血红细胞是属于真正微小的东西, 它在人体血液里把肺部里的氧气输送给人体里的其他器官. 血红细胞的直径只有0.008mm, 如果不借助于光学放大器的话, 人眼是看不到的. 而当Mikron公司宣布其VX-10型立式圆转台多工位机床可以在0.4s内达到±0.002mm的定位精度时, 我们就可想而知其难度了. 该设备属于世界上最精密和最灵活的六面加工系统之一, 它可对40mm×40mm×80mm规格以下的精密部件进行加工.
加工设备的稳定性是加工高精密部件最基本的前提条件. 因此从一开始, 设备稳定性问题便成为研发和设计人员所关注的焦点.
轴承立式圆转台(图中间)沿着一条水平轴线进行旋转, 它在0.4 s之内并以±0.002 mm的定位精度, 把工件从一个作业站传递到下一个作业站' width='400' height='600' border='0' /﹥
双轴承立式圆转台(图中间)沿着一条水平轴线进行旋转, 它在0.4s之内并以±0.002mm的定位精度, 把工件从一个作业站传递到下一个作业站.
借助于有限元方法对设备进行最优化设计
在有限元计算方法(FEM)的基础上, 对设备的整体结构进行了优化, 从机架, 圆转台轴承及其驱动系统, 一直到加工单元和机座等部分. 多台设备的实际应用结果表明, FEM计算方法非常正确. 设备内的加工力通量被调节到最佳的刚度上. 整个封闭的力通系统中基本上都有一套系统会拥有一个立式圆转台和双轴承, 其他两套力通系统则把圆转台与其两侧的加工单元进行连接. 很强的刚性会给工件表面质量带来不良影响的加工振动现象, 此外, 也可以延长刀具的使用寿命.
图1 对于用户来说, VX-10型设备的一个独特之处便是直接从棒材或线材材料出发实现六面加工
刀具冷却剂温度的调控精度为±1℃
对于高精密加工作业来说, 除了设备稳定性和机械精度之外, 另一个重要的因素便是要把温度波动控制在最低限度内. 因此, 需要把刀具冷却剂的温度调控到±1℃的精度范围之内, 在加工过程中尽最大可能维持低的温度波动, 可以有助于避免因热变形而造成精度不足的问题.
为了避免因液压夹具的张力作用而发生变形, 可对工件加持力进行编程和控制, 工件只受到实时加工步骤所需的夹持力. 因此, 在精加工时, 就可以有针对性地采用比粗加工所需更低的夹持力来夹持那些对变形非常敏感的部件.
通过对基准面, 钻孔和轮廓进行在线测量, 设备可以实现对尺寸偏差的早期纠正, 以确保连续稳定的质量. 工件在经过十个工作站的所有六面加工处理之后, 即报告生产完成. 该设备的一个特殊之处便是, 它可适用于对长度为160mm的工件进行加工.
Mikron公司指出, 这类始于线材或棒材的六面加工是该设备的独特之处. 在装载站夹钳接到源于线材或棒材或经机器人传递进来的工件时, 首先要对正面和后续将由圆转台夹钳所夹持的那个面进行加工. 装载站的加工与主要生产时间并列进行, 如后续的圆转台夹钳对工件的夹持和对线材卷或棒材的锯切. 通过车削, 铣削, 镗削, 螺纹削, 拉削, 冲模和雕刻等工序, 装载站上的四轴加工能力可以满足精密部件加工方面的所有要求.
在装载站之后, 圆转台便把工件传送给后续的八个工作站, 位于装载站和卸载站之间的八个作业站拥有加工精密部件所需的各类加工能力, 当工件到达第十个作业站时, 所有六个面就已加工完毕, 第十个作业站便是卸载站. 在这里, 完工的工件被交付给厂内物流输送系统, 例如装配点或包装点.
该设备可以从相同的棒材或线材中同时制造出不同的工件, 例如设备在一个生产流程中制造出所需数量的不同宽度和不同长度的腕表表带的带节. 在此情况下, 已完工的腕表表带零部件在卸载站上会被自动放入到分拣站的正确箱子里去.
