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为加工车间带来强大优势的5轴联动机床
newmaker    来源:MM《现代制造》
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采用5轴联动加工机床,优化刀具的长度、提高机床的精度和加工能力是十分关键的。

Tom Mullen先生于1978年创建了TNT EDM机床公司(设立在密执安州的Plymouth地区),当时的公司建筑面积仅为300m2,雇员4人。作为该公司总裁的Mullen先生采取了强有力的管理手段,使公司发展成为一个联合体,今天,公司的占地面积已超过7000m2(并在继续发展),雇员40人,大家都在努力向上的气氛中工作。该公司与其说是一个机加工车间,还不如说更像一个执行机构。

TNT工厂的设计反映了Mullen先生非同寻常的风格。公司的办公室与生产车间融为一体,亲密无间。到处可以看到用精选的天然木材和抛光的花岗岩建造的建筑。从铺满花岗石地板的走道,通过枫木装修的拱门就可进入到厂房。在那里,你可以看到从机床上高速切削下来的碎屑;从空气中可以闻到冷却液和机油的气味;刚刚加工完的零件从机床上迅速弹出。总之,从加工车间中可以反映出该公司注重质量和加工精度的一种气氛,这一切必定会给客户们留下深刻的印象。Mullen先生这样说:“要想获得成功需要三个条件:地道的客户、正确的人选和精良的设备。我们设计、制造的产品向客户们展示了我们的优势,我们的工厂设施为我们的职工们提供了一个极其舒适的工作环境。”

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图1 TNT EDM公司在创建时,只是一个小型的EDM加工车间。此后不断发展,并陆续引进了5台5轴联动机床,用于零件的加工生产

在当初,严格来说TNT公司只是一个EDM加工车间,主要为注塑模行业提供服务。Mullen先生说:“我依靠4台EDM沉孔模加工机床起家,然后业务迅速扩大,并添置了EDM线切割机床。我们增加了加工能力,以便承接更多的EDM加工业务。二年前,当我们添置了5轴联动加工机床以后,我们的生产加工能力给人们留下了极为深刻的印象,严格来说,我们现在承接的加工项目几乎都与机加工有关。”

在困难的应用领域方面,追求精益求精观点是Mullen先生一贯的业务理念。他说:“10年前,我们曾经为50家客户工作。但现在我们有意识地只选择了10家客户,其中4家只负责我们零散的加工件。我们想要消除精力分散的现象,因此我们尽最大的努力,为最忠实和最有价值的客户服务。相反,他们也将他们最有挑战性的一些活儿送到我们这里加工。”Mullen先生在这里所指的应用领域包括锻模零件、复杂的汽车零部件,其中包括粉末冶金件、注塑厂使用的模具、叶轮和航空工业使用的螺旋桨零件。

2000年,该公司购置了第一台5轴联动机床,此后又陆续添置了4台。这一业务部门的迅速发展,促使我们制定新的计划,逐步淘汰原来老式的3轴和4轴加工机床,以充分发挥5轴联动机床的整体工作能力。

所有的5轴加工任务都是在5台由Hermle公司提供的C系列加工中心上完成的,其中4台为C600U型,另1台为C800U型。Mullen先生说:“我们在购置第一台机床时经验还不足,因此我们就寻求外界的协助。考虑到所需加工的零件类型,我们建议Hermle公司从加工硬质材料出发,在保持紧密公差的基础上,发挥其在设计和能力方面的固有灵活性。我们加工的100%零件都是复杂的;90%的零件加工属于硬质材料加工。”

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图2 TNT EDM公司的业务范围包括锻模零件和复杂汽车零件的加工,其中包括粉末冶金零件、注塑厂使用的模具以及航空工业应用的叶轮和螺旋桨零件

Leon Carpenter先生是TNT公司的项目经理和编程员,是该公司具有9年工龄的老职工,在各个加工领域都有一定的经验。他说:“在Hermle公司机床上加工零件,使我们保持很好的销路,因为该机床采用Heindenhein控制系统,而且机床本身具有多种特性。控制系统具有易于学习的功能,适于倾斜轴加工和多轴联动加工。机床上装有接触式测试探针,允许我从机床上卸除加工零件前测试零件的公差。如结合使用可快速更换的刀具及利用可双向旋转110°的A轴功能,Hermle公司的机床可将无需空气的时间降到最低限度。”
Carpenter先生发现,5轴联动机床的真正价值远远超过其生产5轴零件的能力。如果在5轴联动机床上生产普通的3轴和4轴零件,通过观察放大的图像,他就能够确定所能节约的可观时间和资金。Carpenter先生说:“如果涉及到硬质材料的铣削加工,刀具是其中最大的消耗之一。我们所制造的零件复杂程度越高,那就意味着我们应尽可能延长刀具在机床上工作的使用寿命。采用5轴联动加工机床,优化刀具的长度、提高机床的精度和加工能力是十分关键的。如果加工的工件是工具钢,其硬度应该为52~62R。

公司欲延长刀具使用寿命的另一种方法是:降低机床的工作速度。5轴加工机床的主轴速度可以达到16000r/min,但公司一般运行机床的标准速度为12000r/min。他说:“合理的速度再加上主轴的刚性是保持机床精度、防止刀具损坏和延长刀具使用寿命的一大重要保证。”Carpenter先生继续说:“毫无疑问,在5轴机床上加工3轴或4轴零件,对任何加工车间来说,其最充分的理由是为了节约零件的装夹时间和对刀调整时间。因为机床多变灵活,可以从多个方位和角度接近零件,一般来说,零件的装夹比较简单,因此您可以节约大量的操作时间。例如,当我们加工一个汽车连杆的模具时,利用磁性卡盘工作台,可以同时夹紧两个毛坯件,利用夜班工作时间,同时加工两个零件。当您有限地加工高度复杂的零件时,采用这样的方案才能真正达到节约的目的。”

“我觉得除了购置5轴联动机床之外,没有理由购置其他任何机床。我建议任何加工车间都应该毫不例外地购置5轴联动加工机床。”Mullen先生认为,最大程度地增加机床的多功能性还有另外一个理由:“当我在观察今天所加工的工件时,我将它与5年前的情况做了比较,明显地发现,所加工的零件越来越复杂。此外,所加工的材料硬度也在不断提高。显然,如果想要继续提高产量,保持高标准要求,我们不能依赖于昨天的那种工作水平。我们需要那种能将我们带入明天的机床,对于我们目前来说,那就是5轴联动加工机床。”(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (2/28/2007)
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