5軸加工—當(dāng)你需要時(shí)應(yīng)用
最近有許多車間都在努力探索將5軸加工技術(shù)應(yīng)用在一臺(tái)普通機(jī)床上，這樣谨跌，就可以在一臺(tái)普通機(jī)床上對3軸零件進(jìn)行加工否抛，也可對5軸零件進(jìn)行加工。
隨著自動(dòng)化工具吊烫，例如言酪，自動(dòng)編程和刀具軌跡自動(dòng)生成的軟件不斷出現(xiàn)，5軸加工技術(shù)和普通機(jī)床加工的界線谍钝，不僅僅是模糊而是完全消失了败饵。“5軸加工技術(shù)不再是只用于加工葉片等形狀特別復(fù)雜的高精度零件椭徙』┓梗”Tooling & Assembly系統(tǒng)公司(位于加利福尼亞州的Simi Valley)老板Mike Giboney說。
Giboney先生的8人加工車間蔑懈，是一個(gè)21世紀(jì)現(xiàn)代化加工車間的成功典范∶祝“我們不是僅能加工零件,”他說拐迁，“幾乎所有的金屬加工車間都只能簡單地加工零件。我們則不同疗绣，我們已經(jīng)能集成零件加工线召、部件裝配乃至整機(jī)的裝配與調(diào)試于一體铺韧。取得成功的關(guān)鍵是創(chuàng)造性地使用機(jī)床、工具缓淹，提供用戶在別處得不到的技術(shù)服務(wù)哈打。”
Tooling & Assembly系統(tǒng)公司于1996年建成讯壶。Giboney先生原來是一個(gè)機(jī)加工人料仗，他當(dāng)時(shí)就認(rèn)為，一個(gè)新型的現(xiàn)代化車間伏蚊，應(yīng)該是一個(gè)能夠進(jìn)行零件加工立轧、組件裝配與整機(jī)裝配、調(diào)試躏吊，能及時(shí)交付產(chǎn)品的生產(chǎn)單元氛改。“我當(dāng)時(shí)就想著建造一個(gè)能夠處理用戶不同需要的新型的現(xiàn)代化車間比伏‰”Giboney先生回憶說。
最近他的車間積極探索了5軸加工技術(shù)吸畸，并驗(yàn)證了他最初想法的正確绣嫉，而且將這一認(rèn)識(shí)幾乎貫穿到他的整個(gè)生意中∷滢啵“5軸加工中使用到的零件加工技能和知識(shí)都是工人必須掌握的蝠题。”Giboney先生說蝎蚣∫笱纾“工人的加工技術(shù)非常熟練。但他們的技能和知識(shí)還主要集中用于對技術(shù)難題的解決淹误、加工過程的優(yōu)化和設(shè)法使效率進(jìn)一步提高等方面窜货。我們盡量讓機(jī)床自動(dòng)地加工零件∠娣ⅲ”
偶爾五軸加工
傳統(tǒng)上末雪，車間總是從工件的角度探討5軸加工技術(shù)的使用。一種雙重結(jié)構(gòu)經(jīng)常存在于這些車間宰僧。從零件角度出發(fā)材彪，他們只考慮普通機(jī)床和5軸加工機(jī)床之間，在最影響用戶下決心的報(bào)價(jià)琴儿、每小時(shí)加工費(fèi)用和其它的幾乎所有與費(fèi)用有關(guān)的因素方面存在著的差別段化。
其中的一部分，是5軸加工機(jī)床的額外費(fèi)用。而且這些額外的費(fèi)用會(huì)隨著5軸加工技術(shù)的繼續(xù)使用變得越來越低显熏。
在Giboney先生的車間雄嚣，5軸加工和3軸加工之間，沒有嚴(yán)格的等級區(qū)別喘蟆』荷“我們這里已經(jīng)不著眼于考慮分出什么是5軸零件或3軸零件，”Giboney先生說蕴轨，“我們只是設(shè)法分析如何以尺寸公差為基礎(chǔ)港谊，表面光潔度的要求為必要條件，想出最好的辦法去定位與裝夾好零件進(jìn)行加工尺棋，保證在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)封锉，按質(zhì)按量地交付產(chǎn)品。許多零件都可以在我們的3軸加工中心上加工或進(jìn)行5軸加工嗽绑〖僭洌”
