由于高轉(zhuǎn)速主軸采用車間的壓縮空氣作為動(dòng)力坠髓，因此擴(kuò)大了加工車間立式加工中心的工作范圍。

　　Bryan機(jī)械服務(wù)公司有一臺(tái)坐標(biāo)磨床茄码，但現(xiàn)在都敛，該機(jī)床已不像其過去那樣參與更多的生產(chǎn)加工了。一個(gè)重新出現(xiàn)的零件編號(hào)揭示了其中的原因构韵。該零件上有一系列的孔徑周蹭，其中有兩個(gè)孔徑需要磨削加工。在過去疲恢，當(dāng)孔徑在其一臺(tái)Haas加工中心上鉆削加工后凶朗，這個(gè)位于印第安納州的Huntington加工車間會(huì)把這個(gè)零件再送到其磨削加工室的坐標(biāo)磨床上進(jìn)行磨削加工。

　　現(xiàn)在显拳，該零件仍然留在加工中心上加工棚愤。在這同一臺(tái)機(jī)床上，除了鉆削加工外杂数，還可進(jìn)行磨削加工宛畦。機(jī)床本身并沒有改變，只是添加了一個(gè)附件——一根由車間壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力軸揍移。這根轉(zhuǎn)速為40000r/min的動(dòng)力軸次和，就像一把刀柄那樣被安裝在機(jī)床的主軸之中。

圖1 空氣動(dòng)力軸通過坐標(biāo)磨削方式對(duì)孔徑進(jìn)行精密加工羊精。該空氣動(dòng)力軸像刀柄那樣被安裝在主軸之中斯够。車間中使用的空氣通過安裝在機(jī)床上的耦合裝置輸入

　　Bryan Machine機(jī)械公司擁有6臺(tái)VMC，它們的尺寸范圍從Mini Mill微型銑床到VF-6型立式加工中心太汹，通過添加壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的高速動(dòng)力軸榕华，使其所有的機(jī)床具有更多樣化加工的技術(shù)特點(diǎn)。除了坐標(biāo)磨床的磨削加工外，該車間還使用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力軸粮忍，用于外形輪廓的磨削衷求、雕刻加工、石墨銑削和使用小型刀具的加工肄蓄。在每一種情況下搞督，采用動(dòng)力軸加工，不用進(jìn)行調(diào)試設(shè)置偷瀑，從而節(jié)約了生產(chǎn)成本胚搂，而且在某些情況下，采用這種動(dòng)力軸還可擴(kuò)大車間所能執(zhí)行的工作范圍叶皿。

圖2 由于空氣是自動(dòng)接通的脐炼，沒有軟管，空氣動(dòng)力軸可通過刀具交換裝置安裝拢掷，并可放到機(jī)床的刀具圓盤傳送帶上傳送

　　這種動(dòng)力軸的設(shè)計(jì)是由該公司的老板Steve Bryan先生本人發(fā)明的丁恭。他的車間生產(chǎn)這些動(dòng)力主軸，不過銷售這些產(chǎn)品只是他們小小的一個(gè)副業(yè)斋日。他說牲览，今天的許多數(shù)控加工中心，雖然價(jià)格很低恶守，但卻能夠做精密的插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)和提供精細(xì)的刀具路徑第献，使磨削加工或小刀具銑削加工更為切實(shí)可行。其所需要的一切就是較高的主軸轉(zhuǎn)速熬的。大約在12年前痊硕，當(dāng)他購(gòu)置第一套空氣動(dòng)力軸時(shí)赊级，他發(fā)現(xiàn)這個(gè)附件是一種能夠擴(kuò)大現(xiàn)代化VMC生產(chǎn)能力的低成本加工方式押框。

3D加工

　　具有諷刺意味的是，首先是軟件促進(jìn)該車間使用了這個(gè)稱之為硬件的附件理逊。當(dāng)Bryan機(jī)械公司使用復(fù)雜的CAM軟件時(shí)橡伞，其能夠精密加工復(fù)雜3D表面的生產(chǎn)能力，才使其有可能為該車間從附近的模壓橡膠件制造商那里贏得了石墨電極的銑削加工項(xiàng)目晋被。采用由該車間壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的低功率動(dòng)力軸兑徘，為該車間在其現(xiàn)有機(jī)床上高效加工石墨，提供了一個(gè)有效的手段彪趣，而不需要購(gòu)買一臺(tái)專門加工石墨電極的專用銑床嘹征。

