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提高双向生产效率的工装(图)

时间:2014-06-08  数控技术网  http://tech.cncproduct.com

 

加工车间中的车/铣加工中心一侧安装了一套棒料进给装置,在另一侧安装了一套零件回转传送装置,这一设置提高了加工的双向生产效率。

在CNC车削加工中心上添加一套自动棒料进给装置是提高生产效率的一种好方法,可以解放一名操作人员的劳动力。在
铣床上,采用一套由回转机构进给的零件传送装置,也可以获得同样的好处。因此有理由考虑,在一台车/铣加工中心的车间内采用上述两种可供选用的方案,也就是在车/铣加工中心上同时安装一套棒料进给装置和一套零件回转传送装置。
EWS Weigele公司在他们的G250型车/铣加工机床上实现了上述目标,而这台机床则是由Index公司提供的。EWS公司为
车床和车/铣床生产静态驱动工具。该公司的总厂设立在德国的Uhingen市,离Esslingen市不远。Index公司的办事处和其中一个生产工厂就设立在那个城市里。作为在德国西南部斯图加特地区的邻居,这并不是EWS公司与这家机床制造商之间的惟一联系。

EWS公司设计生产的许多
刀具产品适合于Index公司制造的多轴车床和车/铣床使用。事实上,该车间带有棒料进给装置和零件传送回转装置的车/铣床不但适用于生产这些刀具系统,而且该机床还适用于单一刀具的生产。该车间使用了EWS公司的Varia系统以后,使刀具的调试装卡时间缩短,提高了机床双转塔和双主轴配置结构的运行速度和灵活性。


图1 这一车/铣加工中心右侧的零件回转传送装置再
加上另一侧的棒料自动进给装置,更显示出了它的优
越性,该棒料进给装置可隐约地从机床左侧的远处看到

这一配置所体现的独特和相互依存关系,立即使这台车/铣加工中心在几个不同的层面上引起了人们的兴趣。这里有两套完全不同的工件传送系统如何在这一类机床上运转。使用者可以看到刀具系统所需的各种零件是如何利用这台机床的车、铣复合能力及其灵活性而进行加工生产的。使用者还可以看到Varia系统快速更换的特点及其刀具元件的模块化特性,并可看到其如何在车/铣加工中心上体现出加工零件时的优越性。

随着多功能机床在全世界范围内应用的日益普及,为了满足对活动刀具系统的需求,EWS公司于2005年购置了一台G250型机床。因为用户对机床的灵活性和较短时间的调试性能都提出了严格的要求。公司生产的产品系列范围很宽,他们坚持精益生产的原则,在保证满足订货需要的情况下,尽量保持较低的库存量和工作进度。

同样,新机床的加工精度也是十分重要的。其加工的许多零件都需要很高的加工精度,因为精密的刀具系统都是由这些零件组装而成的,因此这些高精度产品的同心度和重复精度必须得到保证。


图2 棒料进给装置的使用是非常广泛的,即使是
大部分需要铣削的零件,也可以通过棒料生产加工

提高配置效率

Ernst Weigele先生和他的儿子Gerhard和Karl于1960年创建了EWS公司,其初期是专门从事液压元件生产的一家加工车间。1971年,该车间购置了第一台NC车床,因为当时的NC车削加工技术还处于初级阶段,几乎还没有一家应用这种加工设备,因此他们只将其应用于自用刀柄的加工生产。不久后,该公司开始为其他一些车间生产刀柄,而且逐渐成为他们的主要生产业务。1982年,公司开始在世界范围内销售他们的刀具产品。1991年,公司开始生产驱动式刀具。1995年,Frank先生和Matthias Weigele先生加入到管理队伍之中,他们的第三代人员开始进入到公司的领导岗位。在前进的道路上,为了适应其发展,公司经历过几次重组,最后于 2000年,迁移到现在的Uhingen。

EWS公司的Varia系统是2003年引进的,是该公司至今为止最具改革创新的一个开发项目。这一模块化静态和驱动刀具系统可使刀柄体保留在工位内作为一个
夹具,而其刀具的加工头可独立更换。因此,根据Matthias Weigele先生的说法,工位内的刀具可以在15s的时间内重新更换。

