直線換刀裝置＋加工速度更快
時間:2011-05-30 08:39:23 來源:未知
當LiCONMT公司(Laupheim, Germany, Ann Arbor, MI)管理總監(jiān)Winfried Benz先生敘述該公司為其客戶(大眾汽車是其一個主要客戶)提供的各種零件(黑色金屬和有色金屬)的生產(chǎn)系統(tǒng)和加工機床時，顯然非常關(guān)注高的正常運行時間。當加工設(shè)備每年生產(chǎn)產(chǎn)出10萬到200萬個零件時，無論哪種機床，其主軸不能切削金屬時都是在浪費時間。所以LiCONMT公司開發(fā)了一種叫做“直線換刀裝置”(LTC)的機床模塊，可使換刀時間縮短到一秒以內(nèi)。是的，比一秒還短。
這并不僅僅只是在機械結(jié)構(gòu)的層面上進行推測，更是建立在高產(chǎn)量生產(chǎn)時對快速加工的重新思考。經(jīng)LiCONMT公司的工程師計算，在典型的生產(chǎn)加工工序中，給定刀具的切削加工周期約為3秒鐘。此外，他們也已確定，加工某一零件使用的刀具數(shù)量不會超過20把。所以他們?nèi)〈藱C床供應(yīng)商經(jīng)常使用的方法——可在3秒鐘內(nèi)將刀具換進和換出主軸，而是已經(jīng)做到了從根本上消除自動換刀——這無疑比一秒鐘時間換刀更令人驚訝。在這里，“換刀”意味著使用另一種刀具。其他刀具可非常合適地安裝在作為LTC的一部分的主軸前端。
根本上，每臺具有四到六個CNC主軸的機床皆由一個15千瓦的標準規(guī)格馬達提供動力。四軸機床主軸標準轉(zhuǎn)速最高可達每分鐘10000轉(zhuǎn)；六軸機床則可達每分鐘15000轉(zhuǎn)。每個主軸中心的間距為160mm，刀具最大直徑為125mm，四軸機床的工作行程為400×400×630 mm；六軸機床則為600×600×800mm；定位精度和重復(fù)精度分別為0.01mm和0.005 mm?？焖龠M給速度可達每分鐘60m。
更快速加工的方法是把一系列的LTC(可提供四軸和六軸的配置)排成一直線，其中每臺機床配備的刀具只用來完成有限數(shù)量的工序，這與以加工中心為基礎(chǔ)組成的生產(chǎn)線(并行加工)不同，那中間的單一機床通常都要完成一個零件所有的加工工序。因此在LTC系統(tǒng)上的加工情形是：固定在爪盤(能將零件定位從而進行五軸加工)上的零件能在串聯(lián)的機床上進行切削加工，而換刀時間僅為0.8秒，這意味著可讓另一個裝有刀具的主軸進行加工而不需要把分散的刀具從換刀裝置換到主軸上。這是一種串聯(lián)加工的方法。
Benz先生承認，如果將LTC與加工中心做簡單比較的話，LTC的加工方法速度雖然較快，但價格卻要更昂貴一些。但是他評論說，“價格并不能說明一切”，并指出更需要考慮的是“運作的全部成本”。換句話說，如果可以將零件以快得多的速度生產(chǎn)(舉例來說，加工生產(chǎn)鋁合金轉(zhuǎn)向節(jié)，用加工中心需要143秒加工完成，而如果使用三臺集成在一起的六軸LTC機床并配以一部零件傳送裝置的話，則能將加工時間縮短到45秒)，那么該投資就非常值得。Benz先生補充道，“我們的機床非常適用于勞動力成本較高的地區(qū)。”這意味著使用它們的前提條件是：機床和設(shè)備必須具有極高的生產(chǎn)率。
Toyoda變得更快
通過將高主軸轉(zhuǎn)速(15000r/min)和極短的非切削時間(主軸加速/減速速率：2.3秒；進給速度：2362in./min，加速度1g)相結(jié)合，豐田工機美國公司(Arlington Heights, IL)生產(chǎn)的FH-S臥式加工中心系列據(jù)說能將整個生產(chǎn)周期最多縮短30%。Fanuc 30i CNC系統(tǒng)能提供工業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)接口，所以PLC、PC和傳感器能容易地和機床聯(lián)網(wǎng)。
Mazak的高產(chǎn)量車削中心
該車削中心稱作IVS 300，是“變頻立式主軸”的簡稱。這款由Mazak公司(Florence, KY)生產(chǎn)的車床具有一個35馬力集成主軸電機驅(qū)動的12英寸卡盤。該機床提供X向2363ipm、Z向1771ipm的快速進給，刀塔轉(zhuǎn)位時間0.2秒/步。所有這些功能都有助于快速加工。為確保機床長時間維持切削精度，當系統(tǒng)溫度升高時，機床的滑板和主軸上都具有滾珠絲杠芯部降溫和冷卻功能的裝置。#p#分頁標題#e#
來自Sandvik更快的銑削
山特維克可樂滿(Fair Lawn, NJ)提供的CoroMill 210系列銑刀設(shè)計用于插銑和高速平面銑削。其特點是高進給、軸向小切深的切向進刀具有一個10°的切入角。CoroMill 300系列銑刀已經(jīng)補充了有利于高速加工獲得高生產(chǎn)率的超密齒銑刀。
來自Mori的快速與長時間連續(xù)加工
來自森精機美國公司(Irving, TX)的NH5000臥式加工中心擁有一個確保主軸轉(zhuǎn)速每分鐘14000轉(zhuǎn)的30馬力直接驅(qū)動主軸。該機床設(shè)計用于連續(xù)運轉(zhuǎn)(24/7)。它具有1秒的刀－刀換刀時間和總共3.2秒的芯－芯換刀時間。該機床具有一個19.7平方英寸的爪盤，只用6秒即能完成更換。
自動化加工
在西方工業(yè)國家中，自動化系統(tǒng)常被用于補償那些投資和工資水平較高的項目。一個便于與外部或集成的自動化系統(tǒng)連接的接口顯得越來越重要。同時，對自動化系統(tǒng)的要求就產(chǎn)生了對有效的切屑處理、適當?shù)膿Q刀能力、托盤系統(tǒng)以及最重要的對生產(chǎn)環(huán)境區(qū)管理的要求。
自動換刀裝置是所有加工中心的標準設(shè)備，刀庫的容量經(jīng)常略顯不足。所以至少應(yīng)提供具有擴大刀庫容量的換刀裝置以供選擇。
如果水平面上沒有能收集切屑的位置，則為了實現(xiàn)最優(yōu)化的切屑處理要求，就需要一個加工空間以容納落下的切屑，以便對切屑進行自動化處理。根據(jù)要加工的材料類型和應(yīng)用的具體情況，在高速加工時，一般應(yīng)使用壓縮空氣或冷卻液體潤滑脂以及少量的潤滑油進行冷卻和潤滑。機床上應(yīng)安裝必要的冷卻液和潤滑液處理所需的一切裝置，以便對其干凈有效地處理。
