车铣复合加工中心的效率和质量

国际金属加工网 2016年11月22日

在市场经济的浪潮下,所有的企业都在追求效益,因此人们更多地把注意力集中在加工效率上,目前流行的高速加工被普遍认为是提高加工效率的有效手段之一;在众多的展会上,人们可以看到各种各样的高速加工设备,可谓是风光无限;高速加工带给人们的最直观的感受是主轴转数和切削速度的提高,加工时间明显缩短;但是从企业获利的角度来看,高速加工并不适合所有的企业;因为风光无限的外表下面,需要有一个庞大的开支来支撑。高速加工设备的投入不仅仅是设备本身,同时还包括机床维护和使用成本,这些都远远高于普通设备。最明显的就是刀具、冷却介质等常规耗材的高成本;此外,机床的维修成本,意外损耗等,都会给他的拥有者带来瞠目结舌的“意外惊喜”。这些原因致使很多高速加工设备最终都被当成了常规设备使用,失去了它应有的价值和功能。实际上,高速加工只适用于产品附加值高、技术水平先进的少数企业。

其实在提高加工效率方面,高速加工只是手段之一;在上世纪末期高速加工设备所必需的直线电机、电主轴、刀具耐久性方面取得了一些技术上的突破,使得高速加工得以快速发展至今。其实我们还有一条路走,就是通过提高机床功率或增加刀具负载的方法,来提高材料去除率,我们称之为“强力切削”;机床的功率提升不是大问题,机床结构的刚性和刀具的耐久性是最大的瓶颈。但是我们在有限的条件下,通过机床结构设计优化、合理的刀具选择以及工艺方案的优化,充分发挥机床的性能,也可以有效地提高加工的效率,是目前最经济有效的方法。

复合加工是加工方式发展的另外一个方向,最常见的是车铣复合加工、镗铣加工,在理论上它可以节省很多的工艺准备时间和简化工艺流程,是提高产品质量和生产效率的有效手段。但是此类设备价格相对较高。

以上的几种加工方式都是为了提高加工效率,其实,提高加工效率不仅仅体现在设备应用方面,在刀量具、工装夹具的应用方面,我们也可以找出提高效率的方法。在这些方法得以应用的加工领域中,我们把他们统称为“高效加工”。

下面我们以车铣复合设备的应用为例,探讨一下如何充分发挥设备的效率。设备的效率能否得到充分的发挥,是企业能否获利的决定性因素。这里我们从质和量这两个角度来看,一方面由于采用了有效的数控程序控制,使产品的一致性得到保障,将人为因素的影响降到最低,产品的精度可均匀分布在公差带范围内;另一方面,由于减化了工艺流程,避免了重复装夹的误差,从而提高了产品的质量。在大批量的产品加工中,此类设备的优势在于生产效率和稳定的产品质量;在小批量的产品加工中,体现在设备的灵活性和超高的产品质量。那么此类设备的应用中,重点在于产品质量和加工效率。我们通过车铣复合加工中的一些实例来给大家一些直观的感受。

这是一个典型的接头类零件,内外形都需要加工,而且批量非常大,如果在车铣复合设备上完成这个零件的加工,无论从效率还是质量上都是最佳的选择。选择合理的加工方案和刀具再配一套自动进料机构,单件加工时间甚至可以用秒来计算,其生产效率在常规工艺安排上根本无法想象。

这是一种复合程度更高的设备,双刀架的结构设置,使得加工效率大大提高,那么如何有效地利用两个刀架,使之相互配合,缩短加工时间,是这类设备在实际应用中的主要课题之一。此外,上刀塔与C轴的联动,也可以完成五座标联动加工,这些都可以在CAM软件中得以有效地解决。对于数百万的设备投入,CAM软件这个必备的工具往往被忽略。

双主轴的设备可以实现零件的自动翻面加工,正反两面的同轴度可由机床精度来保证,既减少了重复装卡的准备时间,又可以保证零件的精度,尤其是批量生产的零件,零件的一致性可以得到很好的保证,加工误差很容易控制在指定范围内。

通过上面的三个例子,我们可以看到,车铣复合设备可以有效地提高产品质量和加工的效率。但是,只有高效的设备,没有有效的工具和手段来驱动它,也是枉然。这里有两点感受,一是合理的刀具选择和有效的刀具管理体系是高效加工的基础保障,二是CAM平台的支持是高效加工必不可少的条件。无论是在高速加工、强力切削还是复合加工中,刀具是我们永远的重要议题。


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