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台灣車銑複合機床的幾項關鍵技術加以論述

發布日期: 2019-10-28
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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。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。
 
  台灣車銑複合機床是用數字信息進行控製的機床。台灣車銑複合機床用數字代碼將刀具相對工件移動的軌跡、速度等信息記錄在程序介質上,送入數控係統,然後經過譯碼和運算,控製機床刀具與工件的相對運動,加工出所需要的工件。台灣車銑複合機床的技術水平高低及其在金屬切削加工機床產量和總擁有量的百分比是衡量一個國家國民經濟發展和工業製造整體水平的重要標誌之一。加工製造企業的效益來自於所有設備的效益,因此,正確的選用、安裝、調試和驗收能否達到預期效果,直接關係到數控機床投入使用後能否實現機床的技術性能指標和使用功能水準。相比較而言,台灣車銑複合機床的的選用要簡單,中、數控機床的選用則難度較大,其主要原因是數控係統的調試比較複雜。
 
  台灣車銑複合機床是利用銑刀旋轉和工件旋轉的合成運動來完成對工件的切削加工,使工件在形狀精度、位置精度、已加工表麵完整性等多方麵達到使用要求的一種先進切削加工方法。車銑複合加工不是單純的將車削和銑削兩種加工手段合並到一個機床上,而是利用車銑合成運動來完成各類表麵加工。台灣車銑複合機床其擁有以下幾個特點:
 
  1、高精度:避免了工序分散的人為、機床誤差;
 
  2、率:有效減少了生產準備時間,提高了機床使用率;
 
  3、減少成本:可實現雙主軸同時工作,減少機床數量,從而更易於規劃生產,節省投資成本和車間占用麵積。
 
  複合加工是加工方式發展的一個重要方向,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。
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