新型加工中心高动态精确柔性高压仪表阀

新型加工中心：高动态、精确、柔性

新型加工中心：高动态、精确、柔性 2011年12月04日 来源： 提高生产率，更加柔性化以及降低生产成本，这些因素对于加工中心和龙门式铣床的用户来说都具有极高的诱惑力。德国机床制造厂家Axa公司向自己提出了这些挑战。尽量缩短非生产性的附加时间，提高机床的自动化程度以及机床的利用率，对于Axa公司的研发工程师来说，这和机床的高动态性能及精度一样，也是继续研制加工中心和龙门式铣床的既定目标。2002年年初，公司制订了一项有关换刀装置以及在提高机床刚性的同时，达到更高动态性能的新方案，由此研制出了VSC和VHC-M 2型和3型加工中心等新一代S系列机床，该机床（M型）配有在X方向一起运行的换刀装置。

图1 VSC 3/50 XTS系列立式加工中心装有回转头、固定刀库和带有自动交接抓具的XTS换刀装置，换刀装置负责刀具在刀库和主轴之间的运送

提高刀库容量2004年年底，对提高刀库容量的需求导致了研制第一批VHC-3-XTS加工中心。该系列加工中心于2005年3月份在该公司自办的AXA展览会上推出，XTS机床深受市场欢迎。因此，该系列产品现在又继续扩大，因而使XTS换刀装置也可用于VSC和VHC系列机床，而且规格有两种型号：Y轴运行路径为600 mm；结构尺寸也有50型的，Y轴运行路径在900 mm以下，而且也适用于SK50型主轴，主要用于重切削加工。最新的研究成果是配备了垂直运行工作台的NSC系列加工中心以及带新式XTS（XTS = Extended tool shop）换刀装置的VHC系列回转头加工中心。和3年前研制的S系列机床的刀具更换系统相类似，XTS刀库也不和运行工作台一起运行。S系列机床装有交接抓具的整个刀库，刀库装有智能控制的自备驱动装置，跟随工作台一起运行；和S系列机床相反，XTS换刀装置的刀库是固定安装的。装有自备驱动装置的交接抓具负责刀具在刀具库和主轴之间的运送。固定刀具库由上下成对安装的单个链条组成，由于链条沿X轴并行排列，因而刀具位置的数目可以任意扩充。高动态性能的换刀抓具由一个个高度可调的双交接抓具构成，在加速度很高的情况下，抓具在X轴方向上可以达到100 m/min的运行速度。

图2 VPC 55型龙门式加工中心运行路径在X轴、Y轴和Z轴上最大可达2300 mm、1400 mm和800 mm，主轴最大转数为9000r/ min

像S系列机床一样，XTS系列的换刀装置位于X轴护罩后面受到保护的后部机床间里。由于整个更换过程也是在X轴护罩后面进行的，因而就不会由于工作间里的换刀抓具而发生碰撞现象。采用这种方案具有下列几项优点：(1)换刀装置和刀具不必再随工作台一起运行。这样可以改善轴驱动的动态性能。比如工作台在加速度很高的情况下也可以用40 m/min的快速行程进行运动。(2)工作台的组件在刚性方面得到了改进和提高。(3)由于高动态性能的换刀抓具在重量上得到了优化，因而换刀时间也得到了相应缩短。(4)固定安装的刀库可以做到刀具的并行安装，并由此减少非生产性辅助时间。(5)由于刀具的更换全部放在X轴护罩后面进行，避免了工作间里因换刀抓具的干扰因素造成的碰撞。(6)刀库链条成上下双排列，可以在尽量缩小占地面积情况下提高刀具库的容量。由于这种双链条的并行排列，刀具库的容量可以任意扩大。由于结构简单、功能可靠、动态性能好而刚性又得到改善，这种方案适合于在加工中小批量的普通机器零件时广泛使用。在对机床做相应配置情况下，比如采用圆形工作台、快速旋转工作台以及回转工作头，也可以完成五面及五轴加工和车加工等复杂工件的加工。在频繁更换工件情况下，XTS换刀装置可以在机床上保留大量刀具。结合使用托盘更换器，可以实现无人生产。此外公司还研制出了龙门式加工中心系列。比如采用回转工作头和VPC-U系列圆形工作台的龙门式加工中心，增加了VPC 45 U和VPC 55 U系列，而VPC系列垂直龙门式加工中心则增加了VPC 45和VPC 55系列（图2和图3）。VPC系列包括导轨上置的紧凑结构型龙门式加工中心。作为Gantry机床，这类机床的Y轴上装有2套驱动和测量系统。放置高度低、沿操作面安装的机床工作台，使得工作空间大非常有利于操作。换刀装置受到了很好保护换刀装置在机床的后部得到了很好保护。紧凑型一体化结构方式可以在占地面积极小的同时提高机床的刚性。这种机床的显著特点是运行路径延长了，工作间扩大了，性能提高了，装备也更加全面了。比如VPC 45/55 U系列立式机床的运行路径在X轴、Y轴和Z轴上最大可达2300mm、1400mm和900mm。

图3 采用回转主轴头和圆形工作台的VPC 55-U型龙门式加工中心

根据刀具和模具制造商对加大工件重量的需求，公司做出的反应是，采用加强刚性的底座和新研制了较大型的圆形工作台RTA6。工作台的平面直径为1500 mm，负荷达3500kg。除了现有的回转工作头采用Hirth齿轮联锁机构和无级夹具之外，现在附件又补充了用于五轴加工的新型无级内插式回转主轴头。由于采用了新型驱动装置，切削功率也得到了提高，SK40型主轴ED为40%时功率达40 kW，扭矩为255 Nm；SK50型主轴ED为40%时功率达57 kW，扭矩为357 Nm。该系列机床工作空间大，刚性高，尤其适合于加工刃具和模具，也适合于加工大型板式零件。对于五轴加工模具来说，现在也可以使用无级内插式回转工作头。较大的Z形运行路径和较大的圆形工作台可以对大型立体工件进行五面加工。原载MM《现代制造》杂志(end)

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