機(jī)床的復(fù)合化發(fā)展
機(jī)床的復(fù)合化發(fā)展
2015-04-20 11:05:40
????? 隨著經(jīng)濟(jì)的全球化，產(chǎn)品的市場競爭日益加劇，這促使企業(yè)不斷縮短產(chǎn)品的創(chuàng)新和開發(fā)周期，提高產(chǎn)品性能、加快產(chǎn)品更新?lián)Q代和增加產(chǎn)品品種。同時(shí)，在生產(chǎn)上積極推行優(yōu)化的生產(chǎn)工藝流程，以便確保產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本和縮短生產(chǎn)周期，增強(qiáng)企業(yè)的競爭力。在這樣的背景下，近幾年來，在金屬加工業(yè)里出現(xiàn)愈來愈多的采用復(fù)合機(jī)床對復(fù)雜工件進(jìn)行綜合加工的明顯趨向。用戶已不需要單純進(jìn)行車削工序的機(jī)床，而要求制造廠家提供除了車削工序外還能實(shí)現(xiàn)像鉆削、銑削、鏜削和磨削等工序的多功能機(jī)床。通過在一臺(tái)機(jī)床上的多種不同加工工藝的集成，實(shí)現(xiàn)工件盡可能在一次裝夾下的綜合加工，由此達(dá)到減少機(jī)床和夾具、免去工件工序間的搬運(yùn)和中間儲(chǔ)存，提高工件加工精度、縮短加工周期以及節(jié)省作業(yè)面積等目的。因此，采用這類復(fù)合機(jī)床對復(fù)雜件進(jìn)行綜合加工，就可以減少設(shè)備投資、降低生產(chǎn)成本、提高加工質(zhì)量和縮短生產(chǎn)周期，由此獲得顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。
?????? 這類復(fù)合機(jī)床采用多軸控制，視機(jī)床的加工任務(wù)而配有轉(zhuǎn)塔刀架，或配有多個(gè)主軸頭，大多還配有刀庫和上下料裝置，機(jī)床調(diào)整一般可通過NC程序來實(shí)現(xiàn)，具有較高的加工柔性。因此，這類復(fù)合機(jī)床特別適合于工件投產(chǎn)批量較少（有時(shí)只有一件）品種又多的中小企業(yè)使用，也可在工件中批量輪番生產(chǎn)中使用，而在大批量生產(chǎn)中使用復(fù)合機(jī)床，主要是為了確保工件較嚴(yán)的加工公差。
?????? 從機(jī)床技術(shù)的發(fā)展歷程看，這類復(fù)合機(jī)床也并非是*近才發(fā)展起來的一種新型機(jī)床。其實(shí)早在二十世紀(jì)50年代末期出現(xiàn)的鏜銑類加工中心就是一種多功能復(fù)合機(jī)床，這類機(jī)床通過換刀就可實(shí)現(xiàn)銑、鉆、鏜和攻絲等多種不同的加工工藝，配備了回轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)和立、臥自動(dòng)轉(zhuǎn)換的擺動(dòng)主軸頭后，又可實(shí)現(xiàn)箱體件的五面綜合加工。繼鏜銑類加工中心之后出現(xiàn)的車削中心，更是一種典型的復(fù)合機(jī)床。而這類車削中心在多軸控制和工藝集成方面的發(fā)展則尤為突出。在這類機(jī)床上，工件軸（C軸）除了可以實(shí)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)外，還可進(jìn)行回轉(zhuǎn)分度。通過配置轉(zhuǎn)塔刀架、固定刀具和旋轉(zhuǎn)刀具可進(jìn)行車、銑、鉆（徑向或軸向）、切螺紋、鉸和滾壓等多種加工工藝。在80年代末期，在這類機(jī)床上已出現(xiàn)配置多個(gè)轉(zhuǎn)塔刀架，有的還配置雙主軸（兩個(gè)C軸），由此進(jìn)一步提高了車削中心的工藝集成度，實(shí)現(xiàn)工件較廣范圍的綜合加工。
?????? 近年來，由于受用戶需求和技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)使復(fù)合機(jī)床出現(xiàn)了迅速發(fā)展的勢頭。鑒于產(chǎn)品市場壽命的不斷縮短和產(chǎn)品更新?lián)Q代的加快，以及產(chǎn)品零件的幾何形狀日趨復(fù)雜和精度要求愈來愈高，對于這類零件的加工，企業(yè)必然要尋求一種新的加工策略，也就是需要在一臺(tái)機(jī)床上通過工藝集成和多軸控制進(jìn)行綜合加工的模式來實(shí)現(xiàn)，由此確保工件的加工精度、縮短工藝流程時(shí)間和降低制造費(fèi)用。而近10年來，由于刀具、驅(qū)動(dòng)和控制技術(shù)領(lǐng)域里的長足進(jìn)步，致使目前眾多的復(fù)合機(jī)床進(jìn)一步提高了工藝集成度（增加了硬車、硬銑、磨削、滾銑齒輪、激光淬火、激光雕刻、激光輔助加工和插補(bǔ)加工等）。
????? 擴(kuò)大了加工柔性（配置多個(gè)轉(zhuǎn)塔刀架和主軸頭，配置B軸或配置刀庫等），同時(shí)通過采用模塊化結(jié)構(gòu)使機(jī)床配置更趨靈活，更易于滿足用戶實(shí)際加工任務(wù)的需求。
????? 目前，市場上*流行的復(fù)合機(jī)床要指車銑中心和車磨中心。在這類機(jī)床上主要加工以棒料件為主的各種復(fù)雜零件。據(jù)報(bào)道，所有車削件有70%是用棒料加工而成的，而有60%的車削件，其銑削加工量約要占到整個(gè)加工量的35%。因此，也就十分自然地使兩種加工工藝集成到一臺(tái)機(jī)床上，形成以車、銑為主體工藝的車銑中心。機(jī)床配有轉(zhuǎn)塔刀架，有的設(shè)有上下兩個(gè)轉(zhuǎn)塔刀架，視加工需要，裝在兩個(gè)刀架上的刀具還可同時(shí)對工件進(jìn)行加工。固定刀具用于車削、切槽、車螺紋和滾壓，驅(qū)動(dòng)（旋轉(zhuǎn)）刀具則用來進(jìn)行銑削、鉆削、攻內(nèi)螺紋和插補(bǔ)加工等。
?????? 有的車銑中心配有背主軸（C2軸），當(dāng)工件在一個(gè)主軸（C1軸）上完成加工后，可自動(dòng)換夾到C2軸上實(shí)現(xiàn)工件的調(diào)頭加工，這樣就可實(shí)現(xiàn)工件的六面加工或全部加工。目前，在車銑中心上軸數(shù)多的達(dá)（9～12）個(gè)，在轉(zhuǎn)塔刀架上一般可實(shí)現(xiàn)X、Y和Z三個(gè)線性軸的移動(dòng)，并設(shè)有B軸，有的還配置了刀庫，通過機(jī)械手實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀，由此使這類車銑中心具有了加工中心的特性。
當(dāng)轉(zhuǎn)塔刀架或刀具主軸頭設(shè)有B軸后，刀具主軸頭可在一定的角度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)回轉(zhuǎn)，如Niles Simmons公司用于曲軸綜合加工的CNC車銑加工中心，其車銑頭可以在 -105°～ +95°范圍內(nèi)回轉(zhuǎn)，這樣，裝在車銑頭上的刀具就可以從所有側(cè)面和任何角度位置對工件進(jìn)行加工。
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