高精度镗铣加工中心的选型及配置
1.引言
随着数控机床的不断普及,高精度、高性能数控机床的不断出现,数控机床逐渐从单重的高效,逐渐向高效和高精度发展。因此高精度数控机床慢慢成为型号关键件的首选机床,但是我国引进高精度数控机床为数不多,相关经验比较缺乏,加之机床造价较高,甚至是普通机床的十倍、百倍,对机床的选型造成一定难度和风险。本文就我厂某型号关键件的加工机床选型,对机床选型的步骤和应当注意的问题进行了阐述,以供相关人员在机床选型时以做参考。
2.零件分析
薄壁环类零件在加工中经常遇到的三大难题:1)装夹易变形；2)加工变形,加工中装夹状态下的零件尺寸与释放后的状态不一致；3)薄壁难以测量。该零件材料为铸铝(ZLCuMn),主要特点是跨距大、薄壁、易变形、加工精度要求高:2-φ90±0.01,2-φ72±0.01,同轴度φ0.01,垂直度0.01,位置度0.01。零件图及形位精度如图1所示。
图1加工零件
3.机床选型
从以上分析可看出,该零件尺寸大,四孔的形位精度要求特别高。若采用普通镗铣床加工,精度尺寸一致性很难保证,装夹难度大,需反复找正。应此转换加工思路,采用一次装夹,一次加工完成的工艺措施来保证零件的尺寸要求。因此从该零件加工需要以及加工能力储备考虑,决定选购可立卧转换、带转台的五轴五联动机床,并针对机床制定如下主要技术要求:
表一 机床配制要求
模块
配置要求
名称
机床结构
带加强筋间隔的铸铁床身,确保优良的静态和动态性能及强的刚性,结构形式采用动柱结构。
线性轴
X坐标轴水平导轨,行程大于800mm,定位精度小于3μ
Y坐标轴水平导轨,行程大于500mm,定位精度小于3μ
Z坐标轴水平导轨,行程大于500mm,定位精度小于3μ
导轨
导轨基准须刮研并安装超精密级预紧的循环滚珠滑枕
滚珠丝杠
直径大于50mm
进给
直线轴由交流电机和滚珠丝杠驱动
进给量大于20mm/min
进给力大于1100daN
位置检测装置
XYZ轴的行程及定位依靠Heidenhain高精度光栅尺控制,分辨率小于0.0001mm(0.1μ)
回转轴要求
AC电机驱动,摆动式B轴,电主轴,摆动范围0°～110°,液压锁定。旋转和定位控制通过高精度编码器。
定位精度:3″,平面0.004/φ300mm
分辨率:0.0001°
转速12RPM.
转矩:1200Nm
制动转矩:2500Nm
旋转工作台C轴
交流电机和蜗杆驱动,通过高精度编码器控制。
定位精度P＝3″
分辨率:0.0001°
制动转矩:2500Nm
转速22RPM
主轴要求
电机主轴带HSK-A63锥孔,用变频器驱动。
调速范围50至8000RPM
功率15KW
在100%ED时,转矩大于260Nm
刀库
快换性盘式刀库,24刀位,HSK-A63锥孔,最大刀具长度大于230mm
外围设备
带盘和冷却泵的排屑装置
倾斜式切屑运输轮车
带油量检测并自动控制的中央润滑
内置冲淋管
电器柜空调
数控系统
10.4“彩色液晶显示屏
通过标准件盘手工输入数据(MDI)
带脉冲式手轮的操作面板
RS232串口
PCMCIA插口(储存卡)
零件程序存储器128Kb
报警信息显示和历史记录
32刀具补偿位
刚性滚丝
固定加工循环
螺旋插补
坐标系转换
宏指令B
后台编辑
一般来说,一个完整的机床系统主要包括:高的静/动刚度支承构件(机床的基本结构)；高精度、高稳定性的主轴；高控制精度的进给系统；高精度及可靠性的CNC系统；高效的冷却系统；安全防护与实时监控系统等。
如何有选择地购买切削机床,怎样将切削机床融入现有的加工机制中,还有诸多的不确定性,该方面的技术知识还很片面。应用合理、可靠的结构化程序,可以比较安全、稳妥地去选择切削机床。下面将介绍一种有组织、有步骤地购买高速切削机床并将其应用到现有的生产环境中去的方法,该方法包括五个阶段(如图2)。
图2 选购高速切削机床的步骤
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