用空氣動力軸進行銑削加工

銑削加工    時間:2014-03-12 11:08:35
用空氣動力軸進行銑削加工簡介
由於高轉速主軸採用車間的壓縮空氣作為動力,因此擴大了加工車間立式加工中心的工作範圍。Bryan機械服務公司有一台坐標磨床,但現在,該機床已不像其過去那樣……
用空氣動力軸進行銑削加工正文

由於高轉速主軸採用車間的壓縮空氣作為動力,因此擴大了加工車間立式加工中心的工作範圍。
Bryan機械服務公司有一台坐標磨床,但現在,該機床已不像其過去那樣參與更多的生產加工了。一個重新出現的零件編號揭示了其中的原因。該零件上有一系列的孔徑,其中有兩個孔徑需要磨削加工。在過去,當孔徑在其一台Haas加工中心上鑽削加工后,這個位於印第安納州的Huntington加工車間會把這個零件再送到其磨削加工室的坐標磨床上進行磨削加工。
現在,該零件仍然留在加工中心上加工。在這同一台機床上,除了鑽削加工外,還可進行磨削加工。機床本身並沒有改變,只是添加了一個附件——一根由車間壓縮空氣驅動的動力軸。這根轉速為40000r/min的動力軸,就像一把刀柄那樣被安裝在機床的主軸之中。


圖1空氣動力軸通過坐標磨削方式對孔徑進行精密加工。該空氣動力軸像刀柄那樣被安裝在主軸之中。車間中使用的空氣通過安裝在機床上的耦合裝置輸入BryanMachine機械公司擁有6台VMC,它們的尺寸範圍從MiniMill微型銑床到VF-6型立式加工中心,通過添加壓縮空氣驅動的高速動力軸,使其所有的機床具有更多樣化加工的技術特點。除了坐標磨床的磨削加工外,該車間還使用壓縮空氣驅動的動力軸,用於外形輪廓的磨削、雕刻加工、石墨銑削和使用小型刀具的加工。在每一種情況下,採用動力軸加工,不用進行調試設置,從而節約了生產成本,而且在某些情況下,採用這種動力軸還可擴大車間所能執行的工作範圍。
圖2由於空氣是自動接通的,沒有軟管,空氣動力軸可通過刀具交換裝置安裝,並可放到機床的刀具圓盤傳送帶上傳送這種動力軸的設計是由該公司的老闆SteveBryan先生本人發明的。他的車間生產這些動力主軸,不過銷售這些產品只是他們小小的一個副業。他說,今天的許多數控加工中心,雖然價格很低,但卻能夠做精密的插補運動和提供精細的刀具路徑,使磨削加工或小刀具銑削加工更為切實可行。其所需要的一切就是較高的主軸轉速。大約在12年前,當他購置第一套空氣動力軸時,他發現這個附件是一種能夠擴大現代化VMC生產能力的低成本加工方式。
3D加工
具有諷刺意味的是,首先是軟體促進該車間使用了這個稱之為硬體的附件。當Bryan機械公司使用複雜的CAM軟體時,其能夠精密加工複雜3D表面的生產能力,才使其有可能為該車間從附近的模壓橡膠件製造商那裡贏得了石墨電極的銑削加工項目。採用由該車間壓縮空氣驅動的低功率動力軸,為該車間在其現有機床上高效加工石墨,提供了一個有效的手段,而不需要購買一台專門加工石墨電極的專用銑床。
然而,Bryan先生髮現,最初的空氣動力軸存在某些缺點。一個是與車間氣源的連接問題。該動力軸必須採用人工才能將其安裝到主軸中,因為空氣的連接管是一根軟管,必須用人工安裝固定。而其更大的局限性在於該動力軸只有一擋轉速。該車間購置了一套轉速為20000r/min空氣動力軸,但發現加工某一工件卻需要高達30000r/min的轉速。
圖3當車間開始加工石墨電極的時候,就能夠明顯地體現出一根高速、低功率主軸的價值出身於修理工的Bryan先生,決定開發他自己的設計項目。在他提出的要求中,主軸的速度必須是可調的,而且要比現有的空氣動力軸更短一些,以提高其剛性。新的主軸還必須能夠通過機床上的換刀裝置進行內外更換,不應受到空氣連接管的影響。
今天,在機床上安裝了一根固定的通氣管,以滿足換刀裝置的適應性。一個M代碼控制的電磁閥使通氣管與主軸連接,這樣也可滿足其剛性和可調性的要求。空氣動力軸的變速範圍15000~40000r/min。在20000r/min時,該動力軸的功率約為1.5HP。
Bryan先生說,低端扭矩是高速主軸的一大優點。這裡不是指空氣主軸的低端扭矩,而是指機床上標準主軸的扭矩。他指出,如果高速主軸只是一個簡單的附件,那麼,機床原來自身的低速功能將仍然可以利用。Bryan公司的其中一台加工中心所採用的是50號錐度。在刀庫中增加空氣動力軸以後,意味著這台機床能夠進行鋼材的重型銑削加工和零件表面的精密磨削加工,這不只是在單一的調試設置中,而且是在一個單一無助的數控周期中,採用換刀裝置來更換這些加工功能。
圖4微型銑床是該車間目前最主要的電極加工機床。其高速性能來自於空氣動力軸,如果是指這台機床,那麼其或者來自於各個主軸電極銑床
最近,該車間決定購買一台獨立的電極加工中心。然而,它卻買了一台標準速度的機床,一台Haas微型銑床,配有一根轉速為6000r/min的主軸。Bryan先生說,該主軸是該機床唯一可以被認為是「低速」的東西。
明確地說,配置數控系統的目的是為了高速加工。其功能包括在高編程進給速度下,保持複雜刀具路徑的前瞻性功能。在配置這一數控系統以後,該機床可以利用在石墨加工中的快速運動,使高主軸轉速成為可能。它只需要高主軸轉速。
Bryan先生髮現,在高速銑削加工中採用附件化的配置方法,對該車間的石墨加工來說,是一種比採用高速加工中心更有效的解決方案。該車間的新型微型銑床不必投入到高速銑削加工之中。必要時,該車間可簡單地選擇將空氣動力軸送到圓盤傳送帶上,而利用低端扭矩對工件進行操作加工。   

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