加工中心的更高柔性
發(fā)布日期:2011-11-25 蘭生客服中心 瀏覽:2690
“專用機(jī)床循環(huán)時間肯定要更短,但是當(dāng)它發(fā)生故障時,只能等修好機(jī)床后才能重新開始生產(chǎn)。而如果要針對另一批加工任務(wù)給專用機(jī)床重新配置刀具,則花在這方面的錢幾乎可以購買一臺新的、柔性更高、更適合當(dāng)今生產(chǎn)要求的CNC機(jī)床。”如果您從以上說法中感覺出專用機(jī)床正從(位于印地安那州 Indianapolis市的)Visteon的底盤生產(chǎn)廠退出,那么您的感覺是對的。
該底盤生產(chǎn)廠專門致力于生產(chǎn)客車和卡車用助力式齒條及小齒輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu),已經(jīng)淘汰了大約一半的用于生產(chǎn)輸入軸——助力轉(zhuǎn)向閥的一個關(guān)鍵部件——的分度機(jī)床。當(dāng)在剩余分度機(jī)床上加工的輸入軸工件結(jié)束或發(fā)生變化時,該工廠計劃讓它們退役,而不會給它們重新配置新刀具。
輸入軸是一種圓柱形鋼質(zhì)部件,大約6英寸長,1英寸直徑,從棒料加工而來。它需要大量工序,包括“Op 80”,其中要通過外徑往在零件長度方向運(yùn)行的主孔鉆通大量孔(液壓流體通道)。
小事情有時候也關(guān)系重大。選擇該加工中心的一個主要原因是,它可以高速鉆孔,這是成功鉆削該小孔(1.5mm直徑)的前提條件。在其中安裝鉆頭的調(diào)速器主軸頭轉(zhuǎn)速最高可達(dá)20,000轉(zhuǎn)/分鐘。
輸入閥曾一度幾乎全部是在自動分度機(jī)床上鉆孔的。但最近Visteon工廠接到了一個新的齒條和小齒輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)定單,其中輸入軸需要一個異常小的孔(直徑為1.5mm)。在討論新工件的一個會議上,鉆頭供應(yīng)商建議,小孔應(yīng)該用超出分度機(jī)床允許的更高轉(zhuǎn)速加以鉆削,因此參與人員開始考慮用可替代方式來加工孔。
先鋒模型工程部的一名成員Wahid Kapadia說:“我們工廠有大量專用機(jī)床,我們越來越多地意識到,針對不同工件裝夾調(diào)整機(jī)床所花費(fèi)的時間和資金大大限制了工廠的效率和靈活性。出于多種原因我們開始尋找一臺鉆小孔的CNC機(jī)床。首先,許多CNC機(jī)床具備我們鉆該孔所需要的主軸轉(zhuǎn)速。其次,加工小孔很容易斷刀,而CNC機(jī)床則帶有可以減少這種問題的刀具控制裝置。
他繼續(xù)說:“其次,我們很想維持較高的生產(chǎn)速度。當(dāng)專用機(jī)床發(fā)生問題時,生產(chǎn)會停止,在問題得到解決之前無法進(jìn)行生產(chǎn)。相反,當(dāng)在若干臺標(biāo)準(zhǔn)CNC機(jī)床上展開生產(chǎn)時,如果一臺機(jī)床發(fā)生問題,其他機(jī)床可以繼續(xù)加工零件。盡管生產(chǎn)受到了影響,但是卻沒有完全停止。”
工廠最開始考慮采用一臺帶有動力刀具的CNC車床。但是,它卻無法找到一臺可以提供加工小孔所需鉆孔速度的機(jī)床。
接著,工廠考察了標(biāo)準(zhǔn)CNC鉆削和攻絲機(jī)床。為了滿足所涉及的生產(chǎn)批量,需要若干臺這樣的機(jī)床,然而,由于機(jī)床將在很大程度上以無人看管方式運(yùn)行,因此針對相關(guān)工件需要給它們添加一些其他必要的東西。為了讓零件裝卸自動化,需要采用一臺或多臺機(jī)器人。為了給輸入軸以90度增量分度而進(jìn)行鉆削,還需要一個分度工夾。購買機(jī)床并給它們配置工件加工所必需的工件搬運(yùn)設(shè)備其前景變得讓人氣餒。因此需要找到一個比較簡單的解決方案。
在經(jīng)過更多研究后,工廠調(diào)研了由(伊利諾斯州Rolling Meadows市)美國Wasino公司生產(chǎn)的A系列加工中心。該A系列由帶輔助車削功能的四軸(X、Y、Z及C)加工中心組成。該系列的配置更像自動車床而不是普通加工中心,它具有轉(zhuǎn)速為4000 r/min的臥式主軸,帶可以以 0.0001英寸增量進(jìn)行編程的C軸。主軸由一個刀塔供刀,刀塔的每個刀位上裝有回轉(zhuǎn)或車削刀具。
