在對(duì)精密部件進(jìn)行加工時(shí)，可以采用CNC圓轉(zhuǎn)臺(tái)多工位機(jī)床，這種機(jī)床結(jié)合了從線(xiàn)材開(kāi)始直接制造的優(yōu)點(diǎn)和六面加工中心的靈活性于一身,。
血紅細(xì)胞是屬于真正微小的東西,，它在人體血液里把肺部里的氧氣輸送給人體里的其他器官。血紅細(xì)胞的直徑只有0.008 mm，如果不借助于光學(xué)放大器的話(huà)，人眼是看不到的。而當(dāng)Mikron 公司宣布其VX-10型立式圓轉(zhuǎn)臺(tái)多工位機(jī)床可以在0.4 s內(nèi)達(dá)到±0.002 mm的定位精度時(shí),，我們就可想而知其難度了。該設(shè)備屬于世界上最精密和最靈活的六面加工系統(tǒng)之一,，它可對(duì)40 mm×40 mm×80 mm規(guī)格以下的精密部件進(jìn)行加工,。
加工設(shè)備的穩(wěn)定性是加工高精密部件最基本的前提條件。因此從一開(kāi)始,，設(shè)備穩(wěn)定性問(wèn)題便成為研發(fā)和設(shè)計(jì)人員所關(guān)注的焦點(diǎn),。
雙軸承立式圓轉(zhuǎn)臺(tái)（圖中間）沿著一條水平軸線(xiàn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，它在0.4 s之內(nèi)并以±0.002 mm的定位精度,，把工件從一個(gè)作業(yè)站傳遞到下一個(gè)作業(yè)站
借助于有限元方法對(duì)設(shè)備進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)
在有限元計(jì)算方法(FEM)的基礎(chǔ)上,，對(duì)設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，從機(jī)架,、圓轉(zhuǎn)臺(tái)軸承及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),，一直到加工單元和機(jī)座等部分。多臺(tái)設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明,，F(xiàn)EM計(jì)算方法非常正確,。設(shè)備內(nèi)的加工力通量被調(diào)節(jié)到最佳的剛度上。整個(gè)封閉的力通系統(tǒng)中基本上都有一套系統(tǒng)會(huì)擁有一個(gè)立式圓轉(zhuǎn)臺(tái)和雙軸承,，其他兩套力通系統(tǒng)則把圓轉(zhuǎn)臺(tái)與其兩側(cè)的加工單元進(jìn)行連接,。很強(qiáng)的剛性會(huì)給工件表面質(zhì)量帶來(lái)不良影響的加工振動(dòng)現(xiàn)象，此外,，也可以延長(zhǎng)刀具的使用壽命,。
圖1 對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)，VX-10型設(shè)備的一個(gè)獨(dú)特之處便是直接從棒材或線(xiàn)材材料出發(fā)實(shí)現(xiàn)六面加工
刀具冷卻劑溫度的調(diào)控精度為±1℃
對(duì)于高精密加工作業(yè)來(lái)說(shuō),，除了設(shè)備穩(wěn)定性和機(jī)械精度之外,，另一個(gè)重要的因素便是要把溫度波動(dòng)控制在最低限度內(nèi)。因此,，需要把刀具冷卻劑的溫度調(diào)控到±1℃的精度范圍之內(nèi)，在加工過(guò)程中盡最大可能維持低的溫度波動(dòng),，可以有助于避免因熱變形而造成精度不足的問(wèn)題,。
為了避免因液壓夾具的張力作用而發(fā)生變形，可對(duì)工件加持力進(jìn)行編程和控制,，工件只受到實(shí)時(shí)加工步驟所需的夾持力,。因此,，在精加工時(shí)，就可以有針對(duì)性地采用比粗加工所需更低的夾持力來(lái)夾持那些對(duì)變形非常敏感的部件,。
通過(guò)對(duì)基準(zhǔn)面,、鉆孔和輪廓進(jìn)行在線(xiàn)測(cè)量，設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)對(duì)尺寸偏差的早期糾正,，以確保連續(xù)穩(wěn)定的質(zhì)量,。工件在經(jīng)過(guò)十個(gè)工作站的所有六面加工處理之后，即報(bào)告生產(chǎn)完成,。該設(shè)備的一個(gè)特殊之處便是,，它可適用于對(duì)長(zhǎng)度為160 mm的工件進(jìn)行加工。
