鋁合金結(jié)構(gòu)件加工及鋁合金缸蓋類零件的加工,所用材料均為鋁合金,但加工工藝要求大不相同。鋁缸體類零件的加工,深度較大,且常采用銑刀加工,因此切削力一般較大,設(shè)備選擇傳統(tǒng)支架式五軸聯(lián)動機床。但在鋁合金結(jié)構(gòu)零件的加工中,無論是壓鑄還是擠壓型材的切削力都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于氣缸蓋的切削力。
那什么設(shè)備是合適的呢?哪一種設(shè)備在保證加工精度和工藝可靠性的前提下,加工效率、經(jīng)濟好?
我國汽車鋁合金零件的加工主要采用內(nèi)燃機缸蓋、變速箱等空腔鑄造零件,因此在鋁合金零件的加工中多采用以往的工藝設(shè)備。結(jié)構(gòu)剛性大,工藝設(shè)計可采用高切削量高速銑削加工。機械結(jié)構(gòu)形式多采用五軸聯(lián)動加工中心,配有支架式工作臺。這一典型的機床結(jié)構(gòu)的確有很多優(yōu)點,但是對于一般鋁合金和復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的加工來說,有些材料體積較小。
不管是精鑄型還是擠壓型,車身鋁合金結(jié)構(gòu)件大多不需要大量的機械加工,也不需要大量的材料清理,因此,與箱體型零件相比,車身鋁合金結(jié)構(gòu)件大多只需少量的機械加工,由于機床的結(jié)構(gòu)剛性要求較高,所以,在滿足精度要求的前提下,應(yīng)盡量減少部件重量,提高速度和自動化程度。
當(dāng)前Hamuel系列車系的復(fù)合CNC主要是對硬質(zhì)材料葉片進行大切削量加工,其加工精度為0.003mm,Reichenbacher系列多柱形(鏜床)CNC偏愛輕質(zhì)材料加工:零件較大,精度要求不高(一般結(jié)構(gòu)精度不超過0.1mm,重要形狀精度要求0.02mm,但尺寸較小),零件附加值(相對缸蓋)不高,自動化程度要求較高。
通過模塊化柱子設(shè)計,可以根據(jù)零件和工藝要求靈活組合模塊。使用者可選擇單柱、雙柱或多柱立柱(銑頭),也可選擇相對配置或同側(cè)配置的臺式機型更靈活,還可對全車構(gòu)造零件進行加工,修正焊接時對車身構(gòu)造的誤差。Audi的Etron鋁制車體與保時捷的911采用相同的方案。
應(yīng)該指出的是,圓柱并非采用傳統(tǒng)的鏜床結(jié)構(gòu),而是在圓柱上部加裝龍門結(jié)構(gòu),在圓柱結(jié)構(gòu)上增加剛度,而不會使成本大幅增加。這樣,可安裝較重的磨頭,圓柱的高度也可相應(yīng)增大。
銑削頭可自由擺動,配以垂直轉(zhuǎn)臺,與其它3個直線自由度組成5軸聯(lián)動,也可采用2個自由度,與其它3個直線軸組成5軸聯(lián)動,可配有多個加工主軸,每個主軸可配有訂購的組合工具,節(jié)省了更換刀具的時間,也節(jié)省了刀庫的成本。
全封閉雙面數(shù)控銑床,采用多通道控制,可以同時加工一個零件的不同部分或兩個不同部分。通過優(yōu)化工藝,空載速度達到80m/min,進一步提高進給速度,加工效率比普通CNC高2倍以上。
轉(zhuǎn)臺設(shè)計更為靈活,公司具有豐富的車系復(fù)合結(jié)構(gòu)CNC開發(fā)經(jīng)驗,熱衷于各種轉(zhuǎn)臺的靈活運用。與柱式結(jié)構(gòu)相配合的工作臺可以是聯(lián)動式或分度式轉(zhuǎn)臺,轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動方式可以是水平或垂直旋轉(zhuǎn)。
主軸端部采用自由度(左右)擺動銑削,而聯(lián)動式轉(zhuǎn)臺采用垂直位置銑削,形成車系組合形式的聯(lián)動式轉(zhuǎn)臺則采用垂直位置銑削,適用于復(fù)合材料葉片、涵殼等大型回轉(zhuǎn)體零件。
該結(jié)構(gòu)剛度高,但不適用于汽車輕量化結(jié)構(gòu)件等產(chǎn)品,需改進機床本身,削弱其功能,更適合汽車零部件的生產(chǎn)要求。
轉(zhuǎn)臺也可不參與連結(jié),只作為換面或換面之用。這樣不但能改變一個部件的位置,還能將多個部件固定在轉(zhuǎn)盤上,成為托盤交換機構(gòu),與自動化裝卸機器人配合使用,實質(zhì)上與數(shù)控系統(tǒng)組成柔性制造單元(FMC)
豎向分度式轉(zhuǎn)臺,轉(zhuǎn)臺被垂直放置后分成前后兩面,工件可分別固定在兩個工作臺上。使內(nèi)部工件在加工時,外部可作好生產(chǎn)準(zhǔn)備或機器人自動更換。這種設(shè)計在節(jié)省生產(chǎn)線空間的同時,也避免了重?fù)Q托盤系統(tǒng),非常適合夾持汽車鋁合金部件。另外,工件移至加工區(qū)域后,由兩臺銑削設(shè)備同時進行加工,每臺銑削設(shè)備配有三臺電動主軸,加工過程無需更換刀具,更換工件時也只需幾秒鐘的時間,使整個設(shè)備的利用率接近。
切割量大,加工時間長(航空鋁合金構(gòu)件較多,汽車構(gòu)件加工時間較短),無須頻繁更換構(gòu)件。這樣,還可以使用帶有2個自由叉銑頭的翻轉(zhuǎn)工作臺,從而構(gòu)成6年前流行的翻轉(zhuǎn)銑削結(jié)構(gòu)。對小批量、多批次的加工企業(yè)而言,這種輕量化的翻板銑削操作簡單,零件水平放置,垂直加工,同時還可在另一臺臺臺臺處翻動零件,準(zhǔn)備去毛刺等生產(chǎn)。機床外邊的工作臺,自動裝卸也很方便。
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