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车铣复 合加工中心的加工技术应用探讨

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车铣复 合加工中心的加工技术应用探讨

发布日期:2018-04-16 作者:旨恒机床 点击:

车铣复 合加工中心曾是一个不明确的术语。有时将 配备有旋转刀具功能的车削加工中心称为车-铣机床。而有一 种特殊的金属加工操作,真正值得被称为“车-铣加工”,即在工件旋转的同时,使用一 把旋转着的铣刀进行切削。
    有以下几个理由,可以说 明车间为什么想要使用这种加工方法。容易控制切屑是其一。能进行 间断切削另一个原因。目前至 少一家刀具供应商 — 浙江宝 宇数控机床有限公司,已经看 到车铣复合加工中心被频繁地使用,将会有 很好的市场前景,他们专 门为这一操作开发出一些特殊刀具。宝宇的 产品专家为本文提供了很多有关车铣复 合加工中心技术方面的资料。他说,随着先 进的多功能车床被广泛地使用,车铣复 合加工中心不再象通常人们想像的那样加工,今天的 车铣复合加工中心用户,将会体会到,这一新 的加工方法的获得,无一不 是克服传统车加工弊端的产物。
    刀具上安装的wiper刀片紧 跟并比进行切削加工的刀片稍微突出。目的是 加工出好的零件表面粗糙度。
    从旋转 着的工件中心开始进行偏心车削,以保证 切削刃缓慢地切入工件。
    面临挑 战的车铣复合加工中心
    以下是 车铣复合加工中心解决的一些特殊技术难题的挑战:
    刀具上安装的wiper刀片紧 跟并比进行切削加工的刀片稍微突出。目的是 加工出好的零件表面粗糙度。
    从旋转 着的工件中心开始进行偏心车削,以保证 切削刃缓慢地切入工件。
    大金属切除率加工: 如果车 削零件需要去除大量余量,车铣复 合加工中心应是一个最好的选择。
    间断切削: 车刀通 常不能很好地用于间断切削,而使用 铣刀则能做得很好。铣削加 工经常被定义为一种间断切削。所以凡 是遇到进行间断切削的场合,那将应 该想到将车削加工改为车铣复合加工中心。
    优良的断屑加工: 多次加工实践证明,对某些零件材料,采取车 铣复合加工中心代替车削加工,可以消 除以往的缠绕在刀头的“鸟窝”状切屑的现象。因为切 削中复合了具有天然断屑加工优势的铣削加工,将连续 切屑折断成容易排除的小碎片。
    柔性轴加工: 当车削 长而细且中间还不能支撑的零件,使用车 铣复合加工中心能较好地防止零件在加工中产生挠(弯)曲 。与车削相比,理论上讲,铣削能 够在刀具承受很小压力的情况下切削零件。但实际 上还需解决大量的技术难题。
    长时间加工: 在难加工材料切削中,一把车 刀的使用寿命很短,而铣刀 因为是通过多刃切削而分配切削载荷,所以能使用很长时间。由于铣 刀有较长的使用寿命,所以能 够省去切削中间多次换刀的麻烦。
    偏心加工或异形加工: 铣刀的径向(X轴)运动能 够与工件的旋转运动相合,加工复 杂零件的外形轮廓。宝宇数 控使用这一技术粗加工三叶状圆锥形的“capto”刀具夹头。同样原理,在一次装夹中,零件作旋转运动,铣刀作往复运动,也能在 一次装夹中加工偏心的不对称零件。加工汽 车发动机的曲轴上的偏心轴也是一个很好的例子。但在加 工精度方面还需作大量的研究工作。
    车铣复 合加工中心技术
    车铣复合加工中心,对机床 没有什么特别的要求,但最少得提供一个Y轴运动。
