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针对目标的5轴加工

2018-07-20 00:00380

 

图中所示的这个零件正准备在Padgett机
械公司的其中一台5轴加工中心上加工生产

Padgett车间针对一种特别的零件尺寸范围,采用了一种万能型5轴加工机床。现在,5轴加工的业务量已占据该车间总业务量的40%以上。

Edward Padgett先生是俄克拉荷马州Tulsa市Padgett机械公司的总裁,他希望让支持机翼的大梁顺利地在他们的机床上进行加工。

大梁是飞机中支持机翼的一种很长的机加工零件,这种类型的零件,往往需要在飞机制造业的加工车间中经过很长的行程和多道加工,这就是为什么要采用5轴加工机床的真正原因。在一台加工范围较长的5轴加工机床上,带有旋转轴的主轴加工头可随着该零件长度的运动,通过这些轴,提供带有角度的运动、在枢轴上的旋转运动和进给运动。各种类型的飞机结构元件,需要这种多功能的5轴加工机床。

然而,当Padgett机械公司开始采用5轴加工时,Padgett先生说,该车间做了一个核算,决定只集中力量加工较小的工件,零件的长度确定在30in(1in=25.4mm)或以下。在坚持加工较小工件的情况下,该车间决定选购一台其工件可倾斜和旋转加工的5轴加工中心,而不是主轴加工式机床。于是,该车间从哈斯自动化公司那里购置了一台VF-6/40TR型加工中心,其角度运动采用耳轴和旋转工作台实现。此外,哈斯机床的A轴旋转行程为±120°,B轴旋转行程为360°。这一运动范围已经超过了许多倾斜式主轴机床所允许的范围了。今天,Padgett机械公司已拥有两台这样的机床,从而使该加工车间的CNC机床拥有量增加到了10台。现在,这两台机床的工作十分繁忙,其加工量占据了该车间总收入的40%以上。这种需求的部分原因是,该车间发现,其过去很多在3轴机床上加工的工件,实际上可以全部在5轴机床上加工完成。

该车间的工作重点是:采用5轴加工
方法,生产长度不超过30in的零件nextpage

加工战斗机工件

Padgett机械公司专门从事国防飞机零件的生产,特别是生产服役多年的战斗型飞机零件。该车间往往为那些缺少现代化CAD数据和已飞行足够年限的老飞机,生产其更换所需的零件。有时候,根据打印的草图,创建一个数字模型是该公司工程设计中比较熟悉的一项工作,他们采用Delcam Feature CAM软件创建这些数字模型,并为该车间提供CNC机床的编程服务。

能够显示出该车间专业水平的是一个特殊的零件——F-16战机上支持机翼的大梁。每个机翼包括8个这样的零件,不管是材料还是其几何形状,都是该公司加工机床所面临的最大挑战。该零件是由抗断裂的合金材料制成的,其几何形状包括一个必须与机翼曲面精密配合的轮廓表面。Padgett先生说,为了使这个零件的生产符合要求,该车间必须自费加工一个试样供军用部门检验。全世界只有8家企业具有生产这种零件的资质,他确信,他的车间是能够达到这一生产资质的其中一家。

MD-11型飞机中的机翼加强筋是一个较为典型的部件,这进一步说明了为什么耳轴型5轴加工对该零件能够显示出如此高的价值。该零件需要在其周围绕进行5轴铣削加工,并需在其周边的同一表面上钻削加工各种角度的孔径。这两项操作的加工角度为90°。由于机床各角度轴的运动范围有限,许多倾斜式主轴机床将需要多次装卡调试。而采用Padgett机械公司的5轴机床对这一零件进行加工,几乎可以在一次性装卡调试后,完成该零件的全部加工任务,只留下零件装卡过程中非接触的底面。

 

这台5轴加工中心的A轴行程为±120°,B轴
行程为360°。该车间拥有两台这样的机床

夹紧系统确保顺利加工

Padgett先生说,在5轴加工中,夹紧区是该车间即将面临的一个学习方面。通过实践经验,Padgett机械公司在复杂零件的夹紧固定方面,以及在保持其最大的加工接近性方面,已经达到了更高的效率。其中来自Kurt制造公司的Schenke夹紧系统,一直是其一套非常有用的夹具装置。这一套台钳夹紧系统是专门为5轴加工而设计的,其夹紧力很高,可确保工件两侧的顺利加工,很少会碰到其他障碍。

基于其在Feature CAM软件中的编程特点,使刀具路径的创建,比其所预期的更为直观。正如其在3轴加工中那样,他选择了一个富有特色的软件,它往往能够立即提供其所需要选择的刀具以及其所需的刀具路径。在5轴编程中,Padgett先生创建了该零件及其所需夹具的几何模型。利用软件来保护某些与夹具相关的平面,可导致产生一个可靠的程序,以避免与夹具发生碰撞。

Padgett先生说,该车间下一次采购的主要设备,几乎可以肯定是另一台5轴联动机床。这种只适于定位的5轴加工,可能会减少某一加工零件的装卡调试次数,例如从3轴加工机床上的7次装卡调试,减少到在一台5轴加工机床上的2次装卡调试。在这种情况下,即使是零件不需要轮廓加工,采用5轴加工机床也具有更大的意义。

事实上,在一台3轴机床处于开放和等待的情况下,即使同时订购了两台机床,那么其中的一台5轴加工机床也可能具有积极的意义。当Padgett公司需要承担很多加工业务的情况下,最便捷和具有更好成本效益的选择就是:让该零件一直等待着,直到其中一台5轴加工机床有空闲的时间来承接这些加工业务为止。

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