为生产型车床选用最佳棒料进给系统

作者：Steve Breslin

欢迎访问e展厅 展厅 2 车床/数控车床展厅 数控车床, 普通车床, 立式车床, 卧式车床, 车削中心, ... 如今市面上有两种棒料进给装置 — 液体静压型和液体动压型。在特定的应用场合，它们各具优点。 在液体静压型棒料进给系统中，棒料放在一系列导向通道上，这些通道通常是用塑料材料制成的。这些通道与蛤壳相象，带有可以环绕棒料合拢的上半部分和下半部分，以便将棒料固定到位并在车削过程中保持稳定性。在必须更换之前，这些导向通道一般可以接受较宽范围的尺寸。液体静压型棒料进给系统为自动储料式系统，一般具有12英尺的棒料容量，可以自动重新装载棒料。 在液体动压型棒料进给系统中，棒料被夹持在进给筒中，并由压力油围绕。对大多数液体动压型棒料进给系统而言，都需要手动上料，每次一根棒料。若要改变液体动压型棒料进给系统的棒料尺寸容量，则进给筒必须更换。 除了各个系统基本结构方面的差异外，另一个差异是使用液压油的方式不同。在液体静压型系统中，在各个封闭的导向通道中泵入大量油以形成液体动态支持，而棒料推动或棒料前进机构独立于油系统，并由伺服电机操纵。 液体动压型棒料进给系统既用油来给推动棒料的推动器活塞施加压力，同时还往进给筒前面供油，以形成液体动态支持。随着棒料自转，油围绕棒料旋转并顶住它，同时还顶住棒料进给筒内径，以形成流体支承或液体动态楔块。这种动作将棒料定位在进给筒中心，同时还起到噪音阻尼器作用。随着棒料速度增加，定心力也增加。 无人看管与有人看管操作 哪个更好？这种选择完全依赖于应用场合；但是，每种类型都有一些购买前必须了解的性能因素。让我们来看一种典型的应用场合 — 单主轴瑞士型CNC车床 — 以建立进行比较的基础。 为该机床挑选棒料进给系统，第一个要考虑的因素是零件数量。经验告诉我们，如果零件批量为好几千，那么全长自动储料型液体静压棒料进给系统将是最佳选择。这是因为液体静压棒料进给装置基本上是一种自动系统。如果大批量零件加工需要进行无人看管操作以提高效率，则液体静压型棒料进给装置会比液体动压型更好地满足这种操作需要。 如果加工批量为几百件，则可以采用液体动压型棒料进给系统。液体动压型棒料进给系统可以看作是部分自动化。当零件以几百件的批量加工时，操作员仍然可以高效地照看多台机床。尽管液体动压型棒料进给装置要求各个棒料通过手动上料，但对于小批量加工而言生产量方面的影响是极小的。 这样就引出了购买时要考虑的另一个关键问题 — 待加工零件的长度以及加工零件所需要的循环时间。如果加工循环时间很快且零件很长，则12英尺的棒料加工时间在某些机床上不会超出10分钟左右。如果是这种情况，则应该考虑采用液体静压型全长自动储料式棒料进给装置。它具有自动上料功能，是这种应用的最佳选择。 对零件尺寸小或者对难切削材料进行加工因而需要较长循环时间的场合，可能需要一整天才能加工完一根12英尺的棒料。一般地，对于这种应用场合，操作员始终在场。操作员始终在检查零件，可能每隔一个零件检查一次，因此无须进行完全自动化操作，液体动压型棒料进给系统将是最实惠的选择。 如今人们趋向于采用越来越高的转速，特别是在单主轴瑞士型机床上。随着转速增加，棒料的不稳定性也增加。进给筒的内径越接近棒料的直径，系统的稳定性就越高，转速也可以越高。对于液体动压型棒料进给系统，客户可以经济地选择最佳的进给筒内径。液体动压型棒料进给系统制造商，如Lexair等，以较小递增直径的方式制造进给筒（对Lexair而言增量为1/8英寸），并且可以针对任意棒料直径而制造专用进给筒。 这种灵活性对液体动压型棒料进给系统而言是一个关键的优点。如果某个车间要加工大量不同直径的棒料，生产批量又不高，那么选择液体动压型棒料进给系统，可以快速而简单地切换到适当的进给筒尺寸。切换可以在不到一分钟的时间内完成。而液体静压系统，若要适应不同的棒料尺寸需要，则必须更换导向通道，因此需要较长的更换时间，这样就需要较长的机床停机时间。 考虑的底线 成本是在正确选择棒料进给系统时要考虑的一个主要方面。液体动压型棒料进给装置的成本为1~2万美元。液体静压型棒料进给系统的成本可以为2~5万美元，许多价格在3~3.5万美元。但是，棒料进给系统的成本必须用车削设备的成本来权衡。 几年前，螺钉机床的价格为20万美元，因此给它配一个3~4万美元的液体静压型棒料进给系统并不为过。如今，瑞士型螺钉机床的售价在7万美元范围内，因此在液体静压型棒料进给系统上花费主机50%的价格就很难说得过去，何况低成本的液体动压型系统也可以是一种可行的选项（这一点要依据机床的车削操作类型而定）。