合加工中心的六面体加工原理(鼠标悬浮窗口放大,单击查看放大全图)
这是一款用于加工棒料六面体零件的典型高效机床(图1)。它的布局为紧凑型斜床身结构,床身材料为整体高强度抗振铸铁。卧式安置的两根车床主轴相对装于床身的正面,左面是固定的正主轴,右侧为副主轴,它可沿45度斜面进行立卧转换。由于任何机床的主轴轴线均称之为Z,因此围绕Z轴转动的功能称为C(同理,围绕X、Y直线轴转动的坐标轴为A和B),这两根正副车主轴均具有C轴回转功能,只不过当副主轴如图1所示转到立式位置时,其自转轴座标就定为A了。同时副主轴又可沿床身左右运动,为了将其区分于Z轴运动,故将它命名为W轴运动。
从图1中我们还能看到,床身的斜面上安装有一个滑台,滑台沿床身导轨作左右Z向直线运动;安置在滑台上的立柱,可前后作Y向运动;而安装在立柱上的装刀主轴箱,则可上下作X向运动。该装刀主轴还具有B轴回转动能,能作-30°~ +115°连续回转。
图2是S-191车铣复合中心的六面加工原理图,当棒料从左面的正主轴通孔传入后,机床就对零件的端部进行加工,车铣加工完毕后就由副主轴沿W轴伸过去将其作第二次夹紧,随后两根主轴一起同步回转,图2/a所示是由割刀将零件一切为两;图2/b是铣头B轴回转至负角度对正主轴夹紧的零件进行铣削;图2/c是铣头转到正向的低位元对零件铣削;图2/d是装刀主轴换上端面车刀后车削零件端面;图2/e是装上外圆车刀,装刀主轴转到水平位置后车削零件外径;图2/f是正主轴上零件端部完成加工后,副主轴就转到垂直位置,由铣刀对其端部作铣削加工;图2/g是换上端面车刀后加工端面;图2/h是换上外圆车刀后车削外径。此时,副主轴上的零件就全部加工结束,夹头松开将工件卸下后又去装夹正主轴上的零件,新一轮加工就这样自动周而复始。
本机床由于适用于批量零件加工,因此几个关键附件也值得一提。
其一是自动棒料送料机。在机床的左侧,可加装进料系统,根据零件不同形状及大小,选择合适的棒料送料机,便可自动将棒料送入车削第一主轴进行加工。当然,如果是较大批量的话,我们还可以选用自动上下料系统及产品输送带,这样就可大大降低操作工的劳动强度。
其二是自动检测装置。该机床内置英国RENISHOW公司的机内对刀仪,测量刀具在三个直线轴上的数值,然后自动将数值传回数控系统与原始设定资料比较,一旦发生偏差或检测到刀具破损断裂就能自动报警。此外,该机床还加装在线测量装置,也是采用RENISHOW公司的红宝石接触式精密探头,可在加工过程进行自动检测及自动误差补偿。

S-191Linear Highlight

  1. 机床的主轴由电主轴控制,铣主轴转速为30000r/min,功率5/9kW,两根车主轴转速均为5500m/min,功率7.5/15kW。
  2. 机床的进给速度为50m/min,由直线电机驱动,加速度1.2g。
  3. 机床的刀库置于床身的右侧上方,刀库设计为双层盘式结构,刀库容量60把,随机任选,刀柄为HSK40A,换刀时间3.2sec(切削-切削)。
  4. 数控系统为FANUC31i-a5,光栅全闭馈控制,定位精度为0.0
本文作者:徐正平 朱立平
原载:《中国机械与金属》2009年5月号
上载于:2009-7-13 11:14:33

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