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台灣車銑複合機床采用的一些技術指導方針

發布日期: 2018-04-20
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   台灣車銑複合機床的五軸頭可以說是車銑複合機床的心髒。由於車銑複合機床的形式很多,五軸頭的形式也多種多樣。車銑五軸頭不但要像鏜銑主軸一樣,除具有銑、鑽、攻絲、鏜等功能,還具備車的功能,即實現刀具動力主軸定向停車、鎖緊。台灣車銑複合機床區別於鏜銑五軸頭的一個標誌。它比鏜銑五軸頭更複雜,技術含量更高。下麵就車銑五軸頭的幾項關鍵技術加以論述。
  複合加工是加工方式發展的一個重要方向,zui常見的是車銑複合加工,在理論上它可以節省很多的工藝準備時間和簡化工藝流程,是提高產品質量和生產效率的有效手段。下圖是一個車銑複合加工的範例零件,傳統工藝是車加工完成後,再轉到銑床進行銑加工,如果在車銑複合設備上完成這個零件的加工,無論從效率還是質量上都是的選擇。
  車削中心設備是在數控車床上基礎上增加動力刀頭,同時車床的主軸能轉換成C軸,以便通過車床的XZ軸和C軸聯動插補完成銑削加工,傳統工藝由於車銑工序的重複裝夾導致加工誤差,車銑複合加工因為不需要轉到銑床加工,這樣大大縮短了生產過程,工件越複雜,它相對傳統工序分散的生產方法的優勢就越明顯,由於零件在整個加工過程中隻有一次裝卡即可完成所有工序,零件加工精度更容易包證。
  車銑複合機床的發展,也對CAM軟件提出了更多的要求,複雜的車銑複合設備用傳統的手工編程是很難實現的,並且效率很低。
  動力主軸鎖緊是車銑五軸頭的一個特殊要求。在車削過程中,車刀是非旋轉刀具,且需保證準確的中心高,要求動力主軸限製原有的旋轉自由度,實現準確定向停止。由於車削過程中主軸受力較大,限製旋轉自由度的力相應很大,這種限製隻有通過機械方式實現,而任何一種機械式結構都會不可避免地產生超定位。
  目前常見的鎖緊機構為三齒盤。由於三齒盤結構在軸向和徑向同時定位,限製了六個自由度,而原有主軸已限製了五個自由度,這樣就有五個自由度超定位。其優點是可以獲得非常好的剛度,但對零件加工精度、零件裝配精度的要求就會大幅度提高,給零件製造、裝配都提出了更高的要求。三齒盤鎖緊機構在車銑五軸頭中的位置對加工性能有很大影響,通常有兩種形式。台灣車銑複合機床一種是裝在主軸前軸承的前端。這樣鎖緊位置離車削受力點近,對重切和震切非常有利;另外三齒盤的液壓夾緊機構有消振作用,對長刀杆切削有利。另一種是裝在主軸前軸承的後端,這種形式在銑削時,刀具受力點距主軸前軸承的距離短,有利於銑削,對提高鏜、銑削剛度,提高表麵加工質量十分有利。
  三齒盤裝在主軸前軸承前端,裝配相對容易;三齒盤裝在主軸前軸承後端,裝配難度較大,且不利於維護。一般實現主軸定向的角度認別機構因其體積大,不能用於車銑五軸頭。
  車銑複合機床都帶有一個自動換刀機構。由於車銑五軸頭主軸比一般鏜銑主軸短,而一般鬆夾刀機構均較長,這就給鬆夾刀機構設計帶來難度。此外鬆夾刀機構的鬆夾力一般在1300kN以上,且是瞬間動作,衝擊力很大,對主軸軸承有損害。如何使主軸軸承不受衝擊,而且在一個有限的空間內實現鬆夾刀,是車銑五軸頭的另一個難題。
  油、水、氣通道車銑五軸頭要求有主軸定向鬆夾,刀具鬆夾外冷卻、內冷卻和氣密封、自動潤滑,要有八個以上油、水、氣通道。相關的執行元件要有檢測,需要有6~9個電線組,油、水、氣和電大的區別。一般銑削五軸頭隻需任意角度連續旋轉,而車銑五軸頭除了需要任意角度連續旋轉外,還需要有限角度鎖緊、任意角度鎖緊。任意角度連續旋轉是加工連續曲麵的要求,技術關鍵是傳動鏈消隙和具有足夠的轉矩。
  固定角度鎖緊是為了滿足加工角度平麵或定向結構的要求。由於B軸轉動鏈很難做到無隙,即使做到傳動剛度也不夠。為了能實現有限角度強力切削,台灣車銑複合機床一般采用定向三齒盤鎖緊。這種鎖緊方式可實現高剛度。
  任意角度鎖緊是為了實現任意角度定向加工要求而設計的。由於三齒盤結構隻能實現有限角度鎖緊,任意角度的鎖緊必須用其他方式來實現,其鎖緊方式各個生產廠家則均有自己的訣竅。
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