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閱讀：78發(fā)布時(shí)間：2023-5-28
在對某個(gè)特定的生產(chǎn)部件進(jìn)行評估時(shí)，一個(gè)加工廠要作出重要的決定之一，即是否使用單獨(dú)的車床和銑床，還是使用一臺(tái)具有執(zhí)行多任務(wù)能力的機(jī)床進(jìn)行組合作業(yè)。
采用“多任務(wù)”機(jī)床可以節(jié)省成本。對于合適的工作，在一個(gè)周期內(nèi)就可以完成大部分或全部的零件加工任務(wù)，大大縮短裝調(diào)時(shí)間和其他非增值時(shí)間。組合作業(yè)還能減少出錯(cuò)的幾率，減少庫存，消除它們在各機(jī)床之間停留的時(shí)間。
然而，作出這一決定所涉及的并不僅僅是對多任務(wù)機(jī)床的采用做出決定這么簡單。一些生產(chǎn)廠往往只是把“多任務(wù)”想象成一種特定類型的機(jī)器——轉(zhuǎn)塔刀架能自動(dòng)換刀的數(shù)控車床。機(jī)床制造商馬扎克公司的工程師們認(rèn)為，這是一個(gè)錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。
可以肯定地說，一個(gè)能自動(dòng)換刀的車床具有很高產(chǎn)能。然而，這種機(jī)床的設(shè)計(jì)也有局限性，這些局限性對于工件來說可能是很重要的。而其他的復(fù)合加工機(jī)床的設(shè)計(jì)恰恰克服了這些局限性。有了當(dāng)今已出現(xiàn)的各種復(fù)合加工機(jī)床，可以說，任何潛在的“多任務(wù)”工件，都可能用不同級別的復(fù)合加工機(jī)床來生產(chǎn)。
邁克爾·芬恩是馬扎克公司的開發(fā)工程師，尼爾·德魯西是該公司的軟件開發(fā)人員。他們負(fù)責(zé)實(shí)施并微調(diào)復(fù)合加工應(yīng)用程序。他們說，對于尚未實(shí)施“多任務(wù)”的工廠來說，重要的一步是下決心。要正確做好復(fù)合加工，可能會(huì)涉及到更換CAM軟件，甚至是次開始使用CAM。另外，鑒于復(fù)合加工機(jī)床夾持工件的方式，這種機(jī)器的工藝可能要求對刀具配置和刀具路徑的選擇與在加工中心上使用的有所不同。改用復(fù)合加工機(jī)床的工廠應(yīng)該對這些變化有所準(zhǔn)備。一旦下定決心，那么把機(jī)器提高到佳水平只需多引入一個(gè)增量因素。
芬恩先生提出，以下是馬扎克公司對“多任務(wù)”設(shè)備等級的觀點(diǎn)：
1級是經(jīng)典的自動(dòng)換刀車床。當(dāng)以這種機(jī)器車削精整部件時(shí)，它可以轉(zhuǎn)換工件的位置進(jìn)行鉆削作業(yè)。銑削也是可能的，盡管沒有加工中心那種典型的X-Y-Z軸的運(yùn)動(dòng)，該機(jī)床卻可以把X軸和Z軸與主軸或C軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)結(jié)合起來。而這實(shí)際上意味著所有被銑削的表面必須跟著工件的軸、半徑或周線來走。
2級是通過添加Y軸克服了加工的局限性。有了Y軸，鉆削作業(yè)可偏離中心，不只是加工徑向或軸向孔。這一運(yùn)動(dòng)自由度還允許銑削具有偏心、緊公差的特點(diǎn)。精密鍵槽便是這種銑削特點(diǎn)的例子，在這個(gè)級別的機(jī)床上實(shí)現(xiàn)它變得容易很多。
3級是引進(jìn)了一個(gè)銑削主軸，使他幾乎可與加工中心相媲美。在這個(gè)級別上，機(jī)器開始改變它與車床的相似性。此機(jī)床不是由刀架提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力，而是采用銑削主軸，鎖住其旋轉(zhuǎn)，夾住靜止的刀具進(jìn)行車削。如果在1級和2級機(jī)器可以被稱為“車銑”床的話，那么3級機(jī)器則可描述為“銑車”床。
