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圆转台多工位机床实现翻转加工 |
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作者：Uwe Krause |
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在大批量精密工件加工方面，圆转台多工位机床往往是最佳选择。尤其是在短时间内经常更换产品的情况下，更是如此。现在采用一种改良型机床，可以对工件进行安全的翻转加工。
精度高、安全性强、产量高和灵活性强，这些都是切削加工企业的核心利益。K.-R.-Pfiffner-Gruppe公司的新的PT 52-12型数控圆转台多工位机床恰好可以满足这方面的要求。这种设备是现有的Hydromat型圆转台多工位机床的定向技术再发展。
新一代设备有很多特点，既可提高加工精度、加工安全性和生产效率，也可提高加工灵活性。新的PT 52-12型数控圆转台多工位机床在各个加工单元上可以对Z轴上的进给动作和加工轴上的驱动电机进行数字控制。此外，设备方案还可为各加工单元提供多达5轴的数字控制的选项。主轴驱动装置由一个AC电机进行调节。与其他技术方案相比，尤其在频繁更换产品的情况下，该设备可以通过其他一系列优化措施和更大的灵活性，为实现大批量高精密部件的经济性加工提供良好的前提条件。
典型的Haus Pfiffner公司圆转台多工位机床。该公司在这方面已有40年的技术经验
每个加工单元可提供5个可控轴
在改进型设备上通过对其他轴的控制和换装时间的缩短，可以实现对品种繁多的工件进行经济性加工，并显著提高设备的利用率。根据不同的加工工件，上代设备可以采用液压或电控加工单元进行作业。大幅缩短的换装时间在小批量生产条件下也尽显优势。总之，即使产品更换频繁，也可达到良好经济性的生产条件。
每个加工单元上的四个可以有选择地加以控制的辅助轴，是横向于Z轴运行的Y轴，垂直的X轴和铣头可沿Z轴旋转的C2轴以及专用于活门头工艺的U轴。通过所述的最后一种轴，可以实现从内侧对偏心孔等一类的部位进行加工。
PT 52-12型数控圆转台多工位机床的装备特征就决定了该机床可以满足对较高精度和较大加工安全性的要求。机床适用于对最大直径为60mm和长度为150mm的工件的加工。与其他Hydromat系列圆转台多工位机床一样，PT 52-12型数控圆转台多工位机床也由一个带有12或16个工件托架或夹紧钳的可变位中央操作盘和一个针对12（18）或16（24）个加工站的固定立式环形支架构成。
根据不同的切削任务，各个加工单元可以装配相应不同的刀头。在第一个工位上，棒状原材料被输送到夹钳上并被夹紧，然后在此由锯刀切割成所给定的规格。
每完成一个加工步骤之后，操作盘连同所夹持的工件就有节奏地从一个工位旋转到下一个工位。工件通过旋转运动，依次接受所有所需的加工作业，直至完成加工。
在最后一个工位上，工件可以从夹钳上被取下并被引到后续的工序上。由此，圆转台机床可以实现高效和经济性的加工。圆转台多工位机床的显著优势在于把各个切割步骤分配到多个加工工位上，因此，用户可以在很小的公差范围内实现对大批量同类型工件的整体加工。
轴公差被补偿到零值
虽然把加工工序分配到多个加工工位上的做法在实现大批量高效整体加工方面具有很大优势，但这对圆转台多工位机床的加工精度提出了很高的要求。因此，尽管设备的各个部件均接受了高精度加工，但是各加工工位和夹钳上的轴线仍会出现0.01mm范围内的误差。
这些误差会影响到所制造的工件的精度。为了避免这种现象，新型的机床设备上设有一个夹钳误差和同圆性的补偿功能。操作人员首先在设备上加工出一个试样，然后对试样进行测量和检验，同时把可能的误差记录到X轴和Y轴的数字控制里，这样，设备在加工时既可顾及这些数值并可把轴线补偿到零。
