棒材零件的车铣六面加工魅力独具的复合加工方式综观当今数控机床的发展趋势，复合加工是发展势头很猛的一个方面，它不仅表现在金切方面，成形和电加工也有很多创新，甚至将激光与超声波加工等先进工艺方式也包涵进来了。就金切机床而言，自上世纪 90 年代奥地利 WFL 公司发明车铣复合加工中心加工中心以来，该技术红火得不可收拾。日本马扎克（MAZAK）提出的口号是“Done in one”，即在一台机床上要完成所有的工艺加工。德国埃马克（EMAG）公司首创的倒立加工中心，将轻型回转体零件一下子就可完成铣、车、镗、铰乃至滚、磨等多工序复合加工。德国 RODERS 公司将高速铣削与激光堆焊结合在一起，以完成模具模具的修复工作。在中国，北一机、渖阳机床、大连机床、秦川机床、青海机床等制造企业，也都根据零件的工艺要求，先後开发出铣车、车铣、车磨、铣磨等不同品种的复合加工机床。在机床业界，如何完成六面体零件的全自动加工，一直是一个备受关注的课题。然而在当前条件下，由於装夹平面的限制，夹紧至少需两次。随着工业机器人的出现，我们可以通过机械手，将尚未完成全部加工的中型零件提起来、翻个身之後继续加工，或是将其安置在另一台机床上加工。但是，铣车复合加工中心的诞生，已经使得轻型类棒材零件的自动六面加工成为可能。众所周知，产品的多品种、少批量以及零部件的日趋复杂，使得高效加工高精度零部件成为机床业界的重要主攻方向，复合加工机床也因其能通过两次装夹实现在一台机床上完成从毛坯至成品的全部加工，而倍受青睐。具体而言，复合加工这种多工序加工工艺的优点在於，能省去多次装夹的定位时间及辅助时间，也大幅减少了因多次定位所造成的误差积累，从而使工件可达到更高的精度要求；同时，由於复合加工机床可替代多台传统机床，这不仅能减少在车间的占地面积，也省却了中间仓库和半成品堆放场地，使得管理工作量大大降低，故而既减少了投资，又降低了成本。棒材零件多工序自动加工瑞士威力铭-马科黛尔(Wellemin-Macodel)公司专业生产多轴联动加工中心，其推出的 W508MT 铣车复合加工中心，是棒材零件多工序自动加工的一个范例。这是一台斜楔式床身型车铣复合加工中心，图1 为其结构图。图 1 W508MT 的结构图为了更清楚地说明其运动方式，我们还是先回顾一下ISO 841:2001中，国际上对数控机床坐标轴运动方向的命名。在直角坐标体系内，任何一台数控机床，无论是车、铣、磨、钻等，其主轴轴线规定命名为 Z，而其余两个直线轴方向就是 X 和 Y。那麽围绕这 X、Y、Z 转动的三个回转轴，就称为A、B、C。而在平行於 X、Y、Z 三个直线轴的方向上运动的其他直线轴，则称之为 U、V、W。由图 1 可知，这是台立柱能沿 Y 向前後运动的动柱式立加，同时铣头可作-15+100的 B 轴摆动，整个立柱与下方滑台作纵向 X 运动，由右端红色伺服电机驱动；左端是车削的正主轴，棒料通过主轴通孔由液压棒料输送装置送到指定位置，夹紧後对零件前端进行五面铣车加工，加工完成後就由位於机床前方的车削背主轴装置完成第六面加工（图 2）。图 2 背主轴塔座这个背主轴装置是威力铭-马科黛尔公司的专利发明，也是六面加工的关键部件。它是一个可绕 Y轴回转的三工位多功能塔座，2/a 显示出塔座全貌，其中间是车削副主轴，也称背主轴，左边是自动定心虎钳，右边是车削尾架。2/b 则是背主轴接正主轴传来的棒料後将其夹紧，随後两个车主轴同步回转，由割刀将其切断，继而对背主轴所夹工件的端部进行第六面加工。那麽，若遇到正主轴所装夹的棒料已作端面加工，并且呈方形或扁状怎麽办？这时，就需要用液压自定心虎钳对此工件夹紧并作第六面加工。2/c 就是虎钳转工位後，用卡爪将零件夹紧，然後铣头用铣刀将零件切断，继而夹具再转 90，使夹紧的零件端部朝上，由铣主轴对其作第六面加工。加工完成後卡爪就将零件松开落下，或者由机械手接住送到料仓。2/d 是当加工细长轴零件时，尾架转到与正主轴相对位置，由顶尖顶入进工件右端中心孔，以防加工时挠曲变形。