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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。 % X2 s: e* A, K, w; k1 L* k: S
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。 . W$ u7 B; {9 x) b( y' c N) a
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。 3 O, p2 v% _4 Q, G8 h0 p

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

1 d f# V- v5 ^
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。 + [* k' T: S6 i, B
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

9 S( [+ z% r5 @6 b9 B- O/ v# A$ m8 t: ?+ N- Q, V: j) d% Z( w! h5 }8 G$ W0 e& q" U; k: {# t5 G' N2 { S `

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& _8 G3 i" _) c7 g0 H
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。 1 X* y# q& W8 s* v1 s$ G) `
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。 : @* f4 }' v" g1 x3 s) s& b
    / R* w/ b U' H% @# o/ z5 C, }
  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。 . F1 ] T9 V/ G" f) q0 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。 . n) ^/ R* J/ ?. u) q
  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。 : ~& R% O5 Z' @
  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
5 E6 M! S, F( b" O, h: ^* I

加工实例

5 r6 }0 t! d( [& p( n9 W! U9 M& L }" c" t: X3 u$ G- L" Y% n+ X4 t; I6 ]4 O4 O- z# _, T; o+ V/ T/ D' Z& L) q4 |& M! n! M. _: t3 z7 E g8 n p+ _, Y- ?: k; C9 s! @8 M% a6 R* Y& Y( _& c. o7 I6 { T8 f( y; x% A; g; ~* w0 ?$ m+ o* ^3 _* Y0 o* o7 X+ k. J! t4 @4 l; n: S+ v3 o% ]4 G; k: G P& O$ b1 k/ g) V2 n8 x4 g( K1 M, \9 ?% N4 z" X/ g9 c( [& O) a1 @" h$ }! U' i; Z* Z5 \% e1 a$ P5 \" I. o+ b. T7 B- X0 d- c! s, d# D I6 B1 [/ p- J+ `: Y t, @* M c0 V% M/ Q0 ^% _/ B- Y: ]* y9 U0 a( `& V0 Q, G0 @$ o4 W& o5 O: I9 Z! b4 y- o- @
加工实例1

材料:1.4405
(X5CrNiMo165)
老技术 新技术
机床 7 v8 m* S: l |5 }; U/ }- y* N 铣床和车床 铣车复合加工
装夹次数 8 `7 w$ s. c1 K( u 4 2
刀具数 1 w/ v' C& n6 I' l' m3 D6 R11 11
加工时间 6 k4 m; O" E7 |78min. 41min.
优势 " |5 h8 L m, A! b. d- 提高精度,节省48%加工时间
3 w) x* P! N/ y 4 A4 P. _% I/ d: P6 N- ~' q0 g6 x( r: |+ K; R( a" i$ j& d7 z D6 ^; \; X6 f' l1 T5 n% Z/ n# I6 @6 i0 d* k" d/ p4 ^; H. g m! d6 @0 i2 c: v6 x! j- F* j. _" ]2 x9 C u' p" n( A" G9 W- R2 B3 o- ~; e- x" s: Z, _7 i( Y) V1 _% n% {1 U) x/ M$ V' }% D3 j( O1 e3 V) p9 \: U+ r/ R2 i$ a4 G) O `9 L9 ? l7 _2 A& C% r+ L: ]1 R- { J; e5 }9 S# b& ]4 l, `, _* e, S/ `( O5 W! D. z/ M* Z6 x G/ L: w1 I# P+ e0 o& ^* y A0 \5 t; w% c; a6 Q4 |/ n2 f) N5 S" M/ t+ l7 y+ k& J' b' E7 x
加工实例2
活塞
材料:42CrMo4
老技术 新技术
机床 9 b3 G1 n6 U) j7 t+ c, w, |* R 铣床和车床 铣车复合加工中心
装夹次数 9 E% M5 K Q: g1 M' @* m+ j 4 2
刀具数 ) L+ z# v3 z! k- [/ f% r 44 32
加工时间 7 x- |' K, z) S5 g9 f" C( n 10std. 6std.
优势 " M- [+ x6 R$ ], N( I -
' ]" L3 N9 g2 W% H
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