刀具加工头一旦从刀具夹座中松开和卸除以后,可以送到远离机床的地方进行维修和调试。这其中可能包括对碳化物硬质合金镶刀片的重新分度,使其转换到一个新的切削刃,替换一个磨损的端面
铣刀或更换一个新的麻花钻头,或重新制造一个全新的刀具加工头,必要时可配置不同的夹头和刀具。更新的刀具加工头可在预调的状态下重新车削。当其重新安装到刀具工位以后,刀具加工头需要一个单独的夹紧点,但不需要重新校正。

正如Weigele先生所指出的,这一快速更换刀具方法的有效性取决于系统中各元件的加工精度和它们的刚性。为了保证该系统的实用性和可用性,公司要求采用灵活、高效的生产工艺。正因为需要满足这些要求,EWS公司求购了这样一台多功能车/铣加工中心,以提高生产率和达到这一目标。

Weigele先生说,这台车/铣加工中心满足了EWS公司的要求,因为他的模块式结构非常适合于公司加工他们所希望生产的那一类零件。例如,加工这些零件一般需要采用许多不同的刀具,而且加工周期较短。正如Weigele先生所解释的那样:“我们的车/铣加工中心有上、下两个转塔,每个转塔可安装12把刀具,因此两套转塔系统使刀具的工位增加了一倍。我们尽最大的努力使转塔上的刀具尽可能做更多的工作,因为在采用转塔以后,其换刀的速度要比铣削主轴上服务的自动换刀装置快速得多。”转塔的换刀速度一般只需1~2s的时间,而自动换刀装置则需要12s的时间。

当然,铣削主轴适用于重型铣削加工,例如刀柄体和其他零件上的平面加工。

极力推荐使用转塔的另一个原因是,它可以利用Varia快速换刀系统。Weigele先生说:“在充分利用转塔上的各工位刀具以后,我们节约了大量刀具的更新和换刀时间,从而使我们的停工时间降低到了最低限度。”


图3 EWS公司中的车/铣加工中心配置了上、下两个转塔和两根车削加工主轴

棒料进给装置与零件回转传送装置

同样的策略也适用于零件的安装选项。正如EWS公司的零件加工需要借助于转塔那样,以充分地利用转塔的快速换刀功能,因此它也需要充分利用棒料进给装置的一切功能。不管一个零件的大部分是采用车削加工,还是采用铣削加工,只要其截面低于90mm,那么最好尽可能采用圆形棒料或六角形棒料来加工生产零件。

因为车/铣加工中心将车削功能和铣削功能结合在同一个加工平台上,因此零件可以很快地通过机床,一次性地完成全部生产加工任务。一个由棒料进给加工的零件,在其进行切断操作前,首先需通过副轴夹紧,然后在车削主轴上完成加工。从棒料上切断分离以后,自由零件在副轴上接受最终加工操作。这样,就可以完成一个多棱镜零件六个面的全部加工。还可以在每个主轴上同时加工各个零件,这就是为什么采用车/铣加工概念的另一个原因。不管零件是如何加工的,零件的传送装置可以将加完工的零件从副轴上取出来,然后放置到回转零件传送装置上。零件就在那里等待,待到操作员回来时卸除。

据Weigele先生估计,在车/铣加工中心上生产的80%零件是由棒料加工而成的。然而,他认为,将回转装置作为主要资产安装到机床上的目的是为了传送太大而无法从棒料切削加工的零件。一般来说,这些零件相对需要较长的加工周期,因此这种加工方式特别适合于夜班或周末班的生产,不需要很多的操作干预。Weigele先生说:“回转装置可以在下班前预先装上工件的毛坯件,到第二天早上,所有的零件都已加工完毕。”

装载在回转装置上的工件,其直径可达到200mm,长度可达400mm。这说明车/铣加工中心可加工零件尺寸的范围相当大。这一灵活性的关键因素在于铣削主轴的Y轴行程可以延长。铣削主轴可以从车削主轴的中心线两侧方向上各移动100mm的行程。

按照Weigele先生的说法,没有任何其他一台车/铣床具有这种功能。对他来说,这是适合于零件灵活生产加工的最经济方法之一。在他的眼里,这不止是单一的车/铣加工中心,而是能够完成两台机床的工作任务。因此它更像是一套由多台独立车床和铣床组成的加工单元,看来,在这一技术上的投资是非常值得关注的。

最后,使他感到十分满意是,该公司自己开发的Varia刀具系统已成为其成套生产设备中的一个关键部件。一般来说,这一快速更换系统帮助他们充分发挥了车/铣加工概念的潜力,特别是这种配置的机床,更证实了EWS公司正在努力使刀具技术进一步向前发展。

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