这种三工位塔座使得机床工艺适应范围更广，同时也增强了加工刚性。这个塔座还具备 U 轴功能，由於纵向正常工作进给由 X 轴完成，所以塔座的定位、接料、退位等纵向运动就由 U 轴完成。这是一种快速、稳定的进给新方式，旨在提高零件的加工精度。图 3 铣螺纹装置W508MT 还带有一个独创的螺纹旋削加工装置（图 3），凸出的锥柄部分，就安装在铣主轴的锥孔 面，将工件套入锥孔内，就像滚齿机那般加工。外螺纹刀放置於零件的非中心点，它环绕着工件高速旋转，而工件则反向低速旋转。螺旋升角由铣头 B 轴回转而成，螺纹切深由数控系统径向插补而成（图 4）。图 4 螺纹旋铣加工原理一台高精度数控机床的设计总有其独到之处，该机床采用高强度的铸铁床身结构，布置加强筋间隔，底部三点式框架均衡地支撑机床的主结构这种构造是为了达成机床的抗振、抗热变形及静态刚性。为降低主要由金属切屑和冷却液引起的结构件热膨涨，机床还采用隔离钢板将机床的运动部件区域与加工区域分隔开来。为预防主轴高转速时发热，该机主传动用陶瓷轴承，并加装周边环状冷却装置。在进给方面，采用超精密预紧回圈滚珠轴承和直线导轨，以确保直线轴高精度运动时整机的均匀性和刚性。 图 5 W508MT 的盘式刀库W508MT 的盘式刀库也颇具特色（图 5），它不同於普通立加的斗笠式刀库，分上、下两层，能装48 把刀。因电主轴转速高，故选择 1:10 短锥的 HSK-E40 刀柄。快速换刀器带有 180回转的摆动臂，它有两个刀位。在加工区域的旁边有一个闸刀门， 面有个单独的空间可以通过这个门直接进入刀库。换刀时先是把下工位的刀由换刀器抓出迅速置於主轴旁，待上工步加工结束後，就将该刀与主轴上的刀具作交换。换刀时间刀对刀具时 0.8 sec，切削至切削 3sec。车灯模具开发的信息化管理研究模具模具开发在车灯生产中占有举足轻重的地位。车灯各部件，绝大多数都由模具成型。模具部作为上上海海小系车灯有限公司模具开发专门部门，面对日益繁重的模具开发任务、日益缩短的交货期限制和日益严格的产品质量要求，如何稳步提升模具开发质量、降低模具开发成本、缩短模具开发周期，以提升本公司的市场竞争潜力是我们努力的重点。除了提高模具技术开发水平外，对模具开发过程进行科学管理也是很重要的一环。基于此，模具部引进了模具生产专用工程信息软件。产品数据管理系统（PDM，Product Data Management）是企业设计和工艺部门的基础数据平台，各种 CAX（CAD/CAPP/CAE）应用，通过 PDM 进行集成，同时 PDM 也是企业设计和工艺部门的数据管理中心和流程管理中心。它是帮助工程技术及相关人员有效管理产品信息和所有与产品开发过程相关的信息的工具。它将数据库的管理能力、网络的通信能力和系统的控制能力相结合，提供产品全生命周期的信息集成化管理，并可在企业范围内为产品的开发过程建立一个并行协作的环境。面临的问题自从 1996 年上海小糸车灯有限公司开始生产车灯注塑模具以来，显著业绩的成长与经验的累积，已然拥有中国汽车灯具业先进的模具生产线、高端的机械设备、优秀的编程与现场人员。然而面对瞬息万变的市场竞争，为了使公司能够进一步追求利润的最大化，除了自我加工技术水平的不断提升外，如何在管理上下工夫，以整合模具开发系统，使效率得到最大发挥，是公司所面对的最主要矛盾。模具部门开始进行生产管理革新的探索，希望能够通过高效的生产管理以及对模具整体制造成本的控制来减少不必要的资源浪费，以获得更大的利润空间。PDM 信息管理软件可以对模具设计与制造过程进行有效控制。基于此，从 2004 年开始，我们逐步引进并实施了新的模具工程信息管理系统。图 1 为上海小糸车灯有限公司生产的一款汽车前照灯的配光镜。图 1 汽车前照灯配光镜所用的软件管理系统及其实施上海小糸车灯有限公司采用的软件系统是 C.I.M.总合研究所株式会社 (日本东京)的 Dr.工程 PRO和 Dr.