直線換刀裝置＋加工速度更快
時(shí)間:2011-05-30 08:39:23 來源:未知
當(dāng)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(gè)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(jī)床時(shí)，顯然非常關(guān)注高的正常運(yùn)行時(shí)間。當(dāng)加工設(shè)備每年生產(chǎn)產(chǎn)出10萬到200萬個(gè)零件時(shí)，無論哪種機(jī)床，其主軸不能切削金屬時(shí)都是在浪費(fèi)時(shí)間。所以LiCONMT公司開發(fā)了一種叫做“直線換刀裝置”(LTC)的機(jī)床模塊，可使換刀時(shí)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(jī)械結(jié)構(gòu)的層面上進(jìn)行推測，更是建立在高產(chǎn)量生產(chǎn)時(shí)對(duì)快速加工的重新思考。經(jīng)LiCONMT公司的工程師計(jì)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(huì)超過20把。所以他們?nèi)〈藱C(jī)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(jìn)和換出主軸，而是已經(jīng)做到了從根本上消除自動(dòng)換刀——這無疑比一秒鐘時(shí)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(tái)具有四到六個(gè)CNC主軸的機(jī)床皆由一個(gè)15千瓦的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格馬達(dá)提供動(dòng)力。四軸機(jī)床主軸標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速最高可達(dá)每分鐘10000轉(zhuǎn)；六軸機(jī)床則可達(dá)每分鐘15000轉(zhuǎn)。每個(gè)主軸中心的間距為160mm，刀具最大直徑為125mm，四軸機(jī)床的工作行程為400×400×630 mm；六軸機(jī)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。快速進(jìn)給速度可達(dá)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(tái)機(jī)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(jī)床通常都要完成一個(gè)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(jìn)行五軸加工)上的零件能在串聯(lián)的機(jī)床上進(jìn)行切削加工，而換刀時(shí)間僅為0.8秒，這意味著可讓另一個(gè)裝有刀具的主軸進(jìn)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(rèn)，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(jià)格卻要更昂貴一些。但是他評(píng)論說，“價(jià)格并不能說明一切”，并指出更需要考慮的是“運(yùn)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(tái)集成在一起的六軸LTC機(jī)床并配以一部零件傳送裝置的話，則能將加工時(shí)間縮短到45秒)，那么該投資就非常值得。Benz先生補(bǔ)充道，“我們的機(jī)床非常適用于勞動(dòng)力成本較高的地區(qū)?！边@意味著使用它們的前提條件是：機(jī)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(shí)間(主軸加速/減速速率：2.3秒；進(jìn)給速度：2362in./min，加速度1g)相結(jié)合，豐田工機(jī)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(gè)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(jī)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(gè)35馬力集成主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)的12英寸卡盤。該機(jī)床提供X向2363ipm、Z向1771ipm的快速進(jìn)給，刀塔轉(zhuǎn)位時(shí)間0.2秒/步。所有這些功能都有助于快速加工。為確保機(jī)床長時(shí)間維持切削精度，當(dāng)系統(tǒng)溫度升高時(shí)，機(jī)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(biāo)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(jì)用于插銑和高速平面銑削。其特點(diǎn)是高進(jìn)給、軸向小切深的切向進(jìn)刀具有一個(gè)10°的切入角。CoroMill 300系列銑刀已經(jīng)補(bǔ)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(shí)間連續(xù)加工
來自森精機(jī)美國公司(Irving, TX)的NH5000臥式加工中心擁有一個(gè)確保主軸轉(zhuǎn)速每分鐘14000轉(zhuǎn)的30馬力直接驅(qū)動(dòng)主軸。該機(jī)床設(shè)計(jì)用于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)(24/7)。它具有1秒的刀－刀換刀時(shí)間和總共3.2秒的芯－芯換刀時(shí)間。該機(jī)床具有一個(gè)19.7平方英寸的爪盤，只用6秒即能完成更換。
自動(dòng)化加工
在西方工業(yè)國家中，自動(dòng)化系統(tǒng)常被用于補(bǔ)償那些投資和工資水平較高的項(xiàng)目。一個(gè)便于與外部或集成的自動(dòng)化系統(tǒng)連接的接口顯得越來越重要。同時(shí)，對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的要求就產(chǎn)生了對(duì)有效的切屑處理、適當(dāng)?shù)膿Q刀能力、托盤系統(tǒng)以及最重要的對(duì)生產(chǎn)環(huán)境區(qū)管理的要求。
自動(dòng)換刀裝置是所有加工中心的標(biāo)準(zhǔn)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(kuò)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(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的切屑處理要求，就需要一個(gè)加工空間以容納落下的切屑，以便對(duì)切屑進(jìn)行自動(dòng)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(shí)，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(jìn)行冷卻和潤滑。機(jī)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(duì)其干凈有效地處理。
