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当前位置: 首页 > 新闻频道 > 新品快报 > 大型零部件的高效率车铣加工
大型零部件的高效率车铣加工
来源:中国数控机床网   发表时间:2019-2-26 23:51:00  浏览次数:
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现代化金属切削加工的发展趋势:越来越多的零件变型数量和越来越高的复杂程度、结构非常紧凑的加工机床有着很高的功率密度、不断提高的质量要求 – 迫使机械加工企业几乎没有其他可能,只有越来越多地完成一个零部件全部加工任务。而且几乎没有一家机床设备生产厂像Index公司那样认识到了机床工业的这些发展趋势、坚持不懈的在G系列和R系列加工机床中不断地推出创新性的解决方案。

 

全新的车削和铣削:可选配置中有两坐标轴上下料机构和取出成品零件的装置和机构;从而大大的减轻了操作者的工作负荷。  在成功的推出G250和G400型车削加工机床之后,Index公司的研发人员又成功地开发出了全新设计的G420型车削加工中心这一特种机床。该机床标准配置卡盘直径为315毫米(可选400毫米),车削长度为16000毫米,没有支承支架时可装夹零部件的总重量(含卡盘)为350千克。加工棒材时,可加工棒材的最大直径至102毫米。当利用结构形式完全相同的主轴和尾座主轴完成零部件的全部切削加工任务时,有一个铣削主轴和两个刀盘可供使用。这台机床的下述特性将清楚的说明机床生产厂精心思考的设计方案满足了像机床设备制造、汽车制造和航空航天工业等许多工业领域用户当前和未来的要求了。  

 基本结构  

 新型车削加工中心的基础是整体式的铸铁床身。床身的几何形状和制造方式也保证了车铣中心有着很高的工作稳定性,使其能够在没有良好地基的情况下也能通过三大支撑完成设备的安装就位。在重量大约23吨、占地面积大约15平方米的机床设备中,Index公司的G420型车削加工中心以其特有的刚性而著称。卓越的机床几何结构结合Z轴和X轴方向的大尺寸线性导轨确保了车削加工中心有着很好的稳定性和减震性能。  

 另一个独家特征就是立式的加工空间和两个下置刀盘,不是常规的斜置导轨;因此有着更好的排屑性能。由于它有碳纤维增强材料的聚合物床身,因此尽管整台设备的重量很大但也有着非常好的加工空间与机床外形尺寸比值。同时,该机床也可以根据用户的希望和要求将排屑机构安置在机床左侧或者右侧,从而最佳地利用好用户企业提供的设备安装面积。  

 人体工程学   所有重要的零部件,例如车铣主轴和尾座主轴、刀盘、铣削电主轴和刀具库等都设计得让机床操作者能够非常方便的接触到它们;其中,机床底部边缘的凸起很低、较低的主轴位置不仅仅是现代化人体工程学知识的体现,而且在降低重心方面有着非常好的技术优势。铣削电主轴装卸刀具的高度也设计得和车削主轴的高度相同,是一个符合人体工程学要求的高度位置。  

 加工区域的布局  

 带有电驱主轴的Z轴滑台和液动力学支承的Y轴、B轴滑台的结构形式是对称的、位于车削主轴上方的龙门式结构。依靠其强力的驱动装置(功率至26千瓦、传输扭矩为110牛顿米和转速达12000转/分)以及由力矩电机直接驱动的、液动力学支承的B轴可以完成不同的钻削和铣削加工任务。Y轴行程为±170毫米,B轴的摆动角度为±115度,X轴行程为750毫米,使这一车铣加工中心能够毫无问题地完成所有五轴切削加工任务。  

 Index G420的模块化控制系统为用户提供了多种选择可能性。例如,利用铣削电主轴和主、副两个车刀刀盘最多可以有三把刀具同时参与切削加工;这也就使得这种车削加工中心成为市场中独一无二的畅销品了。在车削加工的同时,铣削电主轴可以从有着58或者115把刀具的单排或者双排刀具库(HSK-T63或者Capto-C6)中选取合适的铣刀、换刀。允许使用的标准刀具最大重量为10千克,最大长度为500毫米。因此可以毫无问题地利用悬臂刀具进行铣削加工;这在多轴加工中是非常有益的。  