　　然而，Bryan先生發(fā)現(xiàn)拌微，最初的空氣動(dòng)力軸存在某些缺點(diǎn)纸靠。一個(gè)是與車間氣源的連接問題。該動(dòng)力軸必須采用人工才能將其安裝到主軸中，因?yàn)榭諝獾倪B接管是一根軟管誓读，必須用人工安裝固定胳雁。而其更大的局限性在于該動(dòng)力軸只有一擋轉(zhuǎn)速。該車間購(gòu)置了一套轉(zhuǎn)速為20000r/min空氣動(dòng)力軸伞让，但發(fā)現(xiàn)加工某一工件卻需要高達(dá)30000r/min的轉(zhuǎn)速康逝。

圖3 當(dāng)車間開始加工石墨電極的時(shí)候，就能夠明顯地體現(xiàn)出一根高速停濒、低功率主軸的價(jià)值

出身于修理工的Bryan先生菲恢，決定開發(fā)他自己的設(shè)計(jì)項(xiàng)目。在他提出的要求中衣右，主軸的速度必須是可調(diào)的斋射，而且要比現(xiàn)有的空氣動(dòng)力軸更短一些，以提高其剛性但荤。新的主軸還必須能夠通過機(jī)床上的換刀裝置進(jìn)行內(nèi)外更換罗岖，不應(yīng)受到空氣連接管的影響。

今天腹躁，在機(jī)床上安裝了一根固定的通氣管桑包，以滿足換刀裝置的適應(yīng)性。一個(gè)M代碼控制的電磁閥使通氣管與主軸連接纺非，這樣也可滿足其剛性和可調(diào)性的要求哑了。空氣動(dòng)力軸的變速范圍15000~40000r/min烧颖。在20000r/min時(shí)弱左，該動(dòng)力軸的功率約為1.5HP。

　　Bryan先生說炕淮，低端扭矩是高速主軸的一大優(yōu)點(diǎn)拆火。這里不是指空氣主軸的低端扭矩，而是指機(jī)床上標(biāo)準(zhǔn)主軸的扭矩涂圆。他指出叶奈，如果高速主軸只是一個(gè)簡(jiǎn)單的附件，那么还纤，機(jī)床原來自身的低速功能將仍然可以利用尸惭。Bryan公司的其中一臺(tái)加工中心所采用的是50號(hào)錐度。在刀庫(kù)中增加空氣動(dòng)力軸以后埠邻，意味著這臺(tái)機(jī)床能夠進(jìn)行鋼材的重型銑削加工和零件表面的精密磨削加工男磅，這不只是在單一的調(diào)試設(shè)置中，而且是在一個(gè)單一無助的數(shù)控周期中苞惰，采用換刀裝置來更換這些加工功能蜂澄。

圖4 微型銑床是該車間目前最主要的電極加工機(jī)床蓉止。其高速性能來自于空氣動(dòng)力軸，如果是指這臺(tái)機(jī)床放暇，那么其或者來自于各個(gè)主軸

電極銑床

　　最近溶绢，該車間決定購(gòu)買一臺(tái)獨(dú)立的電極加工中心。然而打吱，它卻買了一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)速度的機(jī)床劫扶，一臺(tái)Haas微型銑床，配有一根轉(zhuǎn)速為6000r/min的主軸锭吨。Bryan先生說蠢莺，該主軸是該機(jī)床唯一可以被認(rèn)為是“低速”的東西。

　　明確地說零如，配置數(shù)控系統(tǒng)的目的是為了高速加工躏将。其功能包括在高編程進(jìn)給速度下，保持復(fù)雜刀具路徑的前瞻性功能考蕾。在配置這一數(shù)控系統(tǒng)以后祸憋，該機(jī)床可以利用在石墨加工中的快速運(yùn)動(dòng)，使高主軸轉(zhuǎn)速成為可能肖卧。它只需要高主軸轉(zhuǎn)速蚯窥。

　　Bryan先生發(fā)現(xiàn)，在高速銑削加工中采用附件化的配置方法塞帐，對(duì)該車間的石墨加工來說拦赠，是一種比采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葵姥。必要時(shí)荷鼠，該車間可簡(jiǎn)單地選擇將空氣動(dòng)力軸送到圓盤傳送帶上，而利用低端扭矩對(duì)工件進(jìn)行操作加工献舍。

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