Tooling & Assembly系統(tǒng)公司可以加工大型零件，因?yàn)樗麄冏罱鼜墓?Haas)自動(dòng)化公司(位于加利福尼亞州的oxnard)購買了一臺(tái)哈斯VF2型5軸加工機(jī)床萤野『丈蓿“對于VF2機(jī)床，我們已具有兩年的加工經(jīng)驗(yàn)杜诲【缗撸”Giboney先生說，“我們的機(jī)加工人能令人驚愕地直接對一根棒料毛坯進(jìn)行3軸銑削加工茵软。早在今年年初落六，一個(gè)航空航天用戶尋找一個(gè)公司為他們加工一個(gè)形狀很復(fù)雜的零件。在我們知道了公司的要價(jià)后枷瀑，知道來了好生意民氏。我們對一批這樣的零件進(jìn)行了5軸加工。然而并沒有為此專門購買一臺(tái)5軸加工機(jī)床常枢【霉妫”
他們的解決方案是使用一個(gè)具有高速加工能力和安裝有一個(gè)可雙軸擺動(dòng)工作臺(tái)的哈斯VF4型機(jī)床進(jìn)行加工。這一新結(jié)構(gòu)機(jī)床可以使車間通過合理的資金投入旗扑，就能夠根據(jù)加工零件的不同蹦骑，高柔性地進(jìn)行3軸、4軸和5軸加工的任意選擇臀防。對于重為800磅的工作臺(tái)的更換需用花費(fèi)4個(gè)小時(shí)眠菇。但它一經(jīng)使用，就能在CNC系統(tǒng)控制下進(jìn)行加工袱衷。當(dāng)然琼锋，控制系統(tǒng)(包括CRT)是可以方便地在進(jìn)行3軸或4軸加工時(shí)放闺，與工作臺(tái)的連接切斷。
“通常缕坎，我們會(huì)把工作臺(tái)放在加工中心上，加工任何待加工零件篡悟，只有當(dāng)Z軸運(yùn)動(dòng)行程受到影響時(shí)才取下谜叹。因?yàn)闄C(jī)床最初設(shè)計(jì)時(shí)并沒有考慮這一工作臺(tái)的安裝。否則將會(huì)減少Z軸行程搬葬『衫埃”Giboney先生說。
恰當(dāng)?shù)陌嵋?/strong>
對于最優(yōu)的加工方法芜监，尤其是高精度零件加工拾拄，減少或取消零件的搬移是主要目的。而機(jī)床及其夾具锦售，經(jīng)常限制了這個(gè)能力莺肘。
“在我們車間，決定是否安裝可雙軸擺動(dòng)工作臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)是茉蔗，當(dāng)需要多次裝夾才能加工完多個(gè)側(cè)面或多表面零件的時(shí)侯峭跺。”Giboney先生說锚躺，“我們是根據(jù)零件幾何形狀的復(fù)雜程度新罗，看通過使用5軸加工，能取消或減少零件的搬移次數(shù)和裝夾次數(shù)的多少骄雇，來決定是否使用5軸加工训奢。而不是只表面地看一下零件的幾何形狀」褰模”Giboney先生說饼暑，“當(dāng)你不得不搬動(dòng)零件到另一臺(tái)機(jī)床上加工時(shí)，就已經(jīng)存在因重復(fù)裝夾而產(chǎn)生的潛在誤差锹杈。一絲纖維線頭撵孤，一小片污垢或切屑碎片都能引起零件定位誤差而影響加工精度。我們的想法是通過一次裝夾中竭望，進(jìn)行5軸加工邪码，盡可能地從根本上去除因多次裝夾定位產(chǎn)生的累積誤差∫澹”
減少夾具的數(shù)量和復(fù)雜程度闭专，需要進(jìn)行一個(gè)重要的工作是，考慮是否選擇在一個(gè)安裝有可雙軸擺動(dòng)工作臺(tái)機(jī)床上加工旧烧。研究的結(jié)果是影钉，許多在其它車間被認(rèn)為是不需要使用5軸加工的零件，在這里都在所謂的5軸機(jī)床上進(jìn)行加工。按照Giboney先生的介紹平委，“為了擴(kuò)大生產(chǎn)奈虾，他們現(xiàn)在已能夠使用多臺(tái)高效率機(jī)床進(jìn)行加工，除了原有的機(jī)床廉赔，又購買了兩臺(tái)新的立式機(jī)床以息。”
