金属加工最有魅力的一个方面是现在有许多工具和方法供我们加工零件。工艺技术体现了制造科学,而工艺应用体现了制造技巧。
工厂每天接受的许多任务需要将科学和技巧融合一体,力争得到价值较低的坯料并通过坯料的加工而增加价值。如何加工零件才是最好的选择?这就是难题的所在。
按时生产出合格的零件并且有钱可赚就是工厂的收获。到头来,最能发现更好的途径为用户制造零件并满足用户的下一步需求、一贯“做事正确”的,当属这样的工厂。
随着电子器件给机床的机械部分带来更多的柔性、可靠性和使用舒适度,许多新的零件加工方法现在变得可以利用了,它们的价格不再昂贵透顶。依靠计算机技术建立的自动化正在使形形色色的工厂能够加工出比以前数量更多、质量更好、公差更严格、一致性更高的零件。
在单件上下料的零件加工方式下,上述优点昭然若揭。多个工序可以在同一个机床平台上完成,而不是用一台机床执行某些工序,然后把半成品转到下工序,因此可以减少工件装卸和生产成本,并增加生产能力。
我们都清楚在车铣机床上进行的一次性装卡,有些车铣机床基本上利用转塔上的活动刀具,其它一些比较先进的机床则是利用车削中心机架上安装的关节式加工中心主轴。本文透过不同的视角探讨多任务加工。想想铣/车中心。
有趣的想法
只有把车削中心的多工序加工优势应用到基于加工中心的平台上,才有意义。C型机架立式加工中心是多功能、高产量且成本有效的机床。
立式加工中心(VMC)以往缺少的东西是一个有效的工件转移方法。尽管常规VMC可以在工作台尺寸允许的条件下夹持许多零件坯料,它依然属于批生产过程,在工作台上所有零件加工完毕时,需要人工干预。此外,由于无法接近工件的一切加工面,“完全加工”零件的能力受到了牵制。
提出棒料加工中心这一想法的潜在原因,基本上是吸取车削中心在上下料和夹具单一化方面的优点并把这些优点应用到加工中心上。棒料送料器在VMC上的应用,给机床提供了连续供料能力。因此,只要工件的大直径都在棒料圆周以内,就能加工各式各样的工件。
工件夹持与上下料的密切结合,使加工中心的生产能力仅受棒料送料器容量的限制。利用自动储存送料装置,可以达到非常大的生产能力。
另外,以棒料为毛坯材料无须使用虎钳和夹具,实际上还取消了常规的加工中心工作台。我们所见过的棒料加工中心都是5轴的。无论如何,现在有几种方法接近5轴棒料加工中心的应用方式。
为了发现其它有关此类机床的新技术,我们访问了Chiron America(北卡罗来纳州夏洛特)。 利用该公司的Chiron和Stamma生产线,他们开发了一条成功的棒料加工中心生产线。
工作方式
Chiron为棒料加工开发的机床是专门定制的。在加工区左侧本该安装工作台的地方,现在安装了头架或棒料装卸机械手。工作区右侧是一个作用很象取件轴的接收器,使反向加工或加工中心的6面加工成为可能。
为什么考虑棒料加工中心?
加工高精度复杂零件的许多“举措”,只适合于精密零件生产厂商,现在这并不是什么秘密了。这样的工作大多是医疗行业以及宇航和电子工业需要的零件。
参与这些工业(特别是医疗设备)的工厂,现在拥有充足的定单量。在许多情况下,他们正在寻找途径为现行用户完成更多的加工。当然,这意味着增加工厂的生产能力。
许多精密零件的成功生产是基于车削技术的,CNC瑞士型车床浮于脑海。然而,对于那些需要50%以上铣削操作的用途来说,棒料加工中心可能很有意义。
这些机床最初是为了增加车削零件的生产(例如医用接骨螺钉),它们具有制造棱柱或其它复杂零件的能力,这些零件(如接骨板)最好是‘多铣少车’,才能获得较好的加工效果。
在加工中心上制造的,使用单
一规格的棒料可以加工一个系
列的所有零件。也可以根据数
量的多少,使用更接近成品零
件尺寸的最适宜的棒料。
至于最初按车削操作建立的机加工厂,有关棒料加工中心的最好事情是把棒料加工中心严密地嵌入工厂现有的基础设施,无须解决夹具问题。如果工厂已经进行车削加工,本身也就具备了夹头储备。如果正在使用瑞士CNC或其它CNC 机床,那么,这种5轴机床的程序设计大概不象7轴或11轴瑞士CNC那样令人生畏。工具室备有充分的刀具大概也是有益的。
审视这项技术的关键之处是它给企业带来了一个给好顾客多做事情的机会。如果一个公司已经在制造接骨螺钉,为什么不尝试接骨板的生意?在几乎没有“热门顾客”的情况下,那些无论行业情况如何、总能为现有用户多做事
情的工厂,正是无论金属加工制造业如何变化、总能发展业务的工厂。
Barstock is versatile raw material. It’s easily held, easily fed and has significant capacity for many parts per bar. Usually we think of barstock and bar feeders in relation to turning machines. What about applying the advantages of automatically fed barstock to a vertical machining center?
棒料加工中心的工作区是专门定制的。我们注意到它没有工作台,棒料送入左侧的头架。机床主轴可前后倾斜越过一个水平面,为5面加工零件提供了机会。在右边的独立轴上,是一个工件夹具,用于反向加工,也可以作为较长零件的尾架支撑。
Stamma机床在刀头上有三个轴,并利用零件装卸机械手和头架作为2个附加旋转轴。插图显示棒料送料器、机床和卸料传送器。
接骨板是棒料加工中心在医疗方面的一个合适用途,小小的接骨板完全是从棒料端头开始加工的。CAD图显示一个用棒料铣削而成的较大的接骨板。注意零件周围的框和定位片,它们夹紧零件,直到加工完毕。为了避免挠变,右端的突起部分依靠副主轴夹持和支撑。
零件时,棒料送料器大
多采用自动储存送料装
置。就“熄灯生产”而
言,自动储存送料装置
的容量提供“无人照看”
式生产和节约成本的优势。
生产系列化
棒料加工中心的效用为零件系列化生产以及无人照看或熄灯生产创造了一些有趣的机会。瑞士刀具制造商Big Kaiser (伊利诺斯州Elk Grove),采用一台Stamma棒料加工中心制造好几种型号的刀夹。
该公司利用棒料加工中心这一概念的固有优点,加工一些需要大量铣削操作的刀夹系列。Big Kaiser可以在一个班次或更长时间的时间内进行无人照看的运行,功劳有几分归于自动储存送料装置的棒料容量。
从圆形坯料开始,镗刀刀体、方柄刀杆和其它多种刀夹都可以用棒料制造。只要在棒料圆周内,几乎可以加工任何形状。


