立式車床在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用
最近幾年新開發(fā)出的立式車床主要有兩種态秧,一種是倒立式車床(屬卡盤式機(jī)床),主要應(yīng)用在汽車制造業(yè)及其他工業(yè)的大扼鞋、中批量的自動(dòng)化生產(chǎn)中申鱼;另一種用于強(qiáng)力重載加工的大型立式轉(zhuǎn)塔車床(VTL),它配置有高功率主軸和能承受上千公斤重量的工作臺(tái)云头。一般VTL主要用來(lái)加工如飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)捐友、石油天然氣勘探設(shè)備、軍用非路面行駛車輛锁澡、泵埋吊、壓縮機(jī)等產(chǎn)品中的各種零件。據(jù)供應(yīng)商稱神翁,當(dāng)前的應(yīng)用領(lǐng)域和原來(lái)相同愈苛,但用戶已經(jīng)從原來(lái)的設(shè)備制造商擴(kuò)展至二級(jí)零件承包商。
隨著機(jī)床技術(shù)的迅猛發(fā)展誓贝,現(xiàn)在大多數(shù)的VTL都能自動(dòng)換刀伶门,并普遍配備了驅(qū)動(dòng)式刀具,其中以四軸機(jī)床居多剑瞻。它能夠在一個(gè)設(shè)備上完成如火車車輪那樣的工件的加工棵擂。一些機(jī)床還配備有托盤式工件交換系統(tǒng),以使操作者在加工工件的同時(shí)裝夾好下一個(gè)待加工工件舅兑。
著名的VTL制造商Giddings & Lewis公司(簡(jiǎn)稱G&L公司)在開發(fā)出VTC1600型之后又?jǐn)U大了VTC系列機(jī)床的型號(hào)拙达,四種型號(hào)的最大加工直徑為1700mm~2700mm,工作臺(tái)直徑為1250mm~2500mm甜杰。
這四種機(jī)床的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)使用75kW AC電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙速工作臺(tái)柑爸,能給兩個(gè)較小的機(jī)床提供24550Nm的最大扭矩吵护,給較大型機(jī)床提供41144Nm的最大扭矩盒音,工作臺(tái)也可選用液壓(油缸)驅(qū)動(dòng)。
尤其值得一提的是該系列機(jī)床都對(duì)其各部分進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)馅而,減少了許多計(jì)數(shù)器和易于造成非正常運(yùn)轉(zhuǎn)的部件祥诽,如限位開關(guān)等。由于縮減了約50%的計(jì)數(shù)器瓮恭,因此雄坪,大大提高了機(jī)床的可靠性,同時(shí)也使G&L公司提供的機(jī)床價(jià)格降為原產(chǎn)品價(jià)格的2/3屯蹦。
同時(shí)维哈,G&L公司的VTC機(jī)床使用了公司專有的楔形鎖緊的模塊式刀具系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)類似于鏜銑床或加工中心的錐形接口系統(tǒng)登澜,但它不像傳統(tǒng)的錐柄刀具那樣從主軸錐孔內(nèi)拔出阔挠,而是用液壓楔形裝置加力飘庄,將刀具從主軸錐孔內(nèi)自動(dòng)退出或快速插入主軸錐孔內(nèi)。
據(jù)G&L公司介紹购撼,該刀具系統(tǒng)也能采用電液裝置措暗,并可采用內(nèi)冷方式冷卻刀具,還具有比Hirth連接器和橫向鍵易于制造的優(yōu)點(diǎn)纯亲。