在具有了5軸加工能力的機(jī)床后不久祥怖，車間很快贏得了生產(chǎn)的鋁制航天航空零件的加工合同兴题。為一個(gè)用來裝夾軌道衛(wèi)星上的陀螺儀的夾具。它是通過4個(gè)球形窩定位裝夾陀螺儀的抽胁。
“這個(gè)零件需要11道不同工序的加工噩檬。”Giboney先生說喜即，“使用我們設(shè)計(jì)的夾具肾轨，能夠在一次裝夾中進(jìn)行9道工序的加工。這一技術(shù)上的改進(jìn)满律，極大地提高了生產(chǎn)效率群鞭，降低了生產(chǎn)成本。使原來的6個(gè)月加工8個(gè)零件的生產(chǎn)周期咖迄，減少到3個(gè)月內(nèi)加工完8個(gè)零件刃纽。”
自動(dòng)編程
Giboney先生溉浙，一個(gè)機(jī)加工人出身的擁有8個(gè)雇員的業(yè)主和經(jīng)理烫止。他的辦公室就在車間的生產(chǎn)現(xiàn)場，他能看到和知道加工中的出現(xiàn)的一切情況戳稽。
“我一直為我自已的CNC機(jī)床編零件加工程序馆蠕。”Giboney先生說惊奇，“我的機(jī)床加工經(jīng)歷從使用手控銑床互躬，例如橋堡(Bridgeports)銑床，然后轉(zhuǎn)換到CNC編程颂郎，轉(zhuǎn)變過程相當(dāng)容易吼渡。因?yàn)槟壳耙磺凶詣?dòng)化工具和方法，均已集中在成熟的CAD/CAM軟件的編程中了乓序∷吕遥”
在能進(jìn)行5軸和3軸加工的兩臺(tái)哈斯機(jī)床上，Giboney先生使用了由Mastercam/CNC 軟件公司開發(fā)的能自動(dòng)生成刀具軌跡的Mastercam軟件替劈。
“使用這個(gè)主要用于高速加工過程和能嚴(yán)密嵌入到CNC系統(tǒng)中的高端軟件寄雀，能在我們購買的VF4機(jī)床上進(jìn)行高速加工得滤。” 他說百睹，“我一般能在接到任務(wù)后的1個(gè)小時(shí)內(nèi)菊虏，編好零件的加工程序。當(dāng)然估掐，多年的機(jī)加工經(jīng)驗(yàn)幫助了我他案。 例如，一般人認(rèn)為船酗，編一個(gè)使用0.125英寸立銑刀加工一個(gè)3英寸深糟的程序，是相當(dāng)困難的弊肢。但實(shí)際上收泥，在安裝有可雙軸擺動(dòng)的機(jī)床上，使用Mastercam軟件的代碼進(jìn)行自動(dòng)編程是件非常容易的事情蠕为∷龅辏”
對于航天航空零件的加工，既使在安裝有可雙軸擺動(dòng)工作臺(tái)的機(jī)床上艘珊，也需要進(jìn)行兩次裝夾加工俊势。它們在經(jīng)過粗加工和半精加工后，需要按排一道消除加工應(yīng)力的熱處理工序绷旗。然后再進(jìn)行精加工喜鼓。對于精加工，需在零件表面留有0.020英寸的精加工余量衔肢∽“這個(gè)精加工余量的剩留，在Mastercam軟件中角骤，只使用一個(gè)簡單的命令即可完成隅忿。”Giboney先生說邦尊”惩“這是一個(gè)基本的刀具的偏置(量)命令〔踝幔”
高端加工車間
Tooling & Assembly系統(tǒng)公司繼續(xù)通過提供超越傳統(tǒng)零件加工链峭、集設(shè)計(jì)和制造于一體的服務(wù)來開拓市場∫缮唬“順應(yīng)金屬加工行業(yè)的變化熏版，要求機(jī)加工車間具備更好的柔性『憬ǎ”Giboney先生說系亭，“談到柔性剿哪，首先是個(gè)觀念問題，其次才能獲得高效率的生產(chǎn)晋合≈魈”
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