液体动压型棒料进给装置还是装备旧螺钉机床的良好选择。因此，做选择要考虑的关键方面还是零件数量、零件长度和循环时间等。 每种类型的棒料进给系统都可以很好地支持棒料，并且如果装夹合适的话，两种系统的实际棒料进给性能也没有重大差异。 根据系统将如何使用来作出购买决定吧。有了这个准则，您将选到适合特定应用场合的最佳棒料进给系统。 棒料进给系统帮助医疗部件供应商提高生产率 在竞争特别激烈的医疗器械制造行业，生产率方面细微的改善就意味着是成功还是失败这么巨大的差异。 在明尼苏达州Minneapolis市的MedSource技术公司，通过给瑞士型车床添设紧凑的棒料进给装置，提高了大量医疗器械零件的制造生产率。 MedSource技术公司是一家为医疗器械行业提供制造服务和供应链管理解决方案的领先供应商，在生产小尺寸、复杂零件方面具有悠久的历史。位于Minneapolis市的Brooklyn Park厂负责给整个生产能力提供原型，并且可以对复杂零件在微细尺寸至1英寸直径范围内，针对包括不锈钢、钛、铂及MP35N等在内的多种材料进行加工。当前，该公司正为起博器、电震发生器以及牙科植入物制造大量的关键零部件。大多数这样的零件从直径为1/8英寸的棒料开始加工，成品直径为0.030英寸~0.090英寸。在生产基础上将公差保持在±0.0001英寸，粗糙度平均为32 RMS。 降低振动 MedSource技术公司之所以能够达到这么高的精度，其中一个原因是添设了棒料进给系统，它大大降低了公司70台CNC瑞士型Nomura(野村)及Citizen(西铁城)车床上加工操作中的棒料振动。 在2年的时间里，MedSource技术公司安装了12台由Lex air公司设计制造的Mini-Rhinobar单筒液体动压棒料进给装置。该公司后来又安装了另外18台。Mini-Rhinobar系统是专门针对瑞士型CNC车床及小型、固定主轴箱型CNC车床而设计的。它可以配备最多16个进给筒(采用1/8英寸增量)来处理直径为1/8~15/8英寸的棒料，可以处理的棒料长度为6英尺或12英尺。在MedSource技术公司，棒料尺寸一般为1/8~1/4英寸，偶尔有些1/2英寸的钛材质棒料。 MedSource技术公司的第一工序领班Dave Thomas说：“在安装这些棒料进给装置之前，我们曾经采用重力进给系统来给每台机床供料。”Thomas先生解释说，重力进给系统是通过重力使棒料对着刀具。“对于重力进给系统，达到一定的转速时棒料就开始抖动，因此无法保证严密的公差及光洁度。” 由于棒料进给系统改善了棒料的稳定性，因此公司可以提高机床转速。“我们发现棒料进给装置的第一大好处是，它给我们配备回转导向套筒的CNC机床保证了棒料的稳定性。机床上的回转套筒随棒料一起转动，我们可以提高转速，因此自然可以提高生产率。” 棒料进给装置设计用于提高棒料稳定性和降低车间噪音。油充注到棒料和进给筒之间的间隙中，起噪音阻尼器作用。随着棒料开始转动，液体动压作用力将它移往进给筒中心。随着棒料速度的提高，定心力也提高，以减少振动。油流和压力用单个Lexair阀控制，以保证维护的简便性。前面的摆动机构包括一个可以帮助降低棒料振动的大型筒状夹紧装置、符合人体工学方式布置的控制器以及可以简化系统操作的安全联锁开关。 Thomas先生估计，对于某些工件，操作员可以在瑞士型机床上提高50%的转速，平均可以提高30%。总的生产率大约改善20%。 充分利用瑞士型机床中的改良技术 如今的瑞士型车床循环速度更快，加工公差也要小得多。例如，西铁城L-20机床采用先进的伺服技术，将循环时间减少了20%，使棒料进给系统成了生产设备中一个关键部件。 对这种制造操作的生产率起关键作用的，是车削中心与棒料进给系统形成的组合体所实现的单次装夹功能。Mini-Rhinobar可以采用远程便携式操作面板进行操作。借助“棒料结束”信号和自动推动器的缩回动作，Mini-Rhinobar系统可以进行无人看管操作。 Thomas先生说：“当棒料结束时，报警器发声，操作员推出加工好的零件，装上新的棒料，将它移入并测试拉套是否紧密。总的棒料更换时间大约为3分钟。” 液体动压棒料进给装置结构紧凑，适合大型或小型车间使用。MedSource技术公司所用的型号，总长大约为17英尺。 Thomas先生说：“我们已经发觉棒料进给装置对维持高生产率具有至关重要的意义。它们所需要的车间空间是唯一要预先规划的一个问题。Mini-Rhinobar占用极小的地面空间，这是它的一个优点。” (end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (4/1/2006)