如果加工工位只有Z轴接受数字控制的话，为了补偿轴线误差，该轴可以加装一个同样受控的X/Y法兰单元。X/Y法兰单元设置在各个工位的外托架上，构成了刀具单元的装配平台，并依据控制系统的要求在X或Y方向上运行。这种法兰单元可以自动把轴线偏差补偿到零。除了轴线误差补偿功能之外，现在通过X/Y法兰单元，也可实现对工件的偏心加工（图3）。
图3 X/Y法兰可补偿轴线误差并实现偏心加工
在经济效益上另一个更具吸引力的技术创新便是对加工装置的设计简化。在上代机床设备上，根据其不同的加工工件，用户有60多种方案可以选择。这些方案是专门为各种加工任务而设计出来的，会受到这些用途的限制，因此在灵活性上显得不足。
而在新型机床设备上，只设一个GM-50/150型加工单元即可。这种加工单元可根据所有加工任务，配置各种不同的刀头。通过这种方式，可以省去对大量各式各样的加工单元的费时费力的操作和对大量相应备件的储备。总之，用户可以节省可观的费用。此外，GM-50/150型加工单元在Z向上还可提供50mm延长路径，现在共可达到150mm。
图4 带有回转轴的基本造型
对于设备操作人员来说，需要做的便只是手动把加工单元预调设到所需的行程范围上，而且加工单元也可以保持在同一个位置上。与节省其他手动调节步骤一样，由此也可以大幅缩短生产辅助时间。在以前的设备上，例如进给阀就需要依靠手动调节。而在新型圆转台多工位机床上，现在只需通过CNC（这里是通过采用通过西门子840 sl）写入参数即可。
加工单元的另一个优点是模块化结构：通过各种不同的附加法兰，可以对各种不同的刀座进行调整，例如采用HSK32 – HSK63标准型空心杆锥体，或也可以采用特型部件。此外，加工单元还设有对中短锥座和圆柱形孔，用以对刀头进行精确校准。
由此，机床设备便可适应于多种不同的切削作业：例如，采用轴向刀头、横向刀头、攻螺纹刀头和滚动刀头等，可以加工内外螺纹；采用车削、铣削或刮削刀头，可以实现很高的切削效率。后者带有4个在圆周轴向上略微错开的刀片。它在轴向上推向工件，并在一道工序上，以快速进给的方式对圆形材料和其他型材进行加工。多边车削刀头（MKDK）也是属于多类别高效刀具之一。这种刀具可以对四边形或六边形工件或其他外形部件进行车削加工。滑动活门刀头可以被用于对内外偏心穿孔进行加工。在该机床设备上，对于攻螺纹作业无需再采用导向螺纹鼓，而是控制系统通过Z轴对C1轴传动进行内插。
通过可靠的工件翻转功能实现工件反面加工
在最佳加工速度选择方面，可以通过控制软件对两级三角皮带减速箱的可变转速进行选择。NC控制系统可以提供一切机会，来充分利用机床设备的灵活性，在必要情况下，还可以用来进行快速的错误诊断。转位刀头（图5）可以实现一个特殊的功能，即针对反面加工，可以对工件进行重新定位。迄今为止，翻转动作总是伴随着一些不安全性，因为在取下工件之后，切屑或异物有可能会进入到刀座里。此时，工件不再贴紧刀座的反向参照面上，而是贴在异物上。因此，轴向上的尺寸便会发生偏离，工件则会变成废品。
改良型设备的推进杆在取下工件之前，先对工件的轴向位置进行测量，然后把该数值存入到控制系统里，由此可以确保工件翻转的安全性。在翻转之后，推进杆再次对工件的轴向位置进行测量。如果这两个数值不相符合，这个有问题的工件就会被控制系统自动拣出。
控制系统对推进杆动作、Z轴进给、翻转动作和夹持动作的最终位置进行监控。此外，控制系统还负责对轴的内插。通过天车挂钩原理，机床设备实现了更大的加工灵活性。
带有电气柜、介质导入/导出、操作台的整体设备被安装在结实的框架上，因此它可以作为整体装置由天车吊钩进行搬运，并在定位后可以立即投入使用。生产流程变得更快捷。从总体上说，设备达到了极佳的性价比并可向用户提供很好的投资安全性。(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(6/19/2012) |
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