成立于1889年的日本株式会社池贝是日本历史最悠久的机械制造企业,日本的第一台车床、第一台蒸汽发动机、第一台燃油发动机都诞生在池贝。作为全球数控机床和其他高质量、高性能机床的生产企业之一,池贝的创新技术有效地实现了人性化设计,最大程度地实现了人与机床的和谐。
图1 U轴刀具的加工精度
池贝的U轴刀具是公司的专利技术(日本专利号1432208),即在刀具旋转的同时,刀头可沿着刀架端面可做径向运动。这种在数控系统的控制下可达到0.001mm的精度(图1),沿径向进行运动的刀具,称之为U轴刀具。
U轴刀具配合池贝生产的TV4、TV5型立式加工中心和TH500、TH600、TH800型卧式加工中心可进行对复杂零件的车削加工,如外圆加工,内孔加工,端面加工,U轴刀具都可以加工;锥面加工、径向加工
、螺纹加工 、凹槽加工,从而使加工中心具备了车削功能。
U轴刀具的定位精度是±3(m,重复定位精度是±1.5(m;在转速为1000r/m,进给0.06mm/rev的加工条件下,加工圆柱类、锥面类零件的直圆柱部圆度可达2.3(m、锥体部圆度可达2.6(m。
加工类似如图2所示的台阶孔时,一般的加工中心要用6把成形刀才能完成,而改用U轴刀具,只用2把刀(一把普通钻孔刀,一把U轴刀)即可完成加工。
图2 内锥孔
对于复杂的、偏心或不规则的零件,传统加工方法是在车床上利用工装夹具进行配重后进行车削加,既不便于调整有不利于提高生产效率,在使用池贝带U轴刀具的加工中心,则可把工件固定在工作台上进行加工。
带U轴的加工中心特别适合加工汽车零部件加工,许多汽车零件往往形状和结构复杂,而且对加工精度和生产效率要求高,例汽车零件“上球窝”,一般的加工方法需要用2台机床联合进行车削、镗孔加工完成内径、内径锥度、内径R、外径、外径锥度、外径R、端面加工等多道工序,加工时间大约3.5分/1个,而采用带U轴的TVU4型立式加工中心,4个零件一起装夹,用5把刀具即可完成加工,加工时间大约1.5分/1个,大大提高了生产效率。
还有类似的“拖臂”类零件,在普通加工中心上用使用9把刀才能完成内径、内径开槽、内径反向镗削、加工外径、外径锥度、端面加工等工序,用时7分钟/个,而采用带U轴的TVU5型立式加工中心,仅用3把刀即可完成这些加工,用时约为5分钟/1个。
再举一个汽车类零件下臂的加工实例,需要加工内容为:内径、内球面、外径、外锥面、外径表面开槽、端面。采用传统的车床镗削方法,需要多个工位、工序,而使用带U轴刀具的加工中心TVU4,用工装夹具将3个下臂零件固定在TVU4标配工件台上,用普通加工中心刀具6把,U轴刀具5把对有车削加工要求的部位进行加工,一次加工便可以完成以上工序,加工时间6分40秒/1个。同时利用APC可连续加工,从而大大提高了加工效率。