该紧凑型设备只有2.6m长, 6.7m宽和3.6m高. 此外, 需要根据不同的制造环境来考虑和确定对外围设施的场地需求, 例如通过线材卷, 棒材库或毛坯件托盘对原材料的输入和成品的卸载装置以及中间储存等, 同时还需设置一个针对20kg/h切削量的带有过滤器和切屑排放装置的冷却剂设备的场所.
图2 该设备属于世界上最精密和最灵活的六面加工系统之一, 它可以实现对40mm×40 mm×80mm规格的精密部件的高效加工
液体冷却的力矩发动机可以确保定位精度
双轴承立式圆转台沿着一个水平轴线旋转, 它在0.4s时间内把两侧加工单元上的十个工件传递给其他作业站, 所述的高定位精度通过一台带有恒温装置的液冷力矩发动机来实现. 在装载站和卸载站之间的八个作业站中, 每个作业站在圆转台两侧都设有一个CNC加工单元. 由此, 除了装, 卸载站之外, 一套设备上还共设有18个加工单元. 每个作业站最多可以配备有两个水平和一个垂直的加工轴, 这种配置可以使得VX-10型设备不仅具备很高的生产效率, 而且也拥有非凡的灵活性和多面性. 每个加工单元上的两个加工轴可以配备统一的刀具, 这样做有两个优点: 一方面, 当一个刀具发生损坏或刀片磨损时, 可以立即从相邻的加工轴上把相同的刀具换入, 而无需中断生产;另一方面, 生产设备可以拥有双重线材引入能力, 由此可以使生产效率翻倍: 从装载站到卸载站, 所有作业站上有四把刀具在同时加工两个工件.
灵活性也是该CNC设备的强项之一, 只要具备相应的程序, 在生产任务变更时, 设备操作人员只需调用相应的CNC程序即可. 机械部件的换装也同样简单, 在需要更换圆转台上的夹具时, 设备可通过一台扫描测量仪对夹具位置进行精确测量, 并在软件系统里对零位进行自动校准. 而后在加工过程中, CNC系统即可自动基于更新了的基准点开始工作.
图3 这款造型紧凑的设备长度为2.6m, 宽度为6.7m, 高度为3.6m. 此外, 由于实际制造环境各不相同, 因此也需要对外围设施的场地需求作出考虑
Mikron公司有多种型号的加工单元可供使用
18个加工单元具有标准化的接口界面, 并可实现模块化更换. Mikron公司具有多种型号的加工单元可以供应, 例如三轴立式加工轴, 这种加工轴的所有轴线径向对着圆转台轴线, 而三轴卧式加工轴的轴线则与圆转台轴线平行. 结合采用卧式和立式加工轴的三轴加工单元也可供使用. 针对这两者之间的角度位置, 也有一款从﹣90°~ ﹢90°手动可调的相应的三轴加工单元可供采用. 还有一款加工单元是专门适用于槽口和侧凹件加工的, 其U轴横对着主轴方向, 而Z轴则平行于主轴, 这两个轴均以CNC内插方式进行作业.
所有加工单元可以配备不同类型的主轴和不同类型的主轴驱动装置, 例如针对铣削, 镗削, 去毛刺和切螺纹等不同加工场合. 主轴内部的冷却剂导入系统最大工作压力可以达到80bar(1bar=0.1MPa). 为了实现生产多样性, 用户也可以在后续的工作中随时追加购置加工单元, 以对生产线进行扩展.
工业领域里的大量应用实例便是很好的证明
除了上述针对腕表表带需要从相同的棒材材料中同时加工出各种不同部件的场合之外, 还有大量的应用实例也有力地证明了Mikron公司VX-10型设备在实际工作中的良好表现. 还有以钛金属为原料每分钟可生产22件的小弹簧盒, 它可以使时髦眼镜很好地折放在一起. 实际工作人员在制造眼镜关节的其他镍银合金材质的难加工部件时, 也积累了大量有益的工作经验. 在生产汽车零部件, 青铜材质的气门附件和门锁或不锈钢材质的医疗设备部