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车铣中心应用实例简介

随着21世纪的到来,高科技的不断发展,市场需求不断走向个性化、多样化的进程,工业制造业正经历着一场向精密化、智能化、柔性化发展的技术革命,数控加工技术正是这场革命的产物。数控技术的应用不但成为工业化的象征,而且在航空、航天、汽车、轻工、医疗等行业都起着越来越重要的作用,如今数控加工技术的应用水平已成为衡量一个国家、一个企业未来*制造水平的重要标志。
一、数控机床在我公司的应用
我公司是航空发动机燃油附件和液压附件生产厂,是一个典型的机械制造型企业,产品特点是可靠性要求*;在设计上更新快,而且多采用新技术、新材料、新结构;零件结构以中小型壳体类零件和小型精密件为主,零件要求很高的制造精度和表面粗糙度;生产类型属于多品种、小批量。公司为改善落后的生产状况,提高生产能力,自90年代以来,在原有设备的基础上进行了更新改造,陆续配备了几十台数控机床,如车削中心、车铣中心、五轴加工中心、数控磨床以及精密线切割机床等。这些设备的配置及应用不仅大幅度提高了公司的生产能力,同时使公司的工艺技术水平得到了提升,产品质量相对提高,降低了工人的劳动强度,在一定程度上缩短了公司与国内外其它同类企业的差距。
二、生产中的数控复合加工机床
近年来,随着产品的多品种化、小批量化和零部件结构的日趋复杂化,金属切削制造业对机床的加工能力、加工精度、柔性化能力要求日益增加。一般情况下,一个机械零件的生产从毛坯到成品,中间都要经过多种机械加工工艺方法,如车、铣、钻、镗、磨、齿形加工、电加工等,由于不同的工艺方法需要不同的加工设备,将产生不同的加工精度及速度,会直接影响到企业的生产效益和产品质量,因此在机械加工生产中仔细选择加工设备非常重要。
在传统的制造中,一台设备往往只能完成一种工艺方法的加工,如车床只能加工回转体零件,不能对零件进行铣削加工;铣床能很方便地进行铣削加工,而加工回转体零件却比较困难,因此一个零件的制造往往就需要由多种、多台不同的加工设备来完成。这不仅增加了加工工序、加工设备及工序间的调配时间,而且由于重新定位装夹会影响工件加工精度和质量,因此传统的制造设备在一定程度上限制了制造业生产的效率,制约了制造业的发展。
为了提高生产效率,保证加工质量,工艺人员应尽可能多的把一些相似的甚至不同的加工工艺集中到一台或少数几台设备上来实现,由此发展新一类的数控复合加工机床,如车削中心、车铣中心、镗铣加工中心、磨削中心、车磨复合中心等。在这些数控复合加工机床上加工工件,往往通过一次装夹就能完成全部或大部分零件的加工,不仅减少了工件的装夹次数和许多非加工时间,而且提高了零件加工精度和生产效率,同时降低了生产成本,提高了企业的经济效益。因此,应该说数控复合加工机床将机械制造技术提高到了一个新的水平,是数控机床和制造技术的重要发展方向之一。
三、车铣中心的优越性
下面仅以车铣中心为例说明数控复合机床在实际生产中的优越性。
车铣中心是在数控车床基础上发展起来的加工中心,以车削为主要加工方式,同时具备强大的钻、镗、铣、攻丝等加工功能,因此它可用来加工形状很复杂的混合体零件,如空间孔、空间外型等,实现了在一台机床上完成多种不同工艺方法的多工序加工,例如同一台数控车床和一台中小型加工中心的复合加工。车铣中心与普通数控车床相比,有如下优越性:
1、车铣中心不仅具有x轴、z轴,而且还有c轴、y轴和b轴,可实现五轴或五轴以上的控制,可执行四轴或四轴以上的多轴联动加工。
2、车铣中心配置有刀库,刀库容量多为20、40或80把不等,工作时通过机械手实现自动换刀,由此可减少非生产性辅助时间。
3、车铣中心机床工作时刀具的更换全部在刀具库中进行,刀具主轴只安装一把工作刀具,这样可以有效地避免类似普通数控车床盘式刀塔易发生的刀具与工件或卡具碰撞的危险。
4、由于车铣中心集多道工序乃至多种工艺于一身(有的车铣中心可完成铣齿轮、激光加工或淬火的工作),工件一次装夹后便可在车铣中心上完成全部或大部分加工,大幅度地提高了加工精度和生产效率。
四、加工实例
不同的设备选型决定了不同的工艺过程编排,下面说明数控车床、车削中心、车铣中心三种既相近又有差异的设备选型及加工工艺过程编排分析。
1、零件加工部位分析
小型壳体类零件设计图技术要求及主要加工内容如下:
1)径向的外圆、外槽、台阶孔、内螺纹、退刀槽、倒角等;
2)外形凸起部分的外形、台阶孔、倒角;
3)ф6斜孔、9-ф1周向孔、4-ф1.5斜孔;
4)形位公差要求:跳动0.02mm、0.03mm、垂直度0.02mm;
5)内孔ф24+0.033粗糙度为ra0.8um,其余处粗糙度分别为ra1.6um、ra3.2um、ra6.3um。
2、用普通数控车床进行加工
普通数控车床与普通车床一样,一般能完成外圆柱面、圆锥面、球面、螺纹以及内孔等旋转表面的加工,图中外形凸起部分的外形、台阶孔以及ф6斜孔、9-ф1周向孔、4-ф1.5斜孔还需要安排铣床、钻床等加工工序,另外还需要制造几套卡具,才能完成全部零件的加工,所以用普通的数控车床加工该壳体工序长并且需要多套工装卡具。
3、用车削中心进行加工
大多数车削中心是在普通数控车床的基础上,增加了c轴(工件旋转控制轴)和铣削动力头,可实现三轴联动加工,因此车削中心的加工功能比普通数控车床在一定程度上得到了增强,除可以加工普通数控车床的加工内容以外,还可以进行径向和轴向平面铣削、凸轮铣削以及中心线不在零件回转中心的轴向孔和径向孔的钻削、攻丝等加工。
壳体在车削中心上可以一次装卡完成外圆、外槽、台阶孔、内螺纹、退刀槽、倒角以及外形凸起部分的台阶孔、外型、倒角及9-ф1周向孔等的加工,加工范围得到了扩展,但是ф6斜孔、4-ф1.5斜孔则难以完成。这是因为车削中心的结构形式限制了它加工能力的继续扩展,它没有b轴,难以实现斜孔的加工;它没有刀库和独立的铣头,其盘式刀塔限制了装刀数量,而且不工作的刀具与工作的卡具易发生碰撞。
4、用车铣中心进行加工
采用车铣中心加工图2的壳体零件,可以通过b轴加工ф6斜孔、4-ф1.5斜孔,可一次定位安装完成设计图要求的全部加工内容,如果仅从工序集中、节省工装卡具、提高加工质量等方面考虑,不难看出选择车铣中心是*方案。
此零件只是一个zui简单的小型壳体类零件,车铣中心功能强大、技术*,但操作技术复杂、价格昂贵,因此各企业应该对所加工零件的工艺和工序进行深入的技术分析,根据加工需要以及经济核算再确定是否添置。
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