多功能机床的发展方向

近年来,我们看到在巴黎举办的EMO展(欧洲机床博览会)和美国芝加哥举办的IMTS2000展都体现出同一个中心主题,就是开发尽可能在一次装夹中高效、高精度地完成所有工序加工的机床,即研制开发高速、多功能机床,以适合用户需求。从这两次机床博览会展出的新产品情况和有关专家分析预测,目前与今后一段时间内,多功能机床的研制与开发将进一步朝以下方向发展:增加机床的工作轴使机床变为能进行多轴加工的多功能机床。

5轴加工中心随着制造技术的不断进步,最近几年来,大多数的加工中心都设计成能在一次装夹中加工零件五个面的5轴机床。例如由Mazak公司新设计的Integrex100Y和100SY加工中心,都是为满足复杂零件的加工而设计的多功能机床。据介绍,Integrex100Y型具有X、Y、Z、C和B的五轴运动,其中在可沿Y轴方向上移动125mm的刀架上,设计安装有一个功率为5.6kW、转速可达15,000r/min、可装有铣刀、镗刀等旋转刀具、且能相对刀架中心摆动225°的B轴。所以机床能进行横向切削、斜面加工、偏心孔钻削、镗削与螺纹加工。Integrex100SY型加工中心,除有3个直线运动和1个旋转精度达0.001°的C轴外,还具有两个主轴。能在一次装夹中高效加工出高精度零件。

在车床上增加C轴在传统结构的车床上增加C轴,能获得如同4～5轴立式或卧式加工中心一样的加工能力。在这种机床上增加了自动换刀机构,而取消了原来的回转式刀架。在增加的C轴上安装着可以在圆周方向上任意位置定位的立卧式铣头,因而可以在一次装夹中进行5个面上的铣削、钻孔和螺纹加工等,给回转体零件的加工带来了极大的方便。Makino公司为适应航空工业制造形状复杂的大型零件的用户需要,新设计出V55-5A五轴立式加工中心,主要特点就是机床除能进行三个方向的轴向运动外,还有一个用于支撑零件的B轴和能在其上旋转的C轴。其中B轴能倾斜120°,C轴能旋转360°。极好地提高了机床的加工能力。

车削中心和加工中心的集成组合以德国Bielefeld的Gildemeister车床股份有限公司生产的车-铣中心MFtwin300TC为例。它是一个Z轴车削中心和一个卧式加工中心的集成组合,同时配备一个具有一个Y轴和一个C轴,可以从0°摆动到180°的30kW的模块式铣削头,使很复杂的卡盘件和棒料件可以在一道工序内加工完C个面。因而极大地提高了机床的加工效率和零件的加工精度。也使该公司为世人树立了一个整体加工领域的技术领先形象。

多加工原理优点的组合也是目前多功能机床的发展趋势之一。瑞士Moutier的公司Tornos-BechlerS.A.新近推出的Deco方案,就是将凸轮控制多轴自动车床的高生产率与CNC机床的快速调整能力结合了起来。以一台6轴自动车床Multi-deco20/6为例。它是一台有18个数控轴的多功能机床,其特征是有一套以Windows为基础的编程系统,带有相应的软件来编制零件的程序。在高精度数控中,有一个集中的定时开关来确定节拍,保证加工过程同步。还有一个以传统凸轮盘为基础的辅助功能运动控制装置。

冲压-激光复合加工机床AmadaAmerica公司生产的Apelio2510型冲压L激光复合加工机床是为研制周期很短、批量又很大的产品生产而开发的新产品。

该机主要特点是无需进行刀具调整,并具有一般冲压机床所具备的生产效率高和激光加工机床具有的加工柔性好,能对形状非常复杂的零件进行高效率加工的优点。

铣削-电火花单元德国ExeronMultiGmbH、MikromatGmbH和System3RAB公司联合开发出铣削-电火花单元。

机床通过CNC系统和相应的软件,将刀具或电极更换机构和托盘系统连成一体,集成铣削与电火花加工以及工件搬运等各项操作。能在一次装夹中加工完一个形状非常复杂的塑料模具模板,极大地提高了生产效率。

硬车-磨削中心为弥补车床的加工精度低和磨床生产效率低、制造成本高的不足,减少零件装夹次数、提高加工精度(尤其是对零件的相对位置精度要求很高),德国EMAG公司开发出VSCDS硬车-磨削中心。其主要特点是机床拥有一个由变频电动机驱动、静压轴承支撑的主轴。为承受很大的切削力和磨削力,机床选用花岗岩材料制造床身,采用高刚度的厚壁铸铁床头箱等。所以能在一次装夹中进行切除大余量的硬车以及保证最终精度要求的精密磨削,加工出高精度齿轮毛坯、轴承和燃气喷嘴等航天航空用的精密气动、液压零件。目前这种机床在欧洲已有许多厂家使用,在美国还刚开始准备使用。据有关专家分析,这种机床将会有较好的市场前景。

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