近幾年來,國內(nèi)外臥式鏜銑床和落地銑鏜床的技術(shù)發(fā)展非???其特點是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不斷更新,新技術(shù)應(yīng)用層出不窮,工藝性能復(fù)合化,速度、效率不斷提高,突出精細化制造。
臥式鏜銑床的發(fā)展以其注入加速度概念而倍受關(guān)注,為高速運行作技術(shù)支撐的傳動元件電主軸、直線電機、線性導(dǎo)軌等得到廣泛應(yīng)用,將機床的運行速度推向了新的高度。而主軸可更換式臥式鏜銑加工中心的創(chuàng)新設(shè)計解決了電主軸與鏜桿移動伸縮式結(jié)構(gòu)各存利弊的不足,具有復(fù)合加工與一機兩用的功效,也是臥式鏜銑床的一大技術(shù)創(chuàng)新。
落地式銑鏜床的發(fā)展以其新的設(shè)計理念現(xiàn)代加工的潮流,以高速加工為理念的無鏜軸滑枕式、多種銑頭交換使用的結(jié)構(gòu)型式盡顯風(fēng)采,大有替代傳統(tǒng)銑削加工的趨勢。以兩坐標擺角銑頭為代表的各種銑頭附件成為實現(xiàn)高速、高效復(fù)合加工的主要手段,其工藝性能更廣,功率更大,剛性更強,是落地銑鏜床發(fā)展的一大突破。
結(jié)構(gòu)特點
臥式鏜銑床
臥式鏜銑床的主要關(guān)鍵部件是主軸箱,安裝在立柱側(cè)面,也有少數(shù)廠家采用雙立柱的熱對稱結(jié)構(gòu),將主軸箱置于立柱中間,這種結(jié)構(gòu)特點是剛性、平衡性、散熱性能好,為主軸箱高速運行提供了可靠保證。但是,雙立柱結(jié)構(gòu)不便于維護保養(yǎng),是當今采用的廠家不多的原因。主軸箱移動多通過電機驅(qū)動滾珠絲桿進行傳動,是主軸驅(qū)動核心傳動裝置,多采用靜承支承,由伺服電機驅(qū)動滾珠絲桿進行驅(qū)動。由于主軸轉(zhuǎn)速越來越高,主軸升溫快,現(xiàn)在,已有很多廠家將采用油霧冷卻以替代油冷卻,更有效地控制主軸升溫,使其精度得到有效保證。
主軸系統(tǒng)主要有兩種結(jié)構(gòu)型式,一種是傳統(tǒng)的鏜桿伸縮式結(jié)構(gòu),具有鏜深孔及大功率切削的特點另一種是現(xiàn)代高速電主軸結(jié)構(gòu),具有轉(zhuǎn)速高,運行速度快,高效、高精的優(yōu)點。
高速電主軸在臥式鏜銑床上的應(yīng)用越來越多,除了主軸速度和精度大幅提高外,還簡化了主軸箱內(nèi)部結(jié)構(gòu),縮短了制造周期,尤其是能進行高速切削,電主軸轉(zhuǎn)速可大10000r/min以上。不足之處在于功率受到限制,其制造成本較高,尤其是不能進行深孔加工。而鏜桿伸縮式結(jié)構(gòu)其速度有限,精度雖不如電主軸結(jié)構(gòu),但可進行深孔加工,且功率大,可進行滿負荷加工,效率高,是電主軸的。因此,兩種結(jié)構(gòu)并存,工藝性能各異,卻給用戶提供了更多的選擇。
現(xiàn)在,又開發(fā)了一種可更換式主軸系統(tǒng),具有一機兩用的功效,用戶根據(jù)不同的加工對象選擇使用,即電主軸和鏜桿可相互更換使用。這種結(jié)構(gòu)兼顧了兩種結(jié)構(gòu)的不足,還大大降低了成本。是當今臥式鏜銑床的一大創(chuàng)舉。電主軸的優(yōu)點在于高速切削和快速進給,大大提高了機床的精度和效率。
