用於桿料加工的加工中心

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tags:    時間:2014-03-12 03:18:18
用於桿料加工的加工中心簡介
在加工中心機床上使用多把刀具可以對複雜工件的五個面或六個面進行全部加工。其傳動效率明顯高於帶有附加驅動刀具的車床,用桿料加工很小批量工件時也具有經濟效益……
用於桿料加工的加工中心正文

在加工中心機床上使用多把刀具可以對複雜工件的五個面或六個面進行全部加工。其傳動效率明顯高於帶有附加驅動刀具的車床,用桿料加工很小批量工件時也具有經濟效益。


長期以來狩獵槍或運動槍支是用傳統的手工方式生產的。該產品的特點是質量和精度要求高,每枝槍都有各自的特性,因此必然形成小批量生產的特點。前幾年,槍機零件按年批量生產,現在每次定貨量一般為100~500件。由於要求新產品的開發周期越來越短,同時為降低成本需減少庫存量,因此要求今後的生產批量為30~200件。


產品零件形狀很複雜,見圖1。其材料絕大部分為鋼、鋁和黃銅。大量的變型產品和經常變化是批量儘可能小的一個原因。

複雜工件的完整加工


圖2 用型鋼加工的撞針殼體

圖2為C45鋼製造的撞針殼體。該產品零件原先由多台機床加工而成。批量為500件時加工時間為26.65min/件(包括調整時間)。



為了使加工合理化,原本可選用圓周輸送的多工位自動機床或多軸自動車床,但由於生產批量小,前者因更換工裝的成本高,後者由於要掌握新的加工技巧而皆被排除在外。

圖3 適用於桿料的加工中心


 


圖4 加工桿料用的可傾迴轉工作台

理想的方案是選用Stama機械廠生產的MC530/SM型加工中心(見圖3)。該機床主軸功率為21kW(70N?m),轉速為36~9000r/min。主軸可自動換刀,可裝入直徑達88mm、長度達250mm、重量達12kg的刀具(切削至切削時間為3.5s)。其X、Y、Z坐標的工作範圍為800mm×400mm×350mm,加上可傾斜迴轉工作台的A和B軸(見圖4),解析度為0.001°,可實現五面體加工。坐標皆由CNC控制,具有插補功能。通過可傾斜迴轉工作台,可穿過800mm長的桿料(直徑或對角尺寸為20~60mm)。在迴轉工作台的左邊,配備有桿料(棒料和異型桿)的上料站。手動裝料后,料自動移動直至碰上主軸上安裝的固定擋塊為止,然後由彈簧夾頭將它夾緊固定(見圖4)。還可配有桿材料庫。它與上料站相連接,使機床可長時間自動加工。可在機床工作台上安裝可翻轉的搬料機械手以實現六面加工。需要時長工件可由對面安裝的尾架支撐和夾緊。機床配有自動換刀刀庫,主軸箱直接從刀庫抓取刀具(沒有其它換刀機構)。可在St60鋼材上鑽Ø40mm的孔,加工出M27螺紋,銑削量為350cm3/min(銑鋁材料時為600cm3/min)。已調好的刀具在機床上通過激光測量裝置(Blum Novotest公司的)確定長度,以便進行磨損檢測。機床輔助時間短,快速進給速度可達40m/min。定位精度公差達P14,定位分散度Ps=10µm。應用專門程序對機床進行熱補償。

該加工中心可將40mm×15mm的桿料直接加工成完整的撞針。其首次加工方案是編製一個用20把刀、38個工步的加工程序。在加工結束後用盤銑刀(100mm,125m/min)將工件初步切開,留下幾毫米余量,最後用針狀刀(Ø6mm,4800r/min)將工件分離(這樣可避免已加工好的工件在無控制的情況下折斷和摔掉)。

按照該工藝,每個工件的切削時間th=5.62min,輔助時間(機床調整時間等)共3.05min,x,y定位時間為0.49min。這樣,加工每個工件總時間為9.16min,即機床效率(在80%負荷下)為5件/h。在兩班制時每工作日為84件。

按上述工藝加工,發現撞針斜孔精度存在問題。這是由於先鑽的橫向孔Ø3.5mm引起Ø5.0mm的導向孔產生細微偏差,繼而使從背面斜向鑽的Ø2.25mm的孔也產生細微偏差。

為此,對工藝進行修改,使撞針的孔垂直於它的毛坯端面,然後銑出端面。改進工藝后,每個工件的加工時間為16.5min(共有28個工步)。這個時間比原來要長,但這是次要的,重要的是提高了工件精度,確保能實現其正常的功能。

下一個例子是加工保險角塊(圖1中有)。原先在批量為500件時,加工時間為16min,現在批量為150件時,一次安裝加工完成僅需要10.6min。

工作準備的薄弱環節

目前工藝中的薄弱環節首先表現在編程上,如撞針殼體編程目前仍需要12~15h。以前我們一般在4軸控制加工中心上編程,而現在需要一個5軸系統。為此,我們要尋找合適的系統。


在目前試工作的熟悉階段,更換新產品需30~45min,包括更換彈簧夾頭,重調桿料的導向,更換一套已對好的刀具等。但在今後熟練后,可以合理地安排批量生產的順序,以加工同類型零件,從而可省略調整不同桿料的時間和在刀庫中裝入基本刀具(標準刀庫有42個SK40的刀位)的時間。僅需更換個別刀具便可縮短調整時間。


刀具方面,一般用HSS鑽頭和帶塗層(TiN,TiCN)的立銑刀和硬質合金刀。選用一般常用的冷卻液。用帶有不同R的成型銑刀倒圓弧。

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