成本 PRO，以及 Freedom 株式会社 (日本东京)的 DNC-NAV。其主要用户包括：日本小糸、日立制作所、东芝、三菱电机、日本轻金属、日产车体和昭和精机工业等 380 个公司。这套管理系统包含工程管理模块 DR.工程 PRO、成本管理模块 DR.成本 PRO 和加工运转效率监控系统模块 DNC。它将模具部的成本管理、工程/负荷/进度管理以及 NC 编程/运转效率监控体系有机地结合在一起，使模具开发效率得到最大发挥。本部门自 2004 年 8 月开始逐步导入工程管理、成本管理软件及 DNC 系统。经过近几年时间的运行，在技术管理的各方面都发挥了积极作用。系统导入情况如图 2。图 2 模具工程信息管理系统导入Dr.工程 PRO工程管理模块的任务是对生产的工作流进行管理。根据各个方面的实时信息，如机床负荷状况、生产实际进度等，通过和 DNC 等系统的结合以及对实时信息进行分析，科学地分配工作任务，达到生产效率的最大化。同时，Dr.工程 PRO 是一个闭环控制反馈系统，能多方收集实际生产反馈回来的信息，对设备负荷进行优化，达到提高设备利用率的目的。1. 主要功能它的主要功能包括工程参数信息输入、负荷指数、工作分配模拟和实绩输入 4 块。（1）输入参数信息包括： 出货状况、构成零件、指定加工工程等，管理模具制造所必要的情报；从 PERT 图的一览输入形式,到简单输入工程情报的连续输入模式,搭载了多种机能；可对应细微工程设计（可分配为多台、后段加工工程的设定等）。（2）负荷指数通过对输入参数信息的分析，通过人机交互方式，对设备利用状况进行合理调配；可根据公司内部的外协厂家，按照大日程、中日程、工程、机械类别等多样化的指标表现方式，让问题点能马上呈现出来。（3）工作分配模拟在各种复杂条件下，通过系统能够自动提供机械或作业者的最佳加工流程；依照条件的变更，可以比较检讨多种模拟的结果，从而对设计变更起到有力的指导作用。（4）实绩输入它是反馈控制模块，通过数据输入，更新实绩数据库如图 3 所示。图 3 Dr.工程 PRO 的处理流程2. Dr.工程 PRO 应用情况：目前 Dr.工程 PRO 系统主要由技术管理科工艺计划员负责信息输入、维护与计划监控。图 4、图 5为一款汽车前照灯配光镜的模具。图 4 汽车前照灯配光镜模具图 5 汽车前照灯配光镜模具其实际应用领域包括：（1）机床负荷指数的监控。通过此系统，可以在技术中心二楼专门服务器上监控模具部各台加工加工中心中心的机床负荷情况，并形成柱状图。当与 DNC 系统连接后，机床换刀时间、模具装夹时间、机床停止时间等等参数都可以记录下来。此外，系统可以自动统计机床负荷情况。部门管理者可以依据这些来对加工中心负荷进行合理调控。这样，就使机床运转效率得以明确化，有利于领导决策，调度机床。（2）作业流程确认。当工艺计划员输入工程计划后，模块式结构的数控磨床 三维反求技术 http:/www.qxugpx.com/zyzs/345.html室内绿化设计的注意事项选取浴室柜时要注意哪些问题 http:/www.zzsnsj.com/zyzs/386.html卧室空间设计小技巧 怎么防止冰箱冷藏室结冰？ http:/www.qxcdr.com/zyzs/344.html延缓木门变形的技巧 儿童房壁纸如何选择 http:/www.qingxinjiaoyu.com/snsj/255.html塑料模具 CAD 集成技术 和产品设计与外形的快速反求 http:/www.qxcad.com/cadjc/834.htmlPCC 控制软件系统的设计与编程软件的特点 http:/www.qingxinjx.com/zyzs/361.html超高速射出成型的目的 超高速射出成型机所具要的特性 http:/www.qingxinedu.com 系统会依据机床负荷情况，协同计划员共同制定作业流程，对设备利用状况进行合理调配，并产生日程进度表。 #p#