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CNC万能工具磨床新技术

  近年来,工具行业正逐步由大批量生产标准刀具的模式向小批量生产多品种特殊刀具的模式转换。如何快速稳定地向市场提供用户需要的特殊刀具已经成为摆在工具厂家面前的重要课题。业内领先的便是二十年前就开始研发CNC工具磨床的总部设在澳大利亚墨尔本市的ANCA(安卡)(暂不可见)公司。

  安卡公司生产的工具磨床有5种类型:即生产用的TX7型,重磨用的RGT型,螺纹加工用的TapX型,刀片加工用的SBG型,冲压工具用的PGX型。这里介绍业绩最好的TX7型工具磨床。

  安卡公司开发的5轴联动+4轴可控CNC TX7万能工具磨床的床身采用该公司开发的高树脂混凝土,其优良的减震性能相当于铸铁床身的9倍。根据三维CAD设计的机床空间宽大,主轴前端接近立柱旋转的机械中心位置,这种主轴结构在任意半径下都能够达到高精度磨削,机床基本参数见表1。

  表1 TX7型机床基本参数

  刀具最大长度:300mm(最大切削刃长度250mm)

  刀具最大直径:200mm

  刀具最大重量:25kg

  砂轮轴电机功率:18kW(24HP)(内置式电机)

  砂轮芯轴:Big-plus BT40

  砂轮组件数量:2个

  机床重量:7500kg

  操作性强、生产效率高的TX7主要功能如下

  (1)所有轴均采用直接驱动

  一般NC工具磨床的砂轮主轴或直线运动的轴都是借助皮带由电机驱动,转轴由齿轮传动。而安卡公司产品的主轴、直线运动轴和旋转轴完全采用直驱方式,去除了所有皮带和齿轮。在这一领域安卡公司居领先地位。

  (2)MPG式进给

  使用手动脉冲发生器,操作工可对NC控制的动作进行快速安全的程序检测。运用这项功能,操作工能够进行简单的输入、输出及安全快速地设置程序,从而缩短调整时间。

  (3)砂轮自动更换功能

  两组砂轮(每组包括4个砂轮及冷却装置)可在4s内同时更换。为提高精度,砂轮心轴采用大昭和精工机械公司的夹紧系统。每个砂轮均可调整冷却液导管,新砂轮和冷却液导管的调整在2min内完成。

  (4)Big Plus砂轮夹紧系统

  采用大昭和精工机械公司的专利产品——Big Plus砂轮夹紧系统,由于锥面和端面可两面接触,从而保证了高精度。砂轮组件的准确夹紧提高了刀具的精度和性能。这样,既充分提高了砂轮本身的加工能力又延长了砂轮的使用寿命。

  (5)高速工件轴

  高速工件轴(3000r/min)一次安装就能进行外圆磨削,也可以一次性安装制造阶梯钻。工件轴还可安装性能卓越的修正装置,进行高效、高精度地修正加工。这个选购的修正装置可以在长时间加工中保持工具质量的一致性。

  (6)Toolroom软件

  安卡公司作为NC工具磨床软件技术的领头羊,现市场销售的软件有iGrind、iBurr、iProfile、CIM3D及iFlute,其软件技术至今经久不衰的原因有两个:通用性和柔性化。(7)提高加工精度的功能

  安卡公司开发并向市场提供了许多能够达到更佳加工精度的产品,这里介绍两例。

  ①iView刀具测量系统在磨削圣诞树铣刀等刀具时,廓形精度要求很高。安卡公司开发的精巧iView高速摄像机能够在夹紧状态下进行测量,可安装在任意X级CNC工具磨床上,并在几分钟内对刀具进行准确测定。iView相机与软件程序组合可进行以下测定:刀具轮廓(端铣刀、球头铣刀、R圆角立铣刀)、刀具直径、3点定角度、3点定半径。

  iView高速摄像机的特点是可以不从磨床上卸下便进行刀具的测定,对于加工节拍较长的刀具或测量后需要修正进行再次磨削的刀具效果十分明显。另外,它可以将简易测定用的5μm公差带显示在屏幕上。iView还具备测定数据的保存、传送、自动制作报告和打印等功能。由于能在刀具磨削状态下进行测量以及iView相机的精确安装,从而保证了高精度的测量。采用300倍的高精密摄像机可测定到2μm。

  ②微调夹头系统(MACS)

  MACS(正在申请专利)是安卡公司自行设计的高精度夹头系统。它能够修正及消除轴向和径向跳动,控制50mm处的跳动在3μm以下,使自动和手动上料的跳动控制在最小范围内。可夹持的直径范围为2~27mm,能与TX7修正器并用。

  (8)自动上下料

  为了提高生产率,TX7配置了以下各种供选用的自动上下料装置,装置设计在机床背面,可选购配装。

  ①单个料盘自动装载

  托盘容量:刀具直径25mm以上为40件,刀具直径3~16mm为220件。货盘装载的负荷循环时间为16s。该机的自动生产软件可一次磨削不同形状的刀具。

  ②5个料盘自动装载

  基本参数与单张料盘自动装载相同。料盘容量为1100件。

  ③机器人自动装载

  负荷循环时间为10s,特点是人性化的程序系统、简洁的设计和拟人化的工作原理。

  TX7的独特应用

  (1)圣诞树铣刀的磨削

  加工圣诞树铣刀偏心沟槽时,不同的螺旋沟槽需要不同廓形的砂轮。如何达到螺旋面上所要求的廓形是加工难点。

  为满足这一要求,安卡公司开发了一种特殊的应用软件和加工处理程序,使用标准R形砂轮,沿螺旋沟槽进行偏心沟槽的廓形加工。

  采用测定沟槽形状的软件对廓形的断面进行测定,准确定出廓形加工点的沟槽,从而判断加工点的准确位置。处理程序对每一个沟槽进行测定,保证了各面的精度。需要的廓形从DXF文件中导入,砂轮组件必须进行正确的挑选。砂轮形状尤其是圆弧半径的准确测定非常重要。

  (2)高速磨沟的“FASTgrind”磨削技术

  一直以来,高速钢钻头都使用氧化铝或CBN砂轮,用多台机床生产,从原材料到完成钻头的生产过程是半自动及手动控制的,钻头品种变化时,机床重新设置困难、繁琐,且多台专用机床的投资使产品成本大幅度提高,所以只有极少数企业能够装备齐全。

  为解决这一难题,安卡公司与赛特·高拜因公司(Sain-Gobain)合作开发了一项生产高速钢钻头的“FASTgrind”新型磨削技术,其优点在于投资少、适应性强。这种高效率的高速钢钻头和丝锥的磨削技术已不仅仅用在批量生产上。

  “FASTgrind”磨削技术是建立在ANCA TX7 CNC工具磨床和NortonAbrasives公司生产的“Aulos砂轮”基础上的。过去,只有CBN砂轮能在CNC普通磨床上满足高速钢钻头的生产,砂轮很难修正。在进给速度方面,很多CNC磨床也出现过问题。赛特·高拜因公司的Aulos砂轮就是针对这些缺陷研发出来的高性能新型CBN砂轮。已获得专利的超长形状砂轮比陶瓷磨料砂轮大大增加了磨削的柔性,侧面带有的沟槽允许砂轮以远远超过CBN砂轮的速度加工沟槽。TX7与Norton Aulos砂轮的组合使传统方式做不到的超短时间内的调整成为可能。


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