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铣车复合加工中心

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发表于 2010-10-22 00:31:10 | 显示全部楼层 |阅读模式

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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。 & a$ k4 H# q! c
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。 / i; r0 w* l2 o0 f
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。 ' i* g! V* m! h2 R- N" l+ j/ d

1 工作台立卧转换

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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。
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图1

图2

图3
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2 主轴立卧式

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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。 ' b' w2 n8 |0 ^! o V
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。
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图4

图5

图6

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图7

图8
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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)。 + V) ?) X/ e% R# S. ]
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。 + @8 a& j8 q% E% N. ^' {+ m
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。 : v' _ L' a6 P5 Q
    . T) m: ? i8 m/ W
  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。 & `; y' i! b) W4 E: ?. C
  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。 0 |. H7 P( M( {, B) S F& s
  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。 2 f6 a% R t3 q0 G2 K i
  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。
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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。
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图9

图10

图11
$ r* C) H/ K& ^+ c1 X

加工实例

$ H. h8 i& p# j. m9 r1 B8 l$ l4 l ; q3 \4 p* m, s- K1 _) f; I. G% `4 U- t8 f5 k# g. Z" |' r) }) @' b8 K, k! [" B$ h* D" p" y% Z" i" S8 U, f) F' j' b. {# e: P! g; }/ Y6 e9 V: X4 Z- d q9 v" ^5 v: \* C- C( Y4 U: J! _& q$ o% U+ B+ O L5 d. E4 a- T8 ?0 e9 H# ~& H, A7 ?4 Y: L- \( u$ b( p' B7 H& l3 P3 ?$ _1 |1 o N' s" Z7 X3 J" O) N$ D/ H( _3 Y! c9 _# \& G+ G2 Q# Q( M! X, W* ]6 B7 D7 d: Q; `+ R* y7 c5 z1 l& T3 X% `4 i9 F3 \( m0 }8 b1 f0 R/ [. |+ H x+ T9 c6 a7 ?2 y; c! Y; z% K2 i% z( ~$ o/ B5 ?) o/ O6 x2 y# ?; ^& p, H$ j% y) @7 u, W1 P! P* I7 g2 O& m3 h g2 S3 v; T9 k. |/ E1 p, C. R8 l6 e( D* E3 {+ h$ H
加工实例1

材料:1.4405
(X5CrNiMo165)
老技术 新技术
机床 7 g* E' X: n# @5 A% A( D 铣床和车床 铣车复合加工
装夹次数 ) a) L0 R2 o- D; B& a4 2
刀具数 . R* y3 T& M! c3 v7 h. |1 q7 y- t0 K3 y11 11
加工时间 8 _7 M l1 U& }! u 78min. 41min.
优势 8 y" {; t1 j1 A5 j5 U( V8 d- 提高精度,节省48%加工时间
. g; }1 R3 @1 E1 F) K# j 0 t! \+ b' Q8 c& F+ X4 s' K. S7 ^9 R \; p+ [0 |* r# H- ~/ U; |) H5 I% S& N- ^7 H# @' v% W9 q: J" p9 n7 l+ f5 N/ x' p0 N' ^- K U8 s( \4 {1 G; p6 g4 n: X/ V1 B4 V7 E/ ] Q- o1 _6 i' ~ P8 N6 o& l8 D; d2 x, ]! T" Z6 m+ h# f( l0 m8 a8 E# E; n8 \5 N& _% _, A+ W# f( k0 [; l2 T; F0 l: q: G9 j4 R3 a( V( @. f' Z* m9 P% `, k" t, V" s. f0 h1 h$ ` D! M/ ^9 U/ G* |3 _ }9 j c+ C7 C! s* E- ?( l$ Y/ {3 Q7 m, N8 }! V2 F% E7 N* u* K' y( U# M! o8 v; G: A8 U6 a7 `$ \4 ~( I8 ?0 T+ F: A4 E( F! g+ s) G* O1 g6 V! Y5 y1 M5 \! D/ T/ J- q, G! |& d9 D
加工实例2
活塞
材料:42CrMo4
老技术 新技术
机床 ; |- P, N6 Q3 u5 A 铣床和车床 铣车复合加工中心
装夹次数 : w. g% r' H8 r" U& G8 x 4 2
刀具数 6 R, d6 E D; _: X7 q+ w 44 32
加工时间 & Z$ r# I( Y9 A10std. 6std.
优势 ) z8 F* b. c4 k: T: h9 [1 K-
; C! R) L) l* l( B3 e3 t; e
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