使柔性机床柔性更高

 

任何一个拥有资产和意向的人，都可以买一台机床。但是，不是每一个人都能从同一台机床挤出同样的产量。装有多个转塔刀架和/或主轴的复合机床，具有很大的生产潜力，因为它们经常可以在本身机床上全部加工完一个零件。当然，这些机床比容易制造的车床和铣床要贵。但是，很明显，那些执行生产及时发运和压缩批量的车间，认识到这种机床的赚钱潜力，因为他们的销售额年年增长。这是选购设备的最佳选择。虽然初期投资贵些，但后来提供更大的回报。

但是，复合机床不能靠其本身单独完成。选择不同的加工单元和策略，结合用于一个高效的加工过程，对于大的车间和一般的车间，有很大区别。计算器辅助制造(CAM)编程仍然是对复合加工机床的挑战，它不怕涉及同时完成几个工序和许多机床的零部件的谐调运动。

工具也可以起到制作和破坏的作用。逻辑上可以想象，考虑到柔性设计的复合机床，会使用也是柔性的工具。这样的工具会只用一把刀完成各种不同的加工工序。一个适合车削和铣削工序的万能主轴接口，也能增加加工的万能性。这有几个原因：

首先，可以节省空间，具体地说，节省转塔刀架的空间。定位于复合机床上的多转塔刀架和主轴，不仅限制了加工区的空间，而且也限制了刀库的容量。例如，一把能完成5个加工工序的单刀，能省出4个刀位。然后，那些额外的刀座，能用来夹持那些需要许多加工工序或其它工具来进行扩充的、无人看管的工序的零件的不同刀具。

其次，通过消除了无价值的附加换刀时间，使循环时间更快。例如，一把复合刀具可以只需要主轴分度，把不同的回转刀片转到位。

第三，可以高效进行铣削和钻孔工序的万能、标准化的主轴接口，可以只有一个通用刀具平台，满足车间全部工序。这个标准化概念符合精益制造的策略。

在最近访问山特维克可乐满（Sandvik Coromant）在瑞典桑德维肯的国际总部时，其展示了为复合机床提供的复合刀台的价值，例如它的Coroplex系列。这次访问包括参观它的采矿和建筑部的生产设备，它的姐妹工具公司的装备，用机器人看管的单元，结合带有复合刀具的复合机床来生产各种采矿焊头零件。

工具多用性

在复合刀具设计方面，有几种不同的解决方法。一种是在一单独的刀体上设计有铣削和车削的刀片。这一把刀能完成轴肩铣车铣或圆插值，以及车端面和纵车、成形车或内车削。要使一把刀能进行车削和铣削，需要一种设计，即在刀具铣削时，车削刀片不接触工件。为避免接触，铣削刀片的位置正好在轴向和径向位于车削刀片的前面，以便当刀具铣削时，车刀不进行切削。

另一种技术是，两把车刀片定位在一个刀体的对面。刀具可完成粗车工序，然后主轴分度180°，进行精切。

另外还肴一个概念是使标准微型转塔装置能结合4种不同的切削方式，一把刀能完成4 个车削工序。例如，使单独一把刀完成粗车、精车、切槽和车螺纹。这种切削方式的结合是用户可以选择的，它取决于零件的型式和所需的加工工序。

保持刀具中心线的精度，对于复合机床确保刀具精密定位，完成车削工序，是特别重要的。这就是要有一个标准化、万能主轴/刀具接口的原因。这样的一个接口，对于复合机床是有效的，因为它们的主轴，可以用于铣削，或在车削工序中锁紧到位。

编程和工具

工具公司在推出新工具设计时，有时面临的问题之一是新工具的CAM软件支持滞后。通常，虽然不会由于新工具而使编程有更多困难。要把能完成铣削和车削工序的刀具，从铣削转换到车削，只需把主轴精确分度，把车削刀片转到适当位置。如果那刀具是用于铣削的话，不会有编程困难，因为这刀具实质上是一把铣刀，上面有车刀片而巳。

通过过程仿真和同步计算可以减少转塔刀架、各主轴和B轴之间碰撞的可能性。在仿真阶段注意到的碰撞，能使程序设计员在加工前纠正问题。两个主轴和各转塔刀架的所有加工指令的时间图也是有帮助的。

使用复合机床时CAM要考虑的问题

复合机床能以多种设置出现，但每种型式都可典型地同时实现多种切削工序。转塔刀架和主轴适当的同步，对于完成这些多任务序操作是非常重要的。这项工作，还有避免碰撞，都被交给程序设计员完成。

CAM系统的要求取决于特定的复合机床的设置。Pathtrace Systems (密执安州Southfield )市场经理Simon Lee提供几种一般设置的一些程序设计装置，帮助程序设计员充分利用这些柔性机床。

副主轴—副主轴机床工作中，副主轴移到主轴位置，拾取工件，然后，它变成夹紧主轴，完成接续的加工工序。如果材料是棒料，则切断工序必须结合拾取操作。如果在主轴连续回转的同时执行拾取，则效率更高。CAM系统除了主轴自动缩回、零件切断和副主轴缩回指令外，还应该支持这一过程。

多转塔刀架—由于机床的转塔刀架数增加，编程的复杂度也增加。通常的组态用两个转塔刀架，能进行平衡和镜像切削循环。对于这些工序，两个转塔刀架将在工件的相对面同时加工。CAM软件必须使转塔刀架同步，也要执行精确的循环时间计算。如果CAM软件提供每个转塔刀架的指令表则更有利。这些可编辑同步点和相关的加工指令。可提供每个转塔刀架指令浏览器并排视图的软件，有助于安排同步点，减少加工中的空闲时间，防止转塔刀架与主轴碰撞。

B轴加工—用B轴加工可以铣削夹持在两个主轴中的任何一个零件。为了得到最高的加工效率，CAM软件应使B轴主轴能用于2.5轴铣削和钻孔工序，以及自由成形或平面加工。

刀塔，主轴及B轴主轴间可能发生的碰撞能够通过过程仿真和同步运算被减小到最低程度。在仿真阶段的碰撞提示允许程序员在加工前修正问题。此外，时间线方式有助于看到包括主轴和转塔的所有加工指示。

复合加工的应用

设在瑞典桑德维肯的山德维克采矿和建筑部，在2001年开始用复合机床生产钢制采矿钻。由于使用机器人看管的多任务复合机床单元而不是使用一系列的专用机床，该公司的生产巳能够从低工资的墨西哥转移到瑞典。

在墨西哥的操作使用了7台机床，完成8个不同的工序，需要50个工人。零件从订货到交货的周期是20天。在瑞典，采用自动化的复合加工单元，完成所有的车削、铣削和钻削工序，减少零件从订货到交货的周期到5天，仅用12个工人。

以下所示的、最新的复合加工单元，使用机器人看管3台Nakamura STS 40机床。这些机床有夹持40把刀的刀库—其中30把在刀库中永久定位，10把刀按被加工零件更换。山德维克的Capto标准化主轴/刀具接口也被使用，因为它都可以用于车削和铣削工序。为了一些车削工序，机床可以使用有两把刀片的复合刀具，用于粗切和精切。

（Derek Korn）

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