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如何根據零件工藝特性和車銑復合加工的工藝特點制定合理的工藝路線、裝卡方法和選用合理的刀具是實現(xiàn)精密加工的關鍵。 工序集中是復合加工為鮮明的工藝特點。因此,科學合理的工藝路線是提高車銑復合加工效率和精度的關鍵因素。瑞士寶美公司的S19i2F銑車復合加工中心為例,該機床具有五軸銑、車削、鏜削、鉆孔、鋸斷以及自動進料等功能,采用FANUC 31i數(shù)控系統(tǒng),具有刀矢平滑、超i強前瞻、高速插補等功能,特別適合軸類、回轉類等零件的高速精密加工。在航空葉輪加工中,該加工中心具有突出的優(yōu)勢。當采用棒料作為葉輪毛坯時,常規(guī)的葉輪加工工藝路線首先利用數(shù)控車床車削葉輪外部輪廓,然后精車加工基準;在此基礎上利用五軸數(shù)控加工中心進行開槽、粗加工、半精加工以及型面和輪轂的精加工;在五軸加工中心或鉆孔設備上進行孔加工。而采用S19i2F銑車加工中心不僅可以通過一次裝卡完成上述工藝的全部加工,Miyanno走心機,而且當采用棒料進行加工時還可以通過鋸斷、自動送料等功能實現(xiàn)葉輪的批量加工,整個過程無需人工干預可以全部自動完成。其工藝路線的設置可采用如下方式:主軸裝卡棒料→粗車葉輪外部輪廓→精車外部輪廓→五軸銑削開槽→流道粗加工→流道半精加工→流道精加工→鉆孔→背主軸裝卡→車削葉輪底部平面→鉆孔。
一次裝卡即完成全部葉輪加工工序,加工效率及精度可以得到大幅提高。 對于具有雙刀架的車銑加工中心,走心機,雙刀塔的設備都具有雙通道的控制系統(tǒng),上下刀架可單獨控制,同步加工可以通過代碼中的同步語句來實現(xiàn)。為充分發(fā)揮設備的加工能力,Star走心機,可以在加工條件允許的前提下,Miyanno數(shù)控走心機,通過雙刀架的同步操作實現(xiàn)零件的多個工序同時加工。可以通過上下刀架的同步設置,在粗車外形的同時完成內孔的粗鏜加工,從而進一步提高加工效率。通過上下刀架的同步運動,完成一系列孔的加工,不僅提高了加工的效率,同時還可以通過鉆孔軸向力的相互抵消來減少工件變形的影響。為實現(xiàn)這種功能,需要在前期工藝設計的時候對工藝方案進行系統(tǒng)深入的研究,確定工藝路線的串行和并行順序,并通過對加工程序的合理組合實現(xiàn)上述功能。
目前的航空產品零件突出表現(xiàn)為多品種小批量、工藝過程復雜,并且廣泛采用整體薄壁結構和難加工材料,因此制造過程中普遍存在制造周期長、材料切除量大、加工效率低以及加工變形嚴重等瓶頸。為了提高航空復雜產品的加工效率和加工精度,工藝人員一直在尋求更為精密的加工工藝方法。車銑復合加工設備的出現(xiàn)為提高航空零件的加工精度和效率提供了一種有效解決方案。
與常規(guī)數(shù)控加工工藝相比,復合加工具有的突出優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面。
(1)縮短產品制造工藝鏈,提高生產效率。車銑復合加工可以實現(xiàn)一次裝卡完成全部或者大部分加工工序,從而大大縮短產品制造工藝鏈。這樣一方面減少了由于裝卡改變導致的生產輔助時間,同時也減少了工裝卡具制造周期和等待時間,能夠顯著提高生產效率。
(2)減少裝夾次數(shù),提高加工精度。裝卡次數(shù)的減少避免了由于定位基準轉化而導致的誤差積累。同時,目前的車銑復合加工設備大都具有在線檢測的功能,可以實現(xiàn)制造過程關鍵數(shù)據的在位檢測和精度控制,從而提高產品的加工精度。
(3)減少占地面積,降低生產成本。雖然車銑復合加工設備的單臺價格比較高,但由于制造工藝鏈的縮短和產品所需設備的減少,以及工裝夾具數(shù)量、車間占地面積和設備維護費用的減少,能夠有效降低總體固定資產的投資、生產運作和管理的成本。 復合加工的關鍵技術 盡管復合加工具有常規(guī)單一加工無法比擬的優(yōu)勢,但實際上目前在航空制造領域里車銑復合加工的利用率并未得到充分發(fā)揮。其關鍵原因在于車銑復合加工在航空制造領域的應用時間還比較短,適用于航空零件結構工藝特性的車銑復合加工工藝、數(shù)控編程技術、后置處理以及仿i真技術尚處于摸索階段。為了充分發(fā)揮車銑復合加工設備的效能,提高產品的加工效率和精度,必須全部解決上述關鍵基礎,并實現(xiàn)集成化應用。
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