A系列機(jī)床還配備一個綜合龍門上料器,它可以從位于機(jī)床后面的一個緊湊圓盤形集結(jié)區(qū)域中取出待加工零件并將加工好的零件返回給它。機(jī)床帶有最大10英寸(用于最大型號的工件)的散件搬運(yùn)卡盤,以及允許棒料進(jìn)給或從棒料進(jìn)給器上給機(jī)床排出棒料的主軸孔。
該機(jī)床針對Visteon最重要的特征之一是,刀具轉(zhuǎn)塔可以(不用任何齒輪)直接驅(qū)動回轉(zhuǎn)刀具,加速到10,000r/min,保證了鉆削新輸入軸小孔所需要的轉(zhuǎn)速。因此,工廠購買了A-12型(帶12把轉(zhuǎn)塔刀具)。為確保工廠對于當(dāng)前和未來工件具有足夠高的鉆削速度,它購買了帶調(diào)速器主軸頭的機(jī)床,可以將最大轉(zhuǎn)速翻番到20,000 r/min。
針對該零件量身定做
Kapadia先生說:“主主軸帶一根C軸,它可以方便地滿足我們的需求:對零件進(jìn)行分度以進(jìn)行鉆孔操作。另外,機(jī)床的綜合龍門也通過自動裝卸零件而滿足了我們的需求。現(xiàn)貨A-12可以如此完整地滿足我們的工件加工需求,就像是專門為該零件量身定做的一樣。”
一開始,工廠計劃在分度機(jī)床上繼續(xù)加工輸入軸,并以單獨(dú)的工序在CNC機(jī)床上加工小孔。但是,CNC可以鉆削所有的孔,通過用它鉆孔,工廠可以避免用單獨(dú)的工序鉆削小孔。在輸入軸鉆削加工方面,CNC機(jī)床完全替代了分度機(jī)床。
當(dāng)工廠接到一個小噸位載貨卡車助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的定單時,這種情景再次重演。一開始,計劃在工廠的分度機(jī)床上鉆削新工件的輸入軸。但是,進(jìn)一步分析表明,給機(jī)床重新配備刀具以加工新工件將產(chǎn)生很高的成本,而在新CNC機(jī)床上鉆削輸入軸的成本效益則要好得多。因此,工廠為該加工任務(wù)購買了另外三臺A-12型機(jī)床。
類似地,工廠購買了第五臺A-12機(jī)床來完成曾經(jīng)用于生產(chǎn)維修件的舊分度機(jī)床的操作。兩臺舊機(jī)床被報廢。CNC機(jī)床組給工廠提供了分度機(jī)床無法提供的生產(chǎn)靈活性。Kapadia先生解釋說:“所有的CNC機(jī)床都是為加工我們所有的輸入軸而編程設(shè)定的。這一點(diǎn)意味著我們可以在任何時候在任何機(jī)床上加工任何零件。”
這些加工中心還可以用于加工臨時性的工件。例如,在助力轉(zhuǎn)向單元的設(shè)計變更要求縮短輸入軸的長度時,把用于維修件的加工中心快速設(shè)置為進(jìn)行這種“截短”操作。此外,當(dāng)某特定工件任務(wù)需要在工件上銑削扁平面時,可以快速編程設(shè)定加工中心,并配置相應(yīng)刀具而完成工件的加工。
一名操作員照看五臺機(jī)床
在Visteon,加工中心是成排布置的。所有五臺機(jī)床都由一名操作員照看,他的主要任務(wù)是保持加工中心的圓盤中始終存有毛坯件。在我們參觀該工廠的那天,大多數(shù)機(jī)床都在鉆削輸入軸中三個不同直徑的孔:一個7.9mm通到零件一端平行、經(jīng)過銑削加工的扁平體的孔;8個3mm直徑、每兩個沿外徑彼此相隔 90度分布的孔;2個1.5mm直徑、彼此相隔180度的孔。所有的孔都通到零件長度方向的主孔。轉(zhuǎn)塔分度三次,將合適的刀具用于加工輸入軸,零件的總循環(huán)時間為55秒。
工廠曾一度用六臺分度機(jī)床來鉆削輸入軸中的孔。加工中心已經(jīng)替代了這些機(jī)床中的三臺。其余的機(jī)床依然在生產(chǎn),但是當(dāng)這些工件加工完或者設(shè)計發(fā)生變化時,將不再給它們重新配置刀具。它們將被更多加工中心所替代。
在加工中心上用測頭自動調(diào)節(jié)刀具偏置