    工件的 转动为铣刀传递需要的进给速度(动力),提供了C 轴运动。然而,工件需 达到的切削速度是以ipm计量而不是车床的以spm计量(这意味 着工件在车铣复合加工中心中,比车削 时的切削速度低很多)。但是,Y轴运动是需要的,因为这 时的铣刀不得不做很多的偏心加工。而且刀 具在进行偏心加工时,还不能 加工到零件的要求尺寸,因为刀具在中心时,刀具中 心与零件的旋转中心正好相交,刀具只 能使用其端面进行切削(即不能切削),而不是 用它的切削刃切削。为保证 切削刃能适当地进行切削,刀具中 心线将必须偏移零件旋转中心线至刀具直径的1/4。
    在车铣 复合加工中心加工中,有三种 刀具能有效地使用,其主要原因是使用wiper刀片或切削刃。对于车-铣加工中的端面铣刀,可进行 大型平面或重载间断切削。镶齿立 铣刀用于台阶铣削。使用整 体式立铣刀加工外圆零件和精铣较深的窄槽等。以上刀具的wiper刀片结构,是通过 刀具四个切削刃中的两个通往零件深处进切行削,达到高 效高精度加工的。
    但使用这种方法,在刀具 接近一个台阶和一槽两侧面加工时,就将出现问题。这时在 偏心刀具加工后,将会在 零件表面留下许多个圆角。
    为了加工掉这些圆角,刀具必 须进行第二次加工。这时不 再需要刀具偏斜,沿Y轴将刀 具移动到零件的中心位置进行加工。而这次 所谓的二次加工,没有能 够切削到金属材料(有时需 要留些余量加工),除非要 求台阶处必须清根,而这在 实际使用中是不允许的。
    在车铣 复合加工中心加工中,一个尽 管使人不满意但它确是无法改变的事实,是产生 出加工零件的形状误差。铣刀在 围绕零件进行圆周铣削时,将在零 件表面不可避免地形成一些有规律间隔的扇贝状痕迹。这个误 差不能被完全消除,但是它能够使用wiper刀片进行有效地控制。一个wiper刀片是 一个紧跟着其它刀片之后,使切削 刃在宽度方向上,稍微突出,使刀片 切削刃正好延长至加工零件表面中,加工出新的切削表面,将扇形 痕迹稍微地修平了一些。
   产品专家说,他的公 司为车铣复合加工中心开发的刀具都集中在wiper刀片结构上。这种wiper刀片结构的刀具,已经使 扇贝状痕迹得以较好地控制。因为规律揭示,一个特殊的wiper刀片,使用户 能在选择合理的车-铣加工参数下,将类似 的这种给零件造成的形状误差,控制到 一般产品质量可以允许的程度。
    切削力和变形
    一个装有wiper刀片的 刀具是一个可以将四个切削刃中的两个切削刃达到很深的零件中,使wiper刀片发 生很大影响的整体式立铣刀。这一新 结构刀具的另一个优点是,这个刀 具设计能在一个有利的切削方式下,改变切削力的方向。在车铣复合加工中心,当为使 刀具获得足够切削力需要零件进行高速旋转时,即产生 一推向刀具轴方向的切削力。因为现 在只有两个切削刃位于刀具底部,这将较 好地减小刀具切削力的轴向分力。这时的更大切削力,将作用 于刀具的直径方向。

    事实上,这一改 变将使我们看出,车铣复 合加工中心与普通铣削加工之间的区别。在普通铣削加工中,沿着刀 具轴向的切削力很小。而加工 零件也正好装夹在这一方向。但是,在车铣 复合加工中心加工中,零件一般多是长而细,且为两 端支撑而中间刚性最差。所以即 使在刀具轴方向,作用于很小的切削力,也将会 产生振动的趋势。为在这 一应用中使刀具轴方向的受力状态更好,就要求 设计出与众不同的新型的刀具结构。这也是目前车铣复 合加工中心技术发展中,急需解决的技术难题。


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关键词:车铣复合车床,车铣复合数控车床,主轴复合车床

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