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CNC數控機床在高端零件生產中的應用發(fā)展
2015-01-23 16:29:58

    激烈的競爭,使得輕而易舉的事情已不復存在,為了謀求生存,必須采用高端設備來生產復雜而精密的零件。即使是新型多軸機床也可以經濟地從事50個以上零件的小批量生產。如果采用CNC數控加工機床,是否是大批量生產顯得并不重要,加工零件的批量范圍一般為500~2000件,而如果客戶生產的是系列化同類零件,有時批量還可以更小一些。過去在瑞士凸輪機床上生產的零件現在也可以轉移到瑞士CNC數控機床上加工。隨著CNC數控機床的不斷發(fā)展,它可以生產非常復雜的零件(其長度與直徑的比可達8或10:1),除車削外,還可以加工需要銑削、鉆削和鏜削的短小零件,往往一次裝卡就可完成全部加工。這些零件要比普通CNC數控車床所能加工的更為復雜。

    在急需的情況下,凸輪控制多軸自動機床可以以is或2s為單.位時間提供零件,但這些零件不能太復雜,而采用5軸或8軸加工時,由于每個軸是單獨運轉的,因此出現誤差的機率較大。但如果采用CNC數控機床加工,只要通過計算機補償,就可以消除制造的精度誤差。此外,凸輪機床是切人式磨削,因此它們只能采用成形刀具切削,而CNC數控機床采用標準的插入式刀具,可適合于單點車削和仿形加工。汽車零件,例如噴油器和電子連接件等極復雜的精密零件,一般需要大批量、長時間的加工生產。當批量足夠大的時候,使用多軸自動化加工機床往往也是最好的選擇。如果零件的訂貨量是10萬件,那么就應該在CNC數控機床或凸輪式多軸機床上加工生產。如果只是5000件的訂貨量,那么采用單軸瑞士機床加工也許會更好些。

    長期來,瑞士車床或瑞士式機床一直被看作是加工高精密、復雜零件最合適的機床。其獨特性能在于采用軸向定位,這種定位方式實際上可以消除零件在切削過程中的偏移,因此加工精度高。瑞士車床是專為加工更精密、長度超過直徑3倍的零件而設計的,車削的部位就在零件的支撐點上,因為有軸套,不會使零件發(fā)生偏移,這一點十分關鍵。通常有兩類瑞士加工機床,其中一類的主軸箱是固定的,另一類的主軸箱是可以滑動的。主軸箱滑動型機床適用于加工較長的零件。

    一般來說,瑞士機床會給所加工的零件帶來許多附加價值,這些選用的機床可以是CNC數控機床或自動機床,也可以是凸輪式機床。一般來說,生產批量超過5000件時,采用自動化機床比較經濟,因為它們的加工速度較快。而采用CNC數控機床加這些零件需要較長的時間,但CNC數控機床的調試速度較快,而自動化機床的調試時間可能較長,因為在調試過程中涉及到更換凸輪和所有的刀具。在某些情況下,如需要制造新的凸輪,將會使交貨時間延長幾個星期。使用瑞士車床還有一個潛在的缺點:因為瑞士加工機床需要使用經過磨削的棒料,這種材料較貴。但在公差精度、同心度和平直度要求較高的情況下,使用這種棒料還是有必要的。

    目前,零件加工過程中最費時間的還是對零件的測量,特別是手工測量。由于有精度的要求,有時往往需要采用復雜的檢測方式。目前機床制造商正在正面臨兩個方面的問題:即零件的干式機加工及零件的處理。如果零件采用很少的潤滑或無潤滑加工,所生產的零件就會產生熱量而導致刀具的磨損,這些問題必須解決。以前,從加工機床上卸下零件往往采用手工作業(yè)的方式。目前存在的另一個問題是工藝控制不夠。機床的操作人員可以告訴你有關零件尺寸的讀數,但他們往往沒有獲得真實的工藝數據,例如功率、速度、刀具的磨損情況及溫度等。因此在實際加工過程中,他們往往無法識別有關重要的工藝參數。如果他們具有足夠的工藝控制能力,他們是能夠做得到的。盡管現在市場上可提供CNC數控和多軸機床,但凸輪控制技術仍然是生產制造業(yè)中一項重要技術。凸輪仍然非常有效,它可代替侍服電機起到推、拉的傳動作用,這對刀具的傳動和定位是不可缺少的。

    Davenport機床就是凸輪機床成功應用的一個典范,這一機床在美國的工業(yè)界久已聞名。機床采用凸輪控制,但已將傳統(tǒng)的凸輪控制與現代的控制技術融合到了一起。典型的加工周期為2s。原始的基本型號采用凸輪傳動,并采用皮帶輪和齒輪改變進給速度和傳動速度。較新型的機床采用侍服傳動,轉換的速度較快。這種新設計的機床在采用成形刀具加工時,其加工精度可達到0.003mm。有三種加工方式:成形切削、剃削和滾絲。在這些5軸自動機床上通常加工的零件為小的螺絲、輪胎閥桿、電器觸頭和連接器以及機床零件等。然而,由于具有一定資歷的操作人員數量日漸減少,因此CNC數控機床的使用優(yōu)勢越來越明顯。CNC數控機床的優(yōu)點是不需要有太豐富的機加工操作知識,只需要會使用計算機的工人調試操作一次就可完成,只要按照規(guī)范加工,就能達到較高的加工精度。此外,在選購設備時,還需要了解機床的公差等級,這一點十分重要。如果用戶生產的是廉價的商品化自行車零件,其生產標準與生產宇航業(yè)零件的標準是完全不同的。如果公差精度要求較高,那么對溫度,甚至對零件與零件之間的磨擦系數的要求都得很高,它們都需要達到一個規(guī)定的目標。如果規(guī)格要求是一絲,那么零件的移動就會帶來麻煩。

    零件的批量和最終用戶的市場是另一決定性因素。如果所生產的零件批量為5萬件,那么由于乘數效應的關系,即使是零點幾分錢,但其總成本的金額還是很可觀的。勞務費用往往是另一個關鍵的因素。如果生產設備允許只需一個人去操作兩臺或更多的機床,那么所能節(jié)約的資金就相當可觀了。通過降低勞務成本或提高機床的加工能力往往可以抵消機床最初的高額投資。如果機床能讓用戶在一次性裝卡調試后完成整個零件的加工,那么就必然可以避免零件的第二道操作加工,從而可以節(jié)約所需的費用。在批量生產零件的行業(yè)中,制造商通常有這樣的一種說法:“沒有什么零件的生產批量會越來越大”。這種說法也許未免有點夸張,但是一般來說,現在許多產品,例如汽車、通信等行業(yè)的許多零件的生產批量越來越小。在大部分加工生產過程中,其所選用的理想設備主要取決于零件的批量大小,精度要求、零件材料以及零件的復雜程度。

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