復(fù)合加工機床的新潮流
發(fā)布日期:2011-11-25 蘭生客服中心 瀏覽:3138
為能在激烈的市場競爭中取勝,提高機床附加價值功能的集成化正在發(fā)展。代表這一趨勢的就是以一臺機床進行復(fù)合加工和不同方式的加工、作為可達到多品種、小批量生產(chǎn)、不同品種不同產(chǎn)量的生產(chǎn)時代的王牌而顯露頭角的復(fù)合加工機床。原來的加工中心和數(shù)控車床的一半以上將被復(fù)合加工機床替代,預(yù)計可達到能同全部加工中心匹敵的生產(chǎn)、銷售規(guī)模。
變化中的復(fù)合加工機床的概念
現(xiàn)今的制造業(yè)、特別是在機械加工現(xiàn)場,有如下幾個特點。①多品種、小批量生產(chǎn)②縮短交貨期③降低成本④伴隨輕型化、性能復(fù)合化增加了復(fù)雜形狀的產(chǎn)品⑤缺少熟練操作人員和技術(shù)優(yōu)秀人員。為適應(yīng)這種現(xiàn)狀,在激烈的市場競爭中取勝,作為“王牌”的復(fù)合加工機床閃亮登場了。
一臺擁有為加工復(fù)雜形狀的工件而進行數(shù)道工序、不同方式的加工性能的機械稱之為復(fù)合加工機床。為達到同樣目的,也有將控制坐標多軸化、擴大加工功能、多機能化的使用方法。總之是用工序集成的方法提高生產(chǎn)效率,提高機床的附加價值。于是,這里就把前者的在一臺機械內(nèi)實現(xiàn)不同品種加工的機床和后者的多坐標控制機床兩者通稱為復(fù)合加工機床。
復(fù)合加工機床具有的功能是隨著時代的變化而變化的。過去曾有將加工中心稱為復(fù)合加工機床的時期,但因工具交換加工的品種受到限制,而且也走不出切削加工的領(lǐng)域,現(xiàn)在已經(jīng)不再將一般的加工中心稱之為復(fù)合加工機床了。同樣,現(xiàn)在的復(fù)合加工機床不再被稱為復(fù)合加工機床的時代也可能不遠了。
復(fù)合加工機床的開發(fā)、生產(chǎn)在不斷得到推進,特別是最近具有將車削功能和回轉(zhuǎn)切削功能合并起來的機床的銷售臺數(shù)迅速增加,今后可望達到與加工中心相匹敵的生產(chǎn)和銷售規(guī)模。
當初,日本的復(fù)合加工機床是以車床為基礎(chǔ),加上銑加工功能并予以強化的。這是因為幾乎所有車床加工的工件都要進行二次銑加工和孔加工。當初開發(fā)復(fù)合加工機床就是以合成這些加工工序為目的。
但是最近的復(fù)合加工機床從原來的以車削加工為主,變成以銑加工為主體,代替加工中心使用的情況多了起來。
七十年代末開始出現(xiàn)
復(fù)合加工機床出現(xiàn)在日本市場的時間是迎來數(shù)控機床生產(chǎn)鼎盛期的1970年代末期到1980年代初期。
日立精機公司于1979年公開的復(fù)合數(shù)控車床5LC具有銑加工用的主軸和Y軸、ATC(自動工具交換裝置)、車床主軸的分度功能等,是構(gòu)筑了復(fù)合加工機床風格的先進產(chǎn)品。
在同一時期,山崎馬扎克公司發(fā)表了稱之為當前復(fù)合加工機床基礎(chǔ)的帶銑加工功能的CNC車床。該公司于1983年開始銷售成為現(xiàn)在的復(fù)合加工機床原型的帶ATC(自動工具交換裝置)裝置的CNC復(fù)合車床slant turn 40ATC milcenter。
在歐洲,1995年EMAG公司開發(fā)出了頂部主軸型式的立式車床(也稱為倒立式車床)。這是可將工件裝到主軸上、將送料裝置、測量功能統(tǒng)合起來操作的復(fù)合加工機床,具有良好的排屑功能,作為符合干式切削結(jié)構(gòu)的“響應(yīng)環(huán)保要求的機床”而引人矚目。最近其加工范圍進一步擴展,可加工較重的工件。 此外,現(xiàn)在也開發(fā)出可進行粗加工到復(fù)雜形狀加工的車削加工中心。
