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基于中达电通自动化平台的车铣复合加工机床解决方案
中达电通股份有限公司
     
                 中达电通股份有限公司  伺服数控产品处 张广伟
    摘  要:本文讨论如何利用中达电通PUTNC-HCL-T加强型车床数控系统,并配合台达 ASD系列交流伺服系统、台达VFD-VE系列高性能磁束向量控制交流变频器、CS7主轴专用编码器的一体化控制平台解决方案来实现经济型车床向具有车、铣复合加工功能中高端车削中心的功能转变。 
C复合加工   经济型车床   车铣复合   主轴C轴功能 
1       引言 
    随着机械冷加工领域零件产品的多样化少量化以及日趋复杂化,金属切削制造业对能够加工出高质量、高精度、高效率、C(计算机数控)机床的需求日益增加。同时作为数控机床制造商,如何在现有生产能力的基础上能够简单、实用、高效、C机床,在日趋激烈的市场竞争中求得生存并发展,也是产品研发的主要目标和方向。为此机床的设计与制造者们一直在做出不懈的努力。 
2       CNC复合加工技术 
    一个零件产品的生产,通常需要多道工序方能完成,不同的工艺方法有着不同的加工原理和特点,不同的加工工序有着不同的加工目的和要求,因此它们各自需要用着不同的加工设备来实现。 
在传统的制造工艺中,一个零件的制造往往就需要有多种、多台不同的加工设备来完成。这不仅增加了设备的台数和生产厂房的占地面积,从而增加了企业的投入,而且由于生产过程中零件需在工艺和工序设备间等待、运输、检查和重新定位装夹等因素,既影响加工精度,也必然增加了不少生产辅助时间。统计表明,这部分非加工时间将占到零件生产总周期的70%~95%左右,从而大大地制约了生产效率的提高。 
    随着金属切削制造业蓬勃发展,对于传统加工方式,C加工方式都可能已不能满足机床用户对复杂零件的加工要求。取而代之的就是把不同加工技术集中在同一台机床上完成的集约式的复合加工方式,并已成为未来机床发展的重要方向。 
    CNC复合加工就是把几种不同的加工工艺,放在同一台数控机床上来实现零件的加工,例如在一台数控机床上可以进行车削加工、铣削加工、C复合加工是近年来金属切削加工领域中最流行的先进制造技术之一。C机床的最大的优点就是能够通过一次零件装夹,即可实现零件多种不同工艺的加工,从而达到减少机床和夹具,免去工序间的搬运和储存,提高零件加工精度,缩短制造周期和节约作业面积的目的,为使用者带来效益。 
    根据图1展示燃气具燃烧喷嘴零件加工图,传统的加工方式需要下3道基本加工工序方能完成:C车床或者小型液压仿形车床来加工外圆轮廓;使用钻床安装分度卡盘或者专用夹具实现来分度钻孔;使用钻床安装专用的快换夹头来实现侧面的钻孔和攻丝。 
    C车床上生产时,通过一次工序装夹,简单的NC编程就能方便快速的实现上述所有加工步骤,极大的提高了加工效率。 
图1  燃气具燃烧喷嘴 
3        C车床的差异 
 机械结构的差异 
    C复合加工车床,C数控车床为基础,配以一个多个工位的刀架和动力旋转***发展而成,加工对象主要是轴类、盘套类等回转体零件。除主要进行车削加工外,还可以进行部分的铣削、钻孔和攻丝等加工。为了实现在一台车床上通过一次装夹,便可对回转体零件进行全部或大部分的加工,因此在它车床的床身上,除了可以安装一般的车削***外,还要具有能够安装上铣刀、钻头和丝锥等旋转的辅助动力装置,这点是具有车、C车床机械结构上区别于经济型车床的显著特征。 
 
    (1)C轴功能。对于具有车、C车床,它控制系统的主轴通道,除了能够执行S代码主轴的功能,控制机床主轴变速旋转外,还要能够实现机床主轴可以精确分度的C轴功能和C与Z轴、C与X轴的联动功能。C车床不仅可以像普通数控车床那样能对回转体零件的内外表面(含圆柱面、锥面、曲面等)、端面进行车削加工,还可以利用C-Z轴联动功能车螺纹,利用C轴分度功能和X或Z轴上安装的
动力旋转***进行偏离回转体零件中心线的钻孔和铣削加工,从而大大地扩展了数控车床复合加工的能力。 
    (2)多轴的控制能力。C车床通常配置1路主轴通道(伺服主轴或者变频器主轴)和2路伺服进给轴通道(X轴、Z轴),而具有车、C车床,还需要增加辅助动力装置来实现钻孔和铣削加工,因此就需要控制器能够提供更多的伺服轴通道(如A轴、Y轴)来控制辅助动力装置,满足控制的要求,如图2所示。 
图2多轴加工 
4       基于中达电通自动化平台的车铣复合加工解决方案 
    综合上述的分析,C车床的转变是需要在机床电气控制架构和机械设计两个方面同时入手来满足的要求的,对于后者因为每个机床制