對(duì)于重型立式加工機(jī)床的開發(fā)递蚪,最新的產(chǎn)品是Hass自動(dòng)化公司最近推出的立式車削中心(VTC)。它能在一次裝卡中同時(shí)使用驅(qū)動(dòng)式刀具加工直徑為1220 mm羞遭、高710 mm朗玩、重4500kg的工件,機(jī)床設(shè)計(jì)有直徑為1220mm帶T型槽的工作臺(tái)和錐度為50號(hào)的銑削頭零反;工作臺(tái)由22.5kW電機(jī)驅(qū)動(dòng)泻畏,由雙速齒輪箱變速;用伺服馬達(dá)對(duì)C軸實(shí)行驅(qū)動(dòng)與控制迫讨,插補(bǔ)精度為±30arcsec委丈。
驅(qū)動(dòng)式刀具的使用是通過(guò)具有30hp的矢量驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)50號(hào)錐度的主軸,產(chǎn)生610Nm的扭矩和最高達(dá)5000r/min的轉(zhuǎn)速來(lái)進(jìn)行加工凤阱。機(jī)床配備可存貯30把刀具的側(cè)裝式刀具自動(dòng)交換系統(tǒng)什偷,能安裝21把銑刀和鉆頭、2把車刀和1把鏜刀芹枷。
倒立式車床的主要特點(diǎn)是衅疙,從結(jié)構(gòu)上看相當(dāng)于將傳統(tǒng)的立式車床顛倒而成,即由主軸裝夾工件并沿3個(gè)直線軸運(yùn)動(dòng)鸳慈,而刀架固定不動(dòng)饱溢,徹底改變了傳統(tǒng)車床的理念。最早由EMAG公司發(fā)明生產(chǎn)的VSC系列現(xiàn)已發(fā)展成能進(jìn)行車走芋、鏜绩郎、銑、磨翁逞、滾齒肋杖、激光加工的倒立式多功能中心。加工過(guò)程中挖函,裝夾工件的主軸可從外部傳送裝置上抓取工件状植,然后把工件定位于加工區(qū);主軸作旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)怨喘,由固定在轉(zhuǎn)塔式刀架上的刀具進(jìn)行加工津畸。加工完成后,主軸將已加工完的工件送回到傳送裝置上,傳送裝置又將下一個(gè)工件送到相應(yīng)的位置魁夫。
這種機(jī)床的布局較傳統(tǒng)的車床有很大的優(yōu)勢(shì)蔓酣,傳統(tǒng)的車床要求操作人員時(shí)刻注意車床的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況,并且在車床上方安裝有塔架式吊車或機(jī)器人婆裹,其余外圍的操作人員的任務(wù)是將未加工工件放到傳送裝置上载甸,然后拿走加工好的部件。而使用倒立式車床乱险,操作人員的任務(wù)簡(jiǎn)化成將工件放到傳送裝置上齐犀,然后移走機(jī)床上加工好的工件。由于花時(shí)間少且效率高石检,根據(jù)工件大小和加工時(shí)間滥捣,這種操作一般只需1~2h,每班最多進(jìn)行1~2次惯斥。
同時(shí)沦昆,它還取消了機(jī)器人或塔架式吊車,削減費(fèi)用并減小了占地空間病趋。用戶不只是節(jié)省了機(jī)器人的最初成本愿凶,而且節(jié)省了編程和工具耗損的費(fèi)用。同時(shí)使傳送裝置得到簡(jiǎn)化存哲,但這種簡(jiǎn)化也是以犧牲機(jī)器人或塔架式吊車的柔性作為代價(jià)的因宇。
這一結(jié)構(gòu)的典型代表是Hardinge公司VL系列車床(VSC系列的改型產(chǎn)品)。這種車床是由Hardinge公司與德國(guó)EmagMashinenfabric 機(jī)床公司的合資廠Hardinge-Emag GmbH公司生產(chǎn)的祟偷。VL3的特點(diǎn)是:功率為15.6kW察滑,主軸轉(zhuǎn)速7500r/min,能加工直徑為79mm或130mm 的工件修肠,卡盤能裝夾直徑為152mm的最大工件贺辰。VL5的特點(diǎn)是裝備了功率為22.3kW、最高轉(zhuǎn)速為4500r/min的主軸和一個(gè)能傳送28個(gè)工件的(圓柱形)工件傳送裝置嵌施;卡盤能裝夾尺寸為直徑為204mm或254mm的工件饲化。