臥式鏜銑床運行速度越來越高,快速移動速度達到25~30m/min,鏜桿轉(zhuǎn)速6000r/min。而臥式加工中心的速度更高,快速移動高達50m/min,加速度5m/s2,位置精度0.008~0.01mm,重復(fù)定位精度0.004~0.005mm。
落地式銑鏜床銑刀
由于落地式銑鏜床以加工大型零件為主,銑削工藝范圍廣,尤其是大功率、強力切削是落地銑鏜床的一大加工優(yōu)勢,這也是落地銑鏜床的傳統(tǒng)工藝概念。而當代落地銑鏜床的技術(shù)發(fā)展,正在改變傳統(tǒng)的工藝概念與加工方法,高速加工的工藝概念正在替代傳統(tǒng)的重切削概念,以高速、高精、高效帶來加工工藝方法的改變,從而也促進了落地式銑鏜床結(jié)構(gòu)性改變和技術(shù)水平的提高。
當今,落地式銑鏜床發(fā)展的特點是向高速銑削發(fā)展,均為滑枕式(無鏜軸)結(jié)構(gòu),并配備各種不同工藝性能的銑頭附件。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是滑枕的截面大,剛性好,行程長,移動速度快,便于安裝各種功能附件,主要是高速鏜、銑頭、兩坐標雙擺角銑頭等,將落地銑鏜床的工藝性能及加工范圍達到,大大提高了加工速度與效率。
傳統(tǒng)的銑削是通過鏜桿進行加工,而現(xiàn)代銑削加工,多由各種功能附件通過滑枕完成,已有替代傳統(tǒng)加工的趨勢,其優(yōu)點不僅是銑削的速度、效率高,更主要是可進行多面體和曲面的加工,這是傳統(tǒng)加工方法無法完成的。因此,現(xiàn)在,很多廠家都競相開發(fā)生產(chǎn)滑枕式(無鏜軸)高速加工中心,在于它的經(jīng)濟性,技術(shù)優(yōu)勢很明顯,還能大大提高機床的工藝水平和工藝范圍。同時,又提高了加工精度和加工效率。當然,需要各種不同型式的高精密銑頭附件作技術(shù)保障,對其要求也很高。
高速銑削給落地式銑鏜床帶來了結(jié)構(gòu)上的變化,主軸箱居中的結(jié)構(gòu)較為普遍,其剛性高,適合高速運行?;眚?qū)動結(jié)構(gòu)采用線性導(dǎo)軌,直線電機驅(qū)動,這種結(jié)構(gòu)是高速切削所必需的,國外廠家在落地式銑鏜床上都已采用,國內(nèi)同類產(chǎn)品還不多見,僅在中小規(guī)格機床上采用線性導(dǎo)軌。高速加工還對環(huán)境、安全提出了更高的要求,這又產(chǎn)生了宜人化生產(chǎn)的概念,各廠家都非常重視機床高速運行狀態(tài)下,對人的安全保護與可操作性,將操作臺、立柱實行全封閉式結(jié)構(gòu),既安全又美觀。
工藝特點
傳統(tǒng)的臥式鏜銑床主要適合各種機械零件的加工,尤其是機械傳動箱體以及各種曲面體零件。由于各種裝備技術(shù)水平的提高,對機械結(jié)構(gòu)要求越來越簡化,所需傳動部件更少,特別是作為傳動箱體的零件會越來越少,機械傳動多采取直接驅(qū)動,且傳動件的精度要求非常高,這對臥式鏜銑床的工藝性能提出了更高要求。因此,作為傳統(tǒng)的鏜軸式結(jié)構(gòu)的加工對象呈減少的趨勢,將以無鏜軸式電主軸所替代,即以高速加工中心完成各種零件的加工。臥式鏜銑床向高速加工中心發(fā)展,一方面工藝適應(yīng)性更強,另一方面也提高了性能水平和加工精度,在提高了加工工藝范圍的同時,需要各種功能附件作工藝保障,既能鏜銑,又能鉆孔、攻絲,裝上數(shù)控擺角銑頭附件,還能加工各種曲面體零件。配備交換式工作臺組成柔性加工單元,可對零件進行批量加工。
