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DMF500加工中心B轴无级分度及联动升级

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成果主要完成人

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项目概况

DMF500L加工中心属于五轴四联动,B轴只能正负90度整数度点动加工,在加工过程中,存在很多的非整数度倾斜面或倾斜曲面,需要更细微的分度或者联动加工,这时B轴有了很大的局限性,某些工件要做大量的工装夹具来弥补角度不足,或者无法联动加工的不足,因此需要大量的工装夹具辅助生产加工,增加大量的成本和加工周期,有很多复杂异型曲面甚至无法完成加工。

针对这个局限性,2018年4月,加工小组对很多拥有五轴加工中心的机械加工厂以及机床生产厂家进行调研,研究了大量五轴动柱式加工中心和摇篮式加工中心,对其中广泛使用的三种联动方式A轴、C轴、B轴联动方式进行深入研究,结合DMF500的结构及加工方式,设计了一套动柱式摇篮装置,利用A轴0-360度可联动加工的特性,自主研发了A轴摇篮,通过机床系统对A轴PLC的控制实现了摇篮的千分之一度联动加工,弥补了B轴不联动,只能整数分度的局限。通过一年多的实际使用过程,该装置工作稳定可靠,精度高,不仅大大增加了机床加工范围,降低了加工成本,还极大的提高了加工效率。

解决问题:

弥补B轴在加工过程中只能整数分度的不足,可以细分到千分之一度;

弥补B轴在加工过程中不能联动加工的不足,使之前困难甚至不能加工的工件可以轻松完成;

降低加工编程和装夹的难度,减少工装夹具的使用量,提高了加工效率,缩短了加工时间;

减少了工序和装夹次数,提高了加工的精度和质量,降低了废品率。

通过2018年这次改造,在2019年提升了加工中心的加工能力,使以前不能加工的工件可以加工了,以前困难加工的工件,可以简单加工了,并且大大减少了工装夹具的使用数量,尤其是根据工件定制的工装夹具数量,用来弥补角度缺陷的可以不用了,节省了大量的成本;缩短了前期准备的时间,从而缩短了生产的周期,提升了效率;装夹方式的改变,使之前复杂的装夹变得简单简洁,提高了装夹的稳定性,使在加工过程中可以提高加工的各项参数,降低刀具及工装夹具的磨损,进一步缩短加工时间,节省了大量刀具成本;在精度上,减少装夹的次数,避免了在多次装夹中产生的装夹误差,并且减少了加工的工序,使多刀完成的部分工序,可以实现两刀甚至一刀完成,避免了多次装夹和复杂工序造成的形状位置的偏差,减少接刀处的接痕,大大提高了加工的精度和光洁度;加工的由繁入简,降低了在加工中的风险和机床的磨损,也减少了人为在加工中的参与动作,提高了人和设备的安全系数,增加了设备的使用寿命和维护成本。综合经济效益和社会效益潜力很大,效果明显。

通过这个A轴摇篮式改造,可以使一台三轴立式加工中心成为五轴加工中心,能解决大多数的困难加工问题,且投资少使用成本低,可以增加企业的加工范围和能力,节省大量的时间和人员成本。

这次的改造通过一些设备和结构的调整,可以衍生出多种加工形式,去掉摇篮部分,保留动力轴水平方向放置,可以成为拥有第Ⅳ轴的四轴加工中心,适合加工管类零件;轴向放置动力轴,可以成为底面转盘C轴方式的四轴加工中心,适合零件顶部和360度侧面的连续加工;当动力轴设计为足够的转速和夹持力,并拥有足够的旋转圆周和线性精度,还可以进行立车和卧车的加工,使加工中心进一步升级为铣车复合加工中心,大大提升了加工的范围能力,避免反复装夹产生的偏差,让企业在复合作业的时候,把精度提升一个大的台阶。