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更快的加工

作者：Gary S. Vasilash

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当LiCONMT公司（Laupheim, Germany; Ann Arbor, MI; www.licon.com）管理总监Winfried Benz先生叙述该公司为其客户（大众汽车是其一个主要客户）提供的各种零件（黑色金属和有色金属）的生产系统和加工机床时，显然非常关注于高的正常运行时间。当加工设备每年产出10万到200万个零件时，无论哪种机床，其主轴不能切削金属时都是在浪费时间。所以LiCONMT公司开发了一种叫做“直线换刀装置”（LTC）的机床模块，可使换刀时间缩短到一秒以内。是的，比一秒还短。

这并不仅仅只是在机械结构的层面上进行推测，更是建立在高产量生产时对快速加工的重新思考。经LiCONMT公司的工程师计算，在典型的生产加工工序中，给定刀具的切削加工周期约为三秒钟。此外，他们也已确定，加工某一零件使用的刀具数量不会超过20把。所以他们取代了机床供应商经常使用的方法－可在三秒钟内将刀具换进和换出主轴，而是已经做到了从根本上消除自动换刀－这无疑比一秒钟时间换刀更令人惊讶。在这里，“换刀”意味着使用另一种刀具。其他刀具可非常合适地安装在作为LTC的一部分的主轴前端。

根本上，每台具有四到六个CNC主轴的机床皆由一个15千瓦的标准规格马达提供动力。四轴机床主轴标准转速最高可达每分钟10,000转；六轴机床则可达每分钟15,000 转。每个主轴中心的间距为160 mm，刀具最大直径为125 mm，四轴机床的工作行程为400 x 400 x 630 mm；六轴机床则为600 x 600 x 800 mm；定位精度和重复精度分别为0.01 mm和0.005 mm。快速进给速度可达每分钟60m。

更快速加工的方法是把一系列的LTC（可提供四轴和六轴的配置）排成一直线，其中每台机床配备的刀具只用来完成有限数量的工序，这与以加工中心为基础组成的生产线（并行加工）不同，那中间的单一机床通常都要完成一个零件所有的加工工序。因此在LTC系统上的加工情形是：固定在爪盘（能将零件定位从而进行五轴加工）上的零件能在串联的机床上进行切削加工，而换刀时间仅为“0.8秒”，这意味着可让另一个装有刀具的主轴进行加工而不需要把分散的刀具从换刀装置换到主轴上。这是一种串联加工的方法。

主轴系统正不断地旋转，因此消除了机械加工中的加速/减速时间。据LiCONMT公司的
Winfried Benz先生称，通过让机床拥有一定数量的主轴（四到六个）和机床的串联排列，
这与使用加工中心的方式相比，大大缩短了加工大批量零件的时间。

Benz先生承认，如果将LTC与加工中心做简单比较的话，LTC的加工方法速度虽然较快，但价格却要更昂贵一些。但是他评论说，“价格并不能说明一切”，并指出更需要考虑的是“运作的全部成本”。换句话说，如果可以将零件以快得多的速度生产（举例来说，加工生产铝合金转向节，用加工中心需要143秒加工完成，而如果使用三台集成在一起的六轴LTC机床并配以一部零件传送装置的话，则能将加工时间缩短到45秒），那么该投资就非常值得。Benz先生补充道，“我们的机床非常适用于劳动力成本较高的地区。”这意味着使用它们的前提条件是：机床和设备必须具有极高的生产率。

Toyoda变得更快

通过将高主轴转速（15,000 rpm）和极短的非切削时间（主轴加速/减速速率：2.3秒；进给速度：2,362 ipm，加速度1 g）相结合,丰田工机美国公司（Arlington Heights, IL; www.toyodausa.com）生产的FH-S 卧式加工中心系列据说能将整个生产周期最多缩短30%。Fanuc 30i CNC系统能提供工业总线网络接口，所以PLC、PC和传感器能容易地和机床联网。

Mazak的高产量车削中心

该车削中心称作IVS 300, 是“变频立式主轴”的简称。这款由Mazak公司（Florence, KY; www.mazakusa.com）生产的车床具有一个35马力集成主轴电机驱动的12英寸卡盘。该机床提供X向2,363 ipm、Z向1,771 ipm的快速进给，刀塔转位时间0.2秒/步。所有这些功能都有助于快速加工。为确保机床长时间维持切削精度，当系统温度升高时，机床的滑板和主轴上都具有滚珠丝杠芯部降温和冷却功能的装置。

来自Sandvik更快的铣削

山特维克可乐满(Fair Lawn, NJ：www.coromant.sandvik.com/us )提供的CoroMill 210系列铣刀设计用于插铣和高速平面铣削。其特点是高进给、轴向小切深的切向进刀具有一个10°的切入角。CoroMill 300系列铣刀已经补充了利于高速加工获得高生产率的超密齿铣刀。

来自Mori的快速与长时间连续加工

来自森精机美国公司（Irving, TX; www.moriseiki.com）的NH5000 卧式加工中心拥有一个确保主轴转速每分钟14,000 转的30马力直接驱动主轴。该机床设计用于连续运转（24/7）。它具有1秒的刀到刀换刀时间和总共3.2秒的芯到芯换刀时间。该机床具有一个19.7平方英寸的爪盘，只用6秒即能完成更换。

自动化加工

在西方工业国家中，自动化系统常被用于补偿那些投资和工资水平较高的项目。一个便于与外部或集成的自动化系统连接的接口显得越来越重要。同时，对自动化系统的要求就产生了对有效的切屑处理、适当的换刀能力、托盘系统以及最重要的对生产环境区管理的要求。

自动换刀装置是所有加工中心的标准设备，刀库的容量经常略显不足。所以至少应提供具有扩大刀库容量的换刀装置以供选择。

如果水平面上没有能收集切屑的位置，则为了实现最优化的切屑处理要求，就需要一个加工空间以容纳落下的切屑，以便对切屑进行自动化处理。根据要加工的材料类型和应用的具体情况，在高速加工时，一般应使用压缩空气或冷却液体润滑脂以及少量的润滑油进行冷却和润滑。机床上应安装必要的冷却液和润滑液处理所需的一切装置，以便对其干净有效地处理。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (4/25/2005)


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