数控加工中心常识
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加工中心是备有刀库,并能自动更换刀具,对工件进行多工序加工的数字控制机床。
第一台加工中心是1958年由美国卡尼-特雷克公司首先研制成功的。它在数控卧式镗铣床的基础上增加了自动换刀装置,从而实现了工件一次装夹后即可进行铣削、钻削、镗削、铰削和攻丝等多种工序的集中加工。
二十世纪70年代以来,加工中心得到迅速发展,出现了可换主轴箱加工中心,它备有多个可以自动更换的装有刀具的多轴主轴箱,能对工件同时进行多孔加工。
这种多工序集中加工的形式也扩展到了其他类型数控机床,例如车削中心,它是在数控车床上配置多个自动换刀装置,能控制三个以上的坐标,除车削外,主轴可以停转或分度,而由刀具旋转进行铣削、钻削、铰孔和攻丝等工序,适于加工复杂的旋转体零件。
加工中心按主轴的布置方式分为立式和卧式两类。卧式加工中心一般具有分度转台或数控转台,可加工工件的各个侧面;也可作多个坐标的联合运动,以便加工复杂的空间曲面。立式加工中心一般不带转台,仅作顶面加工。此外,还有带立、卧两个主轴的复合式加工中心,和主轴能调整成卧轴或立轴的立卧可调式加工中心,它们能对工件进行五个面的加工。
加工中心的自动换刀装置由存放刀具的刀库和换刀机构组成。刀库种类很多,常见的有盘式和链式两类。链式刀库存放刀具的容量较大。
换刀机构在机床主轴与刀库之间交换刀具,常见的为机械手;也有不带机械手而由主轴直接与刀库交换刀具的,称无臂式换刀装置。
工件经一次装夹后,数字控制系统能控制机床按不同工序,自动选择和更换刀具,自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助机能,依次完成工件几个面上多工序的加工。
加工中心由于工序的集中和自动换刀,减少了工件的装夹、测量和机床调整等时间,使机床的切削时间达到机床开动时间的8O%左右(普通机床仅为15~20%);同时也减少了工序之间的工件周转、搬运和存放时间,缩短了生产周期,具有明显的经济效果。加工中心适用于零件形状比较复杂、精度要求较高、产品更换频繁的中小批量生产。
为了进一步缩短非切削时间,有的加工中心配有两个自动交换工件的托板。一个装着工件在工作台上加工,另一个则在工作台外装卸工件。机床完成加工循环后自动交换托板,使装卸工件与切削加工的时间相重合。
数控雕铣机是一种同时具备雕刻和铣削加工能力的数控机床,其主要特征是使用小刀具和高速电主轴进行雕铣加工。其中,电主轴的工作转速一般在20000~60000r/min,最高可达100000r/min以上,并且要求电主轴在无负载运行时运转应平稳,实际转速偏差必须保证在10%以内。在空运转过程中,电主轴轴承处的温度与温升均应控制在较低的范围;回转精度方面,低速时一般2m左右,20000r/min或以上时一般在10m左右。由于数控雕铣机主要用于加工小型产品,在实际加工中电主轴的切削负载小,数控雕铣机电主轴的功率较小,一般都只有几个千瓦,实现高转速要比BT40主轴容易得多。可以较好地满足高速度、高精密加工的需要
数控雕铣机的广泛应用和高速发展给专业电主轴制造企业带来了巨大的发展契机。一般每台雕铣机需配套电主轴1~2套,部分甚至配套4套,根据雕铣机的年需求推算,数控雕铣机电主轴的市场规模相当可观。
按2010年数控雕铣机产销4.5万台计算,数控雕铣机电主轴的产销就超过9万套。预计2015年数控雕铣机的产销量将达到12万台,需要配套数控雕铣机电主轴将超过24万套。
可喜的是,从2011年中国国际机床展及市场情况来看,目前国产数控雕铣机几乎全面采用国产电主轴,我国雕铣电主轴市场已经形成一定的产业规模,如深圳钜匠、江苏星晨、无锡博华、无锡阳光、安阳莱必泰、广州昊志等都能生产出为雕铣机配套的从普通级到高精密级的不同层次的电主轴。
目前国内电主轴配套数控雕铣机的能力也就在9万套左右,与24万套有相当大的距离,国内电主轴生产厂家可以充分利用数控雕铣机市场迅速发展的契机,踊跃参与到电主轴的开发和生产中。
数控雕铣机用电主轴的发展,也为加工中心配套电主轴打下坚实的基础。为加工中心电主轴的国产配套准备好充分的条件。
未来,具备较强的技术水平、产品质量可靠、品牌知名度高的电主轴厂家在机床行业将获得广阔的发展空间。