数控机床复合加工的新发展.pdf

第8卷第5期 天津职业院校联合学报 No．5V01．8 Journalof VocationalInstitutes 2006年9月 Tianjin Sep．2006 数控机床复合加工的新发展 祝 捷 (天津中德职业技术学院，天津市300191) 摘 要： 工业设计是我国机电装备设计中的薄弱环节，其产品在国际市场上缺乏竞争力，究其原因，产品设计 过程中仅注意了高技术的应用和多功能的要求，而忽视了人和机器的协调关系。复合加工是数控机床的一个重要技 术发展趋向，在面向大批大量生产的组合机床上，多工序复合加工概念已得到一定的体现，当今的复合加工，是指在 柔性自动化的数控加工条件下，当工件在机床上一次装夹后，能自动进行同一类工艺方法的多工序加工(比如车、铣、 钻、镗等加工)或者不同类工艺方法的多工序加工(比如切削加工和激光加工)，从而能在一台机床上顺序地完成工件 的全部或大部分加工工序。 关键词：棱柱体；回转体；不同工艺复合加工；三方面推进 中图分类号：TG519．1文献标识码：A 文章编号：1673—582X(2006)05—0022—03 一、棱柱体类零件的复合加工机床 加工中心是通过自动换刀和工作台分度来对棱柱体类零件进行多工序(铣、钻、镗、攻丝等)和多面复合加工的。 实践证明，加工中心确实有利于解决中、小批量机械制造企业交货期长、资源利用率低、在制品多和资金周转慢的弊 端，因而在工业生产中获得愈来愈普遍的应用。据专家估算，2001年全世界加工中心的拥有量已超过40万台，同年 全球的产量也近5万台，加工中·0业已成为机械制造业的主力加工设备。 其后，人们又通过加工中心主轴头自动旋转90度立卧转换等方式，使加工中心不仅可以加工箱体件的4个侧面， 而且可以加工第5个面一顶面，从而纷纷推出所谓5面加工中心．这也可以算作加工中心复合加工功能的一个提高。 近年来，随着5轴联动数控系统和编程软件的降价与普及，5轴联动的5面(或多面)加工中心已经成为近期国际机床 展一个新的热点。最近推出的可在一次装夹下对棒料的6个面进行铣、钻等加工的棒料加工中心，则是加工中心多面 复合加工能力的新发展。棱柱体类零件方面不同工艺方法的复合加工，目前引入瞩目的倾向是切削加工与激光加工 或超声加工相复合。德国DMG公司几年前就在高速铣床的基础上增加了一个激光加工头，推出了铣削与激光复合 0．1iilln、加工效率20mm3／min。工件(主要是模具)在这种机床上一次装夹后，先用高速铣头完成绝大部分工作量，再 用激光头以层切方式进行精加工，去掉型面的铣削痕迹和加工出精细部分，包括雕刻花纹和图案。玻璃、陶瓷、硬质合 金等硬脆材料，用传统的工艺方法是很难加工的，然而，如果在传统的铣削、钻削、磨削的过程中加上高频振动运动，即 把超声技术与切削加工技术相结合，则加工效率会显着提高。德国DMG公司之DMS系列超声加工机床，就是借助 主轴上的转换器把超声发生器的电气高频信号转换成20KHz的机械振动运动(纵向运动)，然后由调压器放大和控制 振动幅值，再通过获得专利的Sauer圆锥形刀夹，把振动全部传给金刚石颗粒制成的铣刀、钻头或砂轮，使刀具在加工 过程中对工件表面进行20，000次／秒的连续敲击，将零件表面材料以微小颗粒形式分离出来。不仅其加工效率比传 统方式提高5倍，而且表面粗糙度也可达到Ra0．2pm。DMS系列超声加工机床，有3轴联动控制和5轴联动控制 两种类型，主轴转速20～6000r／min，还可选配刀库和自动换刀装置，从而成为既具有超声加工功能，又能进行钻、铣、 磨等多工序复合加工的机床。 二、回转体类零件的复合加工机床 车削中心的发展：有相当一部分回转体类零件(有人估计占1／2左右)，除了车削外，还需要进行铣削、钻孔、攻丝 等操作，加上回转体件每道工序的加工时间相对较短，因此迫切需要在一台机床上一次装夹下对回转体件进行多工 序复合加工，从而终於在上世纪70年代开发出车削中心。与普通数控车床相比，车削中心的转塔刀架上装有可使铣