近年來,隨著我國水利、船舶、發(fā)電、礦山、機車等大重型企業(yè)的迅猛發(fā)展,使之重要的大型零部件的配套問題更顯突出。而這些大型零件在某種程度上,毛坯及加工*依賴進口,限制了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此國內(nèi)急需開發(fā)一些適合這類零部件加工的設(shè)備。
這一類零件的加工具有的共同點是:零件細長軸、重量大、工序多、工時長,國內(nèi)多采用多種刀具、多臺設(shè)備分序完成;
數(shù)控車銑復(fù)合也有在精加工序上配進口車銑中心完成的??傮w顯現(xiàn)效率低,且受進口設(shè)備價格高的制約。
數(shù)控車銑復(fù)合開發(fā)及應(yīng)用的時間比較早,技術(shù)相對成熟。其車銑中心均配單一刀架,旋轉(zhuǎn)刀具和車削刀具安裝在同一位置,動力軸懸伸長,剛性低。
下面針對大重型企業(yè)需求的重要的大型長軸類零件的配套加工問題,推出一款近年研制的臥式車銑復(fù)合加工中心。
大型零件加工工藝分析
1、典型零件
以船舶行業(yè)船用曲軸為例:材料多為鑄鐵或鍛鋼, 毛坯余量多達20~30mm,且不均勻、硬度高。外形為長軸帶多處曲柄,由于曲柄的回轉(zhuǎn)軸即連桿頸和主軸頸不同心,曲柄繞主軸頸的回轉(zhuǎn)直徑大,曲柄輪廓為多段不同心圓弧組成,曲軸的兩端面又有很深的油孔,曲柄上還有角度不規(guī)則的斜油孔等等,因此需要高剛性、可適合粗精加工的大規(guī)格的復(fù)合車銑加工中心完成。
2、未采用臥式車銑復(fù)合加工中心前曲軸加工工藝
某柴油機廠家加工方案主要是采用多工序, 多臺設(shè)備來完成的: 首先是采用鏜床打中心孔,平端面;然后將加工后的零件移到雙主軸箱車床上,粗、精車主軸頸及曲柄外側(cè)面;之后調(diào)整兩主軸箱上的卡具,將連桿頸移到機床主軸的回轉(zhuǎn)直徑上,進行工件定位、找正和夾緊,對連桿頸及曲柄內(nèi)側(cè)面進行粗、精加工,再上落地銑床上粗、精平衡重面;后將工件在鉆床上完成斜油孔、直油孔及兩端深孔的加工。這種加工方案車削是在普通臥車上完成,效率低,調(diào)整費時,當(dāng)工件的沖程大時卡具就無法滿足加工需求,多工序亦影響工件的加工精度。
3. 采用進口臥式車銑復(fù)合加工中心曲軸加工工藝
隨著我國船舶行業(yè)的日益發(fā)展,曲軸的質(zhì)量也日益與接軌。近年此行業(yè)的企業(yè)開始引進如奧地利WFL、德國尼爾森等公司生產(chǎn)的車銑復(fù)合加工中心??紤]到這類機床的切削性能,多將設(shè)備用于曲軸的半精加工、精加工工序上,不能實現(xiàn)一次裝卡完成零件從毛坯到磨削前的加工。
隨著中、數(shù)控車銑復(fù)合需求的加大,加之對國外曲軸加工工藝的研討,機床制造商經(jīng)過潛心研制,推出了具有自主產(chǎn)權(quán)的大型臥式車銑復(fù)合加工中心。
數(shù)控車銑復(fù)合加工中心技術(shù)
1、總體布局
機床如圖2所示??傮w上采用斜床身、雙主軸箱、側(cè)掛式單立柱、雙側(cè)掛箱上設(shè)雙刀架結(jié)構(gòu)形式,刀具位于重力方向進刀,配以工件檢測、刀具檢測、刀庫、恒溫冷卻裝置、水冷裝置、排屑裝置、防護裝置和電氣裝置等,并采用西門子840D s l數(shù)控系統(tǒng)。
設(shè)備具有( X 1、X 2、Y 1、Y2、Z1、Z2、B1、B2、Cf1、Cf2)任意5軸聯(lián)動功能、雙主軸、雙Cf軸同步功能、中心架與副主軸可分別沿Z軸方向自動移動功能,車銑復(fù)合加工功能,運用重載刀具鏜削深孔功能、高壓內(nèi)冷功能、在機檢測功能和刀具在線實時監(jiān)控功能。
在單立柱的左右各懸掛一套側(cè)掛箱,其上配有刀架,左刀架具有B軸功能,右刀架安裝大直徑外銑刀盤可實現(xiàn)外銑粗加工。
左側(cè)掛箱內(nèi)采用內(nèi)裝52kW的內(nèi)置電動機、一個兩級行星齒輪變速箱等集成在內(nèi)部,結(jié)構(gòu)緊湊。內(nèi)置電動機、減速機裝于采用灌膠工藝成型的多階梯深孔箱體內(nèi),研制過程解決了多階梯深孔加工精度低的問題,此裝置的輸出轉(zhuǎn)矩優(yōu)于進口機床。
右側(cè)掛箱78kW的主軸電動機經(jīng)齒型帶及自制減速箱的減速后,提供10 000N·m大轉(zhuǎn)矩動力。
該減速箱可實現(xiàn)兩檔變速,根據(jù)用戶的不同需求,配置不同直徑的外銑刀盤,解決刀具長、剛性不足、無法實現(xiàn)粗加工的問題。
2、技術(shù)參數(shù)與國外同規(guī)格機床對比
從附表可見, 本機床在承載能力、功率及扭矩輸出方面均有明顯優(yōu)勢,打破了國外現(xiàn)有的車銑中心僅配置單刀架的布局形式。右刀架大直徑刀盤的配備,可實現(xiàn)在1臺機床上完成工件的粗、精加工, 從而達到高精、。左刀架與車削主軸C軸功能相結(jié)合實現(xiàn)5軸聯(lián)動。