復(fù)合加工機床的種類
1.以車削加工為主體
以車削加工為主體的復(fù)合加工機床是車削中心。車削中心以車加工為起點,在刀架上配置車床用工具和可進行銑加工的回轉(zhuǎn)工具,可以對圓筒形工件和棒形工件施行溝槽加工以及平面加工。最近,又出現(xiàn)雙主軸頭方式,通過交替方法可以不用卸下工件將另一端進行加工。
當前車削加工零部件的70%需要進行兩道工序以上的加工,作為將這些零部件高效、高品質(zhì)加工,在車削加工的同時、同位置的加工技術(shù)有以下三點。
(a)內(nèi)、外加工集成化:一次(表面)及第二次(內(nèi)面)加工的各項功能輸入于機床內(nèi)的一次/二次加工機床。
(b)加工復(fù)合化:車削加工加上銑加工、磨削加工等各項功能均具備于機床內(nèi)的工序集成加工機床。
(c)智能化:將儲藏、搬運、加工在機床內(nèi)存化,可以進行工件識別、對工件控制把握、適應(yīng)控制、信息網(wǎng)絡(luò)化等,是采用了最新監(jiān)測技術(shù)的單元加工機床。
加工中心多坐標化
(a)五坐標控制:在X、Y、Z三個坐標控制的基礎(chǔ)上,為能變化工具的方向、在進給軸周邊的特定角度設(shè)定回轉(zhuǎn)位置開發(fā)出的產(chǎn)品是五坐標加工機床。
五坐標加工機床有如下兩種使用方法:(1)回轉(zhuǎn)控制軸使用分度,加工件傾斜地對象刀具,在這種狀態(tài)下進行三坐標控制的加工。(2)將所有的控制軸同時使用、連續(xù)動作,這叫做五軸聯(lián)動,可對葉輪等呈突出形狀的曲面形狀工件進行加工。
五坐標聯(lián)動加工機床的特點有很多:A、可以避開切削速度為零的條件B、可縮短刀具長度C:可加工不重新裝卸就不能進行加工的呈突出形狀的工件,F(xiàn)在,飛機行業(yè)、金屬模具行業(yè)等對這種設(shè)備的需求正在增加。
(b)六坐標控制
銑系列加工機床因采用多軸控制,不僅可進行復(fù)雜形狀的加工,還可以進行復(fù)合加工。例如有棱角的形狀或四角形的孔等,過去因不改變工序就不能再加工,一般都是換于放電加工機床上再處理的,F(xiàn)在用鑿子樣的刀具代替了回轉(zhuǎn)刀具,在采用六坐標控制的同時進行搖動切削加工,這就使得一臺設(shè)備可以完成工件的加工,精度和效率也得到了提高。
使用非回轉(zhuǎn)式刀具,就必須控制主軸周圍的回轉(zhuǎn)位置,這就需要采用六坐標控制。在提高效率方面,因六坐標控制加工使用了非回轉(zhuǎn)刀具,切削速度和進給速度達到了一致,這就解決了不能以提高主軸轉(zhuǎn)速進行高速加工、回轉(zhuǎn)刀具不能作到的形狀和部位的加工問題。也使不用改變工序、一次裝卡完成全部切削加工成為可能! (c)磨削加工主體
對于磨床的多軸化,過去在無心磨床等產(chǎn)品方面的作業(yè)工序上如何實現(xiàn)自動化而下的功夫比較多。正在開發(fā)的還有以一臺機床完成內(nèi)圓、外圓、端面磨削的產(chǎn)品。隨著數(shù)控裝置的高速化,磨床的復(fù)合化功能也在推進。如歐洲廠家正在普通的萬能磨床上設(shè)法加上螺紋磨削和花鍵磨削功能,即在搞磨削復(fù)合加工機床的開發(fā)。
不同形式加工的復(fù)合化
作為根據(jù)不同原理進行各種加工的復(fù)合加工,還有把切削加工和精加工的磨削、研磨加工組合到一起、為能在加工后進行熱處理及結(jié)合、切斷等,配置上激光功能、及可同時進行加工和組裝的產(chǎn)品等。
正在開發(fā)的產(chǎn)品還有,把車削功能和銑加工功能及至齒輪加工功能都整合到一起的、獨自的復(fù)合加工機;作為與激光的復(fù)合化,把車削加工功能和激光淬火功能統(tǒng)合在一起的復(fù)合車床。歐洲還在開發(fā)的新品種有,把機械方面的銑加工功能和用激光的三次元加工功能統(tǒng)合起來的復(fù)合加工機床。