 Y轴和B轴的尾座套筒的运动是由力矩电机驱动的,所采用的位置测量系统是直接测量系统。由于每一个刀盘都有12个VDI-40型刀座 – 而且每一个刀座都可以驱动刀具旋转 – 这就保证了有足够的刀具可以使用、保证了能够满足复杂切削加工任务的要求。在小批量零件生产过程中Index公司G420车铣加工中心的使用情况也证明了这一点。两个回转刀盘驱动装置的技术参数为:7.5千瓦的功率、35牛顿米的传输扭矩和最高5400转/分的转速。两个回转刀盘不仅可以在X轴和Z轴方向移动,而且也可以利用线性轴在Y轴方向运动±70毫米。  

 高效地完成全部切削加工任务   为了高效地完成细长零件或者轴类零件的全部切削加工任务,主副刀盘的刀具可以与Y轴上的铣刀共计三把刀具一起投入到零件切削加工中去。另外,安装在跟刀架上的刀具也可以作为回转刀盘的辅助刀具参与切削加工。  

 由于机床内部有着很大的加工空间和主轴-尾座之间有着很大的距离,因此铣削电主轴和刀盘都可以同时在主轴和尾座主轴处加工零件,并且没有相互碰撞的危险。由于副刀盘可以在切削加工过程中移开,留下足够的空间让铣刀在主轴和尾座主轴处进行铣削加工。  

 (机床主轴和尾座主轴)两个主轴卡盘都采用了冷却液冷却,主轴内孔直径102毫米。通常情况下主轴配用的标准卡盘为直径315毫米的卡盘。可选卡盘的最大尺寸为400毫米。可以经济地切削长度尺寸为1600毫米的各种零件。主轴和尾座主轴处的铣削电主轴有着很高的动态性能、功率(34千瓦)和传输扭矩(S6档时为920牛顿米),能够高效地完成车铣加工任务。  

 可选配置还有两坐标轴上下料机构以及集成在机床内部可以取出最大零件重量为25千克的取件装置。这样,Index G420车削加工中心就为缺少操作者的企业带来了极大的方便(部分地实现无人值守的生产加工)。  

 集成在企业控制系统中的车削加工中心控制面板  

 车削加工中心的控制系统是西门子的S 840D sl,具体的操作显示界面则是Index公司自主研发的Index iXpanel系统。在触摸屏的帮助下,iXpanel能够让操作者通过软键舒适的调整设置和控制机床。iXpanel控制方案也具有网络化生产的能力。例如,所有有关经济性好的切削加工信息、数据随时都可以提供给机床操作者使用。标准配置的车削加工中心就已经包含了iXpanel控制系统,并可以根据用户的要求扩展其性能。

系统模块:X/Y/Z 轴各有两套12 把刀具的主、副刀盘,可以沿X/Y/Z/B轴运动的铣削主轴,主轴和尾座主轴(尾座主轴的运动轴线为Z 轴),铣刀刀具库和可选的两坐标轴上下料机构。  

 iXpanel控制系统通过其丰富的工艺技术加工循环和程序掩码,例如车、铣、钻等工艺技术加工循环,可以用更多的刀具来进行加工程序的模拟。其他功能也可以随时显示在第二个屏幕页面上;这就给操作者的日常工作提供了极大的帮助,使他可以在标准型车削加工中心的日常操作中直接获得许多帮助和支持,例如获得零件图、参数列表、编程帮助和文件资料等等。

  利用可选的VPC-BOX(一种工业计算机),iXpanel系统可以在操作模式CrashStop、RealTime Mode和Simulation(VM on board)等三种模式中打开虚拟机、直接进行控制。借助于VPC-BOX工业计算机,用户可以不受任何限制地将车削加工中心集成到企业的IT系统中去。  

 高效节能的现代化冷却方案  

 多个冷却循环回路直接冷却着Index G420车削加工中心所有重要的发热源。除了主轴、尾座主轴、铣削电主轴和B轴的力矩电机之外,还有单独的冷却系统对液压系统和电器柜进行冷却。冷却液吸收了热源释放出来的热能,并将其传输到设备之外集中冷却。  

 利用冷却水接口可以将冷却水存储的热能散发出去,必要时加以进一步利用(车间采暖、非饮用水加热或者为其他切削加工步骤提供工业用热)。机床预热的回收再利用也持续性地降低了企业的能源费用。  

 (本文译自德国Werkstatt und Betrieb杂志)

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