Mikron公司指出,，這類(lèi)始于線(xiàn)材或棒材的六面加工是該設(shè)備的獨(dú)特之處,。在裝載站夾鉗接到源于線(xiàn)材或棒材或經(jīng)機(jī)器人傳遞進(jìn)來(lái)的工件時(shí)，首先要對(duì)正面和后續(xù)將由圓轉(zhuǎn)臺(tái)夾鉗所夾持的那個(gè)面進(jìn)行加工,。裝載站的加工與主要生產(chǎn)時(shí)間并列進(jìn)行,，如后續(xù)的圓轉(zhuǎn)臺(tái)夾鉗對(duì)工件的夾持和對(duì)線(xiàn)材卷或棒材的鋸切。通過(guò)車(chē)削,、銑削,、鏜削、螺紋削,、拉削,、沖模和雕刻等工序，裝載站上的四軸加工能力可以滿(mǎn)足精密部件加工方面的所有要求,。
在裝載站之后,，圓轉(zhuǎn)臺(tái)便把工件傳送給后續(xù)的八個(gè)工作站，位于裝載站和卸載站之間的八個(gè)作業(yè)站擁有加工精密部件所需的各類(lèi)加工能力,，當(dāng)工件到達(dá)第十個(gè)作業(yè)站時(shí),，所有六個(gè)面就已加工完畢，第十個(gè)作業(yè)站便是卸載站,。在這里,，完工的工件被交付給廠(chǎng)內(nèi)物流輸送系統(tǒng)，例如裝配點(diǎn)或包裝點(diǎn),。
該設(shè)備可以從相同的棒材或線(xiàn)材中同時(shí)制造出不同的工件,，例如設(shè)備在一個(gè)生產(chǎn)流程中制造出所需數(shù)量的不同寬度和不同長(zhǎng)度的腕表表帶的帶節(jié)。在此情況下,，已完工的腕表表帶零部件在卸載站上會(huì)被自動(dòng)放入到分揀站的正確箱子里去,。
該緊湊型設(shè)備只有2.6 m長(zhǎng)、6.7 m寬和3.6 m高。此外,，需要根據(jù)不同的制造環(huán)境來(lái)考慮和確定對(duì)外圍設(shè)施的場(chǎng)地需求,，例如通過(guò)線(xiàn)材卷、棒材庫(kù)或毛坯件托盤(pán)對(duì)原材料的輸入和成品的卸載裝置以及中間儲(chǔ)存等,，同時(shí)還需設(shè)置一個(gè)針對(duì)20 kg/h切削量的帶有過(guò)濾器和切屑排放裝置的冷卻劑設(shè)備的場(chǎng)所,。
圖2 該設(shè)備屬于世界上最精密和最靈活的六面加工系統(tǒng)之一，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)40 mm×40 mm×80 mm規(guī)格的精密部件的高效加工
液體冷卻的力矩發(fā)動(dòng)機(jī)可以確保定位精度
雙軸承立式圓轉(zhuǎn)臺(tái)沿著一個(gè)水平軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn),，它在0.4 s時(shí)間內(nèi)把兩側(cè)加工單元上的十個(gè)工件傳遞給其他作業(yè)站,，所述的高定位精度通過(guò)一臺(tái)帶有恒溫裝置的液冷力矩發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在裝載站和卸載站之間的八個(gè)作業(yè)站中,，每個(gè)作業(yè)站在圓轉(zhuǎn)臺(tái)兩側(cè)都設(shè)有一個(gè)CNC加工單元,。由此，除了裝,、卸載站之外,，一套設(shè)備上還共設(shè)有18個(gè)加工單元。每個(gè)作業(yè)站最多可以配備有兩個(gè)水平和一個(gè)垂直的加工軸,，這種配置可以使得VX-10型設(shè)備不僅具備很高的生產(chǎn)效率,，而且也擁有非凡的靈活性和多面性。每個(gè)加工單元上的兩個(gè)加工軸可以配備統(tǒng)一的刀具,，這樣做有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一方面,，當(dāng)一個(gè)刀具發(fā)生損壞或刀片磨損時(shí)，可以立即從相鄰的加工軸上把相同的刀具換入,，而無(wú)需中斷生產(chǎn);另一方面,，生產(chǎn)設(shè)備可以擁有雙重線(xiàn)材引入能力，由此可以使生產(chǎn)效率翻倍：從裝載站到卸載站,，所有作業(yè)站上有四把刀具在同時(shí)加工兩個(gè)工件,。