帶來各種好處
用復(fù)合加工機床進行零部件生產(chǎn)的最大特征是,把需要幾臺不同機床的加工統(tǒng)合到一起,以一臺復(fù)合加工機可將工序較容易地集成起來。并帶來如下好處:
、偬岣呱a(chǎn)效率:復(fù)合加工機床可以通過一次性工具裝卡,完成過去需要幾臺不同的機床所搞的加工,這樣加工的整個工時和加工時間都會得到減少。過去就有通過集成工序達到合理化的想法。如左右都配置主軸的、以相對面的兩個主軸連續(xù)進行第一道和第二道工序加工就是一例。當然批量生產(chǎn)各方面效果會更好,對于多品種、少批量生產(chǎn)來說,復(fù)合加工機床還是有利的。
、跍p少程序:因作到了以一臺設(shè)備完成加工不再需要從一個工序到另一工序的轉(zhuǎn)換,也省略了6次轉(zhuǎn)換時對工件的裝卡、拆卸。
、郾3指呔龋河捎跓o需將工件再次裝卡,不必在意定位問題,使精度容易得到保持。
④節(jié)省能源、降低成本:與需要購買幾臺不同的設(shè)備進行加工相比,一臺復(fù)合機是很合適的。與開動幾臺設(shè)備相比,能源也得到節(jié)省,因減少了電力的使用而使運行成本得以降低。
、莨(jié)省空間:不再需要有專機功能的數(shù)臺加設(shè)備,可因此而節(jié)省現(xiàn)場空間--等等。
解決各種問題
復(fù)合加工機床的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜起來。由于不斷增加的功能和加工內(nèi)容使得加工、震動及至發(fā)熱等情況各有不同,這就要求機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計能夠跟得上各自不同的情況。而且復(fù)合加工機床需要在保持能夠發(fā)揮其性能的同時,在結(jié)構(gòu)和價格方面達到較易被接受的水平。這樣,才可使復(fù)合加工的運用技術(shù)充分發(fā)揮出來。
此外,圍繞著復(fù)合加工機床的“課題”,大致分為以下幾個方面。
、偈袌霆M小化:過去需要兩臺或三臺設(shè)備完成的一系列加工,現(xiàn)在僅一臺設(shè)備就可以完成,這對于機床生產(chǎn)廠家來說即使這一臺的價格是原來設(shè)備的1.5倍,仍然免不掉市場將會狹小化的擔心。當然,由于復(fù)合加工機床的出現(xiàn),過去一些做不到的加工領(lǐng)域現(xiàn)在也能夠深入,也因此得到了新的市場。
、陔S著機床的復(fù)雜化以及特殊附件的多樣化,維修保養(yǎng)就繁雜起來:隨著機械結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜,維護保養(yǎng)和發(fā)生故障時的對應(yīng)措施也繁雜起來。維修保養(yǎng)的部件和過去通用型設(shè)備相比有根本的不同,如是海外銷售維修就更加麻煩。因此而出現(xiàn)了要求確立新的售后服務(wù)體制的呼聲。
、劬幊虖(fù)雜化:需要避開刀具和工件的干擾、實現(xiàn)高精度控制及要作復(fù)雜的控制處理等,勢必使得編程復(fù)雜、龐大起來,這就需要在高速化的演算處理和作業(yè)順序簡單化方面下功夫。還有,如此高性能的機床,也由于是智能化的,要能夠讓操作人員使用操作方便。
、芗訌姺⻊(wù)和維護保養(yǎng):這一點和②是相關(guān)聯(lián)的,今后將會更加要求降低成本、提高效率,設(shè)備24小時連續(xù)運轉(zhuǎn)等也將會增加。這樣,24小時的不間斷服務(wù)和遠距離診斷就會成為常識,會需要迅速、準確的維修服務(wù)。
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