铣车复合加工中心

HEATS

随着经济的发展，各种产品的技术上的提高，质量的提高越来越快，产品周期也越来越短，所以在机械加工上，要求加工精度越来越高，加工周期短。某些零件希望一次装夹后能够达到全部的机械加工，这就提出了综合加工的要求。

一个铣加工零件，往往需要通过几次装夹，一台立式加工中心和一台卧式加工中心才能完成零件全部加工要求。众所周知，每经过一次装夹，将带来一次装夹误差，装夹次数越多，产生的误差也就越多。所以，如果将一台立式加工中心和一台卧式加工中心组合在一起，这样零件在一次装夹中就能完成所有铣加工，避免了多次装夹所带来的误差。

复合加工中心即立卧转换加工中心共有两种，一种是工作台立卧转换，它主要针对小型零件，一种是主轴立卧转换，它适合中、大利零件。 ( V1 n; \# U' m5 _

1 工作台立卧转换

# }( k, I! X- C: U

工作台立卧转换有两种结构，一种是利用45°斜面进行立卧转换和定位(图1, 2) ，其优点是45°斜面接触面大，工作台刚性和承重都较好，并且立卧转换不影响行程。定位面不受力，可保证较高的精度。另一种称为摇篮式工作台(图3) ，由于它采用抱轴方式进行定位，所以定位精度较差，工作台的承重也较轻，在加工中会受到一个较大的扭矩，是定位不可靠。在工作台立卧转换中会吃掉很大行程。一般在经济型的加工中心中才会采用。
9 e) _. M7 x2 `9 F. ]$ c2 f5 e1 ?, p! L+ S0 m* H: s

图1

图2

图3

3 @: V, f/ B' l" i( M; V

2 主轴立卧式

主轴立卧式也有两种结构。一种是45°斜面进行主轴立卧转换(图4)。它的优点是45°斜面接触面大，主轴刚性好，定位采用鼠牙盘，重复定位精度高，且在立卧转换后其刀具中心点位置不变，方便编程，当然它的缺点是无负角度。

另一种形式为A轴，它的优点是由较大的X角度，特别适合大角度的叶轮加工。但是，它的缺点非常明显，立卧转换将吃掉Z轴行程。一般来说，机床X、Y、Z三轴中Z轴是最短的，如果再吃掉一点的话，它使机床的加工范围大大缩小。
) a; U# s$ F: i2 {4 C% n* p# j& S# b( _4 y+ s$ [4 J/ q' Z- E( ?

图4

图5

图6

! n9 r& q7 j4 D B7 C$ i

图7

图8

+ R4 z( r$ T6 \6 }* ]/ [

当然，有些用户希望能达到装夹时不影响机床加工，所以，双工作台、多工作台(FMS)等作为一种选项，都是可以提供的(图6)。

从镗铣加工来说，这样一台机床如果配到五轴联动的话，那么所有五面体五轴联动都能一次加工完成。但是，如果这个零件尚有一些地方必需车加工的话，那就必须进行第二次装夹，在车床上完成。这样就会产生二次装夹问题，作为最新一代机床，铣车加工中心诞生了(图7)。它以铣加工为主导思想，但包含了车加工能力。它的主要特点是NC转台从几十转加快到800r/min，满足了车加工的要求。同时在刀库可以安装车刀(图8) ，利用主轴可定位控制，满足车削加工要求。

由于是一台复合加工中心，所以机床的每一个零部件都必须保证高精度，这样才能达到在使用中产生高精度。机床的精度主要分成三部分静态精度，如：直线度、平面度、同心度等各几种几何精度的测试。动态精度如：定位精度、重复定位精度、主轴跳动、立卧转换重复定位精度、运动的平稳性(无爬行现象)。热平衡精度：机床在高速加工过程中，各个摩擦部位，各个运动件、电机、电器部分都会产生热量，使得所有零件产生热膨胀。所以要采取一切手段防止热量产生，降低热量的产生和采用强制冷方式，即使热膨胀往控制的方向发展。 % }; x2 N7 D( N" Y. j2 ~

3 o& C$ j3 k! H, i8 E( I2 ^, X2 z
1. 采用同步电机，由于同步电机无磁力线的切割，所以不会产生电损耗，这样就不会产生热量，如主轴电机、各轴伺服电机。 2 ~. n" \* t& ]
2. 降低磨损系统：如果导轨采用线性滚动导轨，它的摩擦系数大大降低，也就降低了热量产生。
3. 采用强制冷却方式：液体冷却滚珠丝杠和主轴及所有伺服电机，并且这些冷却液带强制冷系统，保证主轴、滚珠丝杠伺服电机在恒温状态下工作：及时工件加工冷却，润滑液也采用恒温技术，不使它的温度对床身产生了影响，同时也改善了切削状况。
4. 采用热补偿方式：如在主轴上温度传感器，在使用中随着温度的变化，它会对主轴鼻端进行热补偿：在所有直线轴的全程装有四个热传感器，对直线轴进行实时的热补偿。

; ^! G, w& k3 g

为保证机床的高刚性和高动态性，床身采用墙式结构(图9) ，并且在X轴上有二根导轨，保证主轴在Z 轴方向的高刚性，它与动柱式机床相比，其静态质量增加一倍，其移动重量降低50%。床身采用GGG-60(相当于QT600-3球墨铸铁，切削技术网站注)铸件，并且经过雪覆盖的时效处理，保证机床具有较高的刚性和吸振性。Y轴导轨采用35°倾角(图10)，使得铁屑不易在上面堆积，而螺旋式排屑器与床身分离(图11)，使得铁屑和冷却液的热量及振动不会影响到床身，主轴带有振动传感器，避免主轴在共振区域加工。
* \# t3 G! s' e# q7 F5 J% X( J) w# V

图9

图10

图11

加工实例

0 @5 C1 ]& U8 U, n8 N, g; l: F' R; r# m G' J6 v# O. y8 j( ~0 ^- I4 U4 H! B! a: z- F9 u" i$ U M/ g% x+ \; L3 M: t' r( Z p3 \ K7 C5 d2 a; _/ `6 w, b7 m* P! g1 R) e( u8 V+ w0 y+ Z* q, `; }; q) V+ C8 o5 a2 F, a" B

加工实例1

泵 材料：1.4405 (X5CrNiMo165)	老技术	新技术
机床 ; z( i$ f* F5 [3 l) `/ b	铣床和车床	铣车复合加工
装夹次数 2 w- o. Z1 ?. c' {4 H: V	4	2
刀具数	11	11
加工时间	78min.	41min.
优势	-	提高精度，节省48%加工时间

) ]6 R# q! p' \% v/ Z8 D* M0 X4 ]; |' v- m/ O+ S) N9 X6 ?. d. Z0 B% g9 W: ]4 t8 q" d2 E8 w! n/ g9 q& S, ~: v& w( x4 w9 c4 O, J' T- b$ t2 P4 ]' o) q5 U, \ | `6 z$ m' ~1 a% m8 c7 n% X' ~" I8 V, c) O$ T4 A3 `& N" W2 g2 a6 N. e+ w; V5 f- j3 M; J, W# l/ j, H" S& U1 B0 D1 D& p, p8 B0 N( i+ a

加工实例2

活塞 材料：42CrMo4	老技术	新技术
机床	铣床和车床	铣车复合加工中心
装夹次数	4	2
刀具数	44	32
加工时间	10std.	6std.
优势 " K& Q8 B" e3 e$ i0 }; F `	-

7 ?6 J, q* n7 s6 }, l7 u* ]+ S