落地式銑鏜床主要加工各種型面的大型、超大型零件,其工藝特點是配有大型落地式平臺(工作臺尺寸不受限),可加工超長、超寬的零件。同時,還可配備回轉(zhuǎn)式工作臺,即能作回轉(zhuǎn)分度,還可作徑向直線運動,通過分度完成對零件的多序加工,大大提高了工藝范圍?,F(xiàn)在,意大利pama(帕瑪)公司生產(chǎn)的落地式銑鏜床專門配備了傾斜式可調(diào)角度的工作臺,進一步拓寬了加工范圍。而大功率、高效切削是落地式銑鏜床的一大加工優(yōu)勢,高速、高精的技術(shù)要求越來越影響著落地式銑鏜床的技術(shù)發(fā)展,是提高落地式銑鏜床工藝水平的重要手段。因此,落地式銑鏜床正在改變單一的大功率、高效切削,而更多地融入高速、高精的工藝技術(shù)內(nèi)涵?,F(xiàn)在,滑枕式結(jié)構(gòu)成已為高速銑鏜加工的主要結(jié)構(gòu)型式,滑枕截面大,剛性高,高速運行穩(wěn)定性好,便于裝卡各種銑頭附件以實現(xiàn)高速加工。
發(fā)展趨勢
重型機床的發(fā)展將呈現(xiàn)兩大趨勢。一方面是技術(shù)上以加工中心或大型柔性加工單元、大型組合式復(fù)合加工機床為發(fā)展方向,其中,臥式鏜銑床將逐步由高速加工中心和柔性加工單元所替代落地式銑鏜床以發(fā)展大型組合式復(fù)合加工中心為主,即由兩臺或更多主機組合成復(fù)合加工機床,以適應(yīng)大型加工零件的單件小批量生產(chǎn),工藝復(fù)雜,輔助時間和加工周期長的特點,往往由一臺機床很難完成所有加工工序,而由兩臺組合加工中心就*可以實現(xiàn)。如:兩臺數(shù)控龍門鏜銑床組成復(fù)合加工中心,并共用床身及導(dǎo)軌,分別配一個矩形工作臺和一個回轉(zhuǎn)工作臺(分度),可進行鏜、銑加工一臺落地式銑鏜床與一臺數(shù)控單柱立車組成大型復(fù)合加工中心,共用床身導(dǎo)軌,配一個落地平臺和一個回轉(zhuǎn)臺,可完成車、鏜、銑、鉆等加工,回轉(zhuǎn)臺可分度。還有兩臺大型落地銑鏜床共用床身導(dǎo)軌等多種組合形式。這樣即節(jié)約了占地面積,降低成本,也提高了加工效率。另一發(fā)展趨勢是追求精細化制造,提高裝備制造的工藝含量,體現(xiàn)機床的安全、環(huán)保及人性化的特點。
綜上所述,當代臥式鏜銑床與落地式銑鏜床技術(shù)發(fā)展非???,主要體現(xiàn)在設(shè)計理念的更新和機床運行速度及制造工藝水平有很大的提高,另一方面是機床結(jié)構(gòu)變化大,新技術(shù)的應(yīng)用層出不窮。臥式鏜銑床的結(jié)構(gòu)向高速電主軸方向發(fā)展,落地式銑鏜床向滑枕式(無鏜軸)結(jié)構(gòu)方向發(fā)展,功能附件呈高速、多軸聯(lián)動、結(jié)構(gòu)型式多樣化的發(fā)展態(tài)勢,這將是今后一個時期技術(shù)發(fā)展的新趨勢。