這是一個(gè)重大變化。把刀架換成主軸有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)是銑削動(dòng)力。該主軸功率大，使該機(jī)床能采用比在自動(dòng)換刀車床上還要重的銑削走刀方式。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是調(diào)整角度功能，因?yàn)橛辛藶锽軸定位所提供的“主軸可轉(zhuǎn)位”方式。這樣便可以在與工件的旋轉(zhuǎn)數(shù)軸無關(guān)的角度上進(jìn)行銑削和鉆削。
后一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，是機(jī)床使用刀具的能力。雖然夾持刀具的空間是刀架的限制性因素，3級機(jī)通過像加工中心那樣把換刀器和刀庫合成一體，便可避免這一限制。芬恩先生說，一些工廠選擇這種類型的機(jī)床，并不是因?yàn)楣ぜ奶厥鈳缀涡螤?，而是因?yàn)檠b調(diào)省事，機(jī)床刀庫內(nèi)各種刀具齊到位，用刀十分簡便。
4級機(jī)床采用傾斜式B軸，并使該數(shù)軸具有進(jìn)給和內(nèi)插能力。3級機(jī)有4-1/2軸，而4級機(jī)則有全五軸切削的能力。這也許不能說是一個(gè)重大變化，但芬恩先生說，這種差異能把工件帶到此機(jī)床上加工，否則它們便可能永遠(yuǎn)與復(fù)合加工無關(guān)。如渦輪葉片加工中，有了復(fù)合加工機(jī)床實(shí)現(xiàn)五軸銑削，通過在兩端固定工件，并迅速銑削其周圍，那么葉片的形狀能更快、更精確地用棒材加工出來。
總之，這四種不同級別的機(jī)床系列不僅代表著技術(shù)復(fù)雜程度的提高，也代表著價(jià)格的提高。芬恩先生說，在價(jià)格上有時(shí)可以節(jié)省，如通過采用比工件的幾何條件所要求的級別低的機(jī)床。例如，一個(gè)銑頭附件便可能讓一個(gè)1級或2級機(jī)床的刀架銑削或鉆削出一些不同尋常的特征。需要注意的是，由于種種原因，省錢有時(shí)實(shí)現(xiàn)不了。銑頭附件本身可能很貴，它的剛性不足以限制其產(chǎn)量；而添加附件會(huì)引入變數(shù)，影響加工精度。為了使較高級別的復(fù)合加工機(jī)床在此應(yīng)用場合中提供更多的價(jià)值。他說，這是具有諷刺意味的，因?yàn)閷τ谟薪?jīng)驗(yàn)的用戶，相反的效果很可能會(huì)發(fā)生。他說，對于這些用戶，機(jī)床制造商往往會(huì)“被勸說”。當(dāng)習(xí)慣于做“多任務(wù)”的制造商從一個(gè)可靠的、不怎么需要人看管的工藝流程中獲益時(shí)，那么該制造商更傾向于要把更多的加工任務(wù)在一個(gè)復(fù)合加工周期內(nèi)完成。因此，這些級別還有進(jìn)一步提高的空間。
5級復(fù)合加工機(jī)床所增加的運(yùn)作已超越了車削、銑削和鉆削。這些機(jī)器幾乎都是定制的，因?yàn)槿魏螐S的理想5級機(jī)很可能都是無二的。已納入到這些機(jī)器中的加工運(yùn)作包括研磨、珩磨、拋光和齒輪加工。這些應(yīng)用的起點(diǎn)通常是4級機(jī)，然后增強(qiáng)其功能或根據(jù)需要重新設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)無論怎樣加工都可以合理地包含在一個(gè)自動(dòng)周期里。
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