靈活性也是該CNC設(shè)備的強(qiáng)項(xiàng)之一，只要具備相應(yīng)的程序,，在生產(chǎn)任務(wù)變更時(shí),，設(shè)備操作人員只需調(diào)用相應(yīng)的CNC程序即可。機(jī)械部件的換裝也同樣簡(jiǎn)單,，在需要更換圓轉(zhuǎn)臺(tái)上的夾具時(shí),，設(shè)備可通過(guò)一臺(tái)掃描測(cè)量?jī)x對(duì)夾具位置進(jìn)行精確測(cè)量，并在軟件系統(tǒng)里對(duì)零位進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn),。而后在加工過(guò)程中,，CNC系統(tǒng)即可自動(dòng)基于更新了的基準(zhǔn)點(diǎn)開(kāi)始工作。
圖3 這款造型緊湊的設(shè)備長(zhǎng)度為2.6 m,，寬度為6.7 m,，高度為3.6 m,。此外,，由于實(shí)際制造環(huán)境各不相同,，因此也需要對(duì)外圍設(shè)施的場(chǎng)地需求作出考慮
Mikron公司有多種型號(hào)的加工單元可供使用
18個(gè)加工單元具有標(biāo)準(zhǔn)化的接口界面，并可實(shí)現(xiàn)模塊化更換,。Mikron公司具有多種型號(hào)的加工單元可以供應(yīng),，例如三軸立式加工軸，這種加工軸的所有軸線(xiàn)徑向?qū)χ鴪A轉(zhuǎn)臺(tái)軸線(xiàn),，而三軸臥式加工軸的軸線(xiàn)則與圓轉(zhuǎn)臺(tái)軸線(xiàn)平行,。結(jié)合采用臥式和立式加工軸的三軸加工單元也可供使用。針對(duì)這兩者之間的角度位置,，也有一款從﹣90°～﹢90°手動(dòng)可調(diào)的相應(yīng)的三軸加工單元可供采用,。還有一款加工單元是專(zhuān)門(mén)適用于槽口和側(cè)凹件加工的，其U軸橫對(duì)著主軸方向,，而Z軸則平行于主軸,，這兩個(gè)軸均以CNC內(nèi)插方式進(jìn)行作業(yè)。
所有加工單元可以配備不同類(lèi)型的主軸和不同類(lèi)型的主軸驅(qū)動(dòng)裝置,，例如針對(duì)銑削,、鏜削、去毛刺和切螺紋等不同加工場(chǎng)合,。主軸內(nèi)部的冷卻劑導(dǎo)入系統(tǒng)最大工作壓力可以達(dá)到80 bar(1 bar=0.1 MPa),。為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)多樣性，用戶(hù)也可以在后續(xù)的工作中隨時(shí)追加購(gòu)置加工單元,，以對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行擴(kuò)展,。
工業(yè)領(lǐng)域里的大量應(yīng)用實(shí)例便是很好的證明
除了上述針對(duì)腕表表帶需要從相同的棒材材料中同時(shí)加工出各種不同部件的場(chǎng)合之外，還有大量的應(yīng)用實(shí)例也有力地證明了Mikron公司VX-10型設(shè)備在實(shí)際工作中的良好表現(xiàn),。還有以鈦金屬為原料每分鐘可生產(chǎn)22件的小彈簧盒,，它可以使時(shí)髦眼鏡很好地折放在一起。實(shí)際工作人員在制造眼鏡關(guān)節(jié)的其他鎳銀合金材質(zhì)的難加工部件時(shí),，也積累了大量有益的工作經(jīng)驗(yàn),。在生產(chǎn)汽車(chē)零部件、青銅材質(zhì)的氣門(mén)附件和門(mén)鎖或不銹鋼材質(zhì)的醫(yī)療設(shè)備部件,，尤其是牙科所需的部件時(shí),，該設(shè)備也表現(xiàn)優(yōu)異。
Mikron公司的總部位于瑞士Tessin地區(qū)的Agno,，該企業(yè)自數(shù)十年來(lái)在客戶(hù)專(zhuān)用型高精和高產(chǎn)切削設(shè)備上一直享有良好的聲譽(yù),。大約有7000種制造技術(shù)方案在全球各不同行業(yè)對(duì)復(fù)雜金屬部件的制造上表現(xiàn)不俗，例如汽車(chē)零部件配套行業(yè),、制藥和醫(yī)療行業(yè),、書(shū)寫(xiě)器具制造業(yè),、電子行業(yè)、鐘表行業(yè)和太陽(yáng)能技術(shù)設(shè)備等領(lǐng)域,，其他的技術(shù)解決方案也在液壓和氣動(dòng)以及日用品生產(chǎn)等領(lǐng)域里獲得好評(píng),。VX-10型設(shè)備由于既擁有很大的多樣性和很高的加工精度，也擁有“從線(xiàn)材開(kāi)始加工”的靈活性?xún)?yōu)勢(shì),，因此受到這些行業(yè)的極大青睞,。
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