兩種型號(hào)機(jī)床Z軸的進(jìn)給速度均為30m/min,X軸的進(jìn)給速度為60m/min艰管,都裝備有剛性盤式的12位VDI 40型雙向刀架滓侍,能夠在任何位置啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)式刀具蒋川。選擇 GE Fanuc21-iT控制系統(tǒng)為標(biāo)準(zhǔn)型牲芋,驅(qū)動(dòng)式刀具和C軸由Fanuc 21-iT控制。
倒立式車床也都能組建于柔性制造單元中倡挚。簡(jiǎn)單的工件傳送裝置能夠連接到柔性制造單元的自動(dòng)傳輸線中情庐,也可重新構(gòu)建以應(yīng)付產(chǎn)品變化的需要。而且蒸拦,車床的小機(jī)座占地面積小辙资,意味著基于倒立式車床的柔性制造單元的占地面積也小瞳竖。
由Mazak公司新推出的IVS200倒立車床,是為滿足汽車制造業(yè)中大批量零件生產(chǎn)的市場(chǎng)需要而設(shè)計(jì)開發(fā)的癌雷。它的主軸啟動(dòng)速度快乡捧,具有快速工件處理功能(無(wú)需塔架式機(jī)器人),加速度0.9g魄仙,X軸進(jìn)給速度為110m/min牵观,Z軸進(jìn)給速度為60m/min。機(jī)床配備刀具預(yù)調(diào)裝置水惑,當(dāng)將刀尖對(duì)準(zhǔn)預(yù)調(diào)裝置的貓眼時(shí)塌自,機(jī)床控制系統(tǒng)即可將刀具的偏移量和其他特征錄入,并在加工中對(duì)刀具的狀態(tài)實(shí)行自動(dòng)監(jiān)控及對(duì)刀具磨損汽足、熱變形等實(shí)行自動(dòng)補(bǔ)償悟旧。該公司還開發(fā)出兩臺(tái)可對(duì)工件的另一端進(jìn)行加工的雙主軸機(jī)床。
由美國(guó)DMG公司生產(chǎn)的CTV250車床减拭,曾被稱為是柔性制造單元使用的擴(kuò)展平臺(tái)蔽豺。該機(jī)床的特點(diǎn)是X軸由直線電機(jī)驅(qū)動(dòng),可使其加速度達(dá)到1g拧粪,進(jìn)給速度達(dá)100m/min茫虽。機(jī)床裝備有功率為25kW的驅(qū)動(dòng)電機(jī),最高轉(zhuǎn)速為5000r/min的主軸既们,直徑為254 mm的卡盤濒析。Y軸用于偏心鉆孔和銑削加工。選用西門子840D數(shù)字控制系統(tǒng)啥纸。
鍛件和鑄件是各種工件的常用坯料号杏,尺寸和幾何形狀的不規(guī)則變化對(duì)自動(dòng)化加工是一種挑戰(zhàn)。Mori Seiki公司新推出的倒立式車床就是專門為加工小型鑄件和其他長(zhǎng)徑比較小的工件而開發(fā)的斯棒,例如剎車制動(dòng)輪盾致、電機(jī)殼體和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子等。
機(jī)床最高主軸轉(zhuǎn)速5000r/min荣暮,最大輸出功率為11.2kW庭惜,能加工直徑所為400mm、長(zhǎng)為150 mm的工件嗡窑。車床的滾珠絲杠和線性導(dǎo)軌用滲入潤(rùn)滑油的石碳酸墊片實(shí)行永久性潤(rùn)滑籽钝,這樣就減少了經(jīng)常添加潤(rùn)滑油的工作量,同時(shí)避免了由于采取油潤(rùn)滑所造成污染的問(wèn)題夭蹦。
總之航赦,高效率的立式車床在技術(shù)上完全可以取代臥式車床,而且比臥式車床具有更多的優(yōu)點(diǎn)。
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