當(dāng)Visteon的Indianapolis底盤廠從專用分度機(jī)床轉(zhuǎn)向采用加工中心來鉆削其助力轉(zhuǎn)向單元的輸入軸時,新技術(shù)使該工廠可以利用更高級的切削刀具控制裝置。這些CNC機(jī)床每班鉆削數(shù)以千計的孔,必須隨時進(jìn)行刀具偏置調(diào)節(jié)以補(bǔ)償?shù)毒吣p。工廠不想讓其操作員負(fù)責(zé)這些變化。其中一個原因是,一名操作員操作所有5臺CNC機(jī)床,沒有時間進(jìn)行刀具偏置補(bǔ)償。此外,操作員犯的某個錯誤可能導(dǎo)致成批零件超差,或者甚至導(dǎo)致機(jī)床無法生產(chǎn)的事故。
這個問題在工廠在每臺加工中心上安裝了一個Z-Nano測頭后得到了解決。由該測頭檢測每把鉆頭并給機(jī)床控制器自動發(fā)送信號來補(bǔ)償檢測到的刀具磨損。 Z-Nano測頭由(位于肯塔基州Erlanger市)的Blum有限公司制造,將一個靈敏度非常高的測頭(可以測量直徑小至0.02mm的刀具)與(可以與各大CNC控制兼容、對各種必要的刀具定位變化提供指示的)軟件融合為一體。測頭的重復(fù)精度為0.001mm。測量數(shù)據(jù)通過被保護(hù)電纜直接從測頭傳送到機(jī)床控制器上。
除了更好地控制孔尺寸和提高機(jī)床操作時間外,該測頭還提供了大大節(jié)省刀具的機(jī)會。該工廠采用整體、帶 TiN涂層的硬質(zhì)合金鉆頭來鉆削輸入軸上的孔。Visteon的Kapadia先生解釋說:“此前,我們一直只用新鉆頭。其中一個原因是不想讓我們的操作員調(diào)節(jié)偏置,以對重磨后鉆頭較小的尺寸進(jìn)行補(bǔ)償,F(xiàn)在,由于每臺機(jī)床都安裝了一個測頭,可以測量鉆頭并自動進(jìn)行必要的調(diào)節(jié),因此我們在使用重磨鉆頭方面再也沒有什么障礙了。一把新鉆價格高達(dá)50美元,而重磨的成本卻只有其幾分之一,這樣我們就可以大大節(jié)省開支。”
Visteon的Kapadia先生正在檢查從工廠五臺加工中心上鉆削的一個輸入軸。
龍門臂的下抓手剛剛從主軸上卸下一根鉆好孔的輸入軸,正在往主軸中裝一根新的坯料(夾在上抓手中),然后它會將鉆好孔的軸返回到機(jī)床后面的輸出傳送帶上。
一個小鉆頭在鉆削前被送到Z-Nano測頭處進(jìn)行檢測的情景。如果測頭感應(yīng)到刀具磨損,則它會自動給加工中心控制裝置發(fā)送信號,改變刀具偏置值,補(bǔ)償磨損量。
-
空調(diào)壓縮機(jī)閥板的加工工藝和精沖技術(shù)
一.引言 圖1所示為某型空調(diào)壓縮機(jī)剖視圖,閥板是其中一項重要的功能件,它被廣泛應(yīng)用于轎車、磕磣人和貨車等各種類型車輛、已經(jīng)其他工業(yè)領(lǐng)域的制冷裝置中?照{(diào)壓縮機(jī)閥板大致有3種分類方法,按形狀可分為圓形、方形和異性;按閥線可分為無閥線、單面閥
2016-07-19 -
淺談汽車齒輪加工工藝發(fā)展動向
一、前言: 隨著我國汽車制造業(yè)的發(fā)展,汽車齒輪加工行業(yè)也取得了長足的進(jìn)步,汽車齒輪是汽車傳動系統(tǒng)中極其重要的零部件,又是傳動系統(tǒng)中的核心部件,所以說齒輪的品質(zhì)直接關(guān)系到傳動系統(tǒng)的品質(zhì),也是影響整車的性能和噪音的重要因素。因此,必須要更加深
2016-06-15 -
汽車覆蓋件模具CAM工藝技術(shù)的研究
一、引言 在汽車制造中,汽車覆蓋件與一般的機(jī)械產(chǎn)品從結(jié)構(gòu)到制造工藝都有很大的區(qū)別,它具有曲面多、光順性高、結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、尺寸較大、精度要求高等特點(diǎn),其模具制造技術(shù)難度大,成本高,開發(fā)周期和質(zhì)量均難以控制。汽車大型覆蓋件沖模CAD/CAE/
2016-06-15 -
淺談加工數(shù)控機(jī)床本身大型結(jié)構(gòu)件的工藝
一、前言 作為機(jī)械制造業(yè)的母機(jī),機(jī)床的設(shè)計制造水平一定程度上代表了一個國家的機(jī)械制造業(yè)水平。我國工業(yè)起步晚、基礎(chǔ)較薄弱,造成中國當(dāng)前的機(jī)床行業(yè)制造水平跟國際頂尖水平還存在一定的差距。機(jī)床的設(shè)計、部件制造、整體裝配對機(jī)床的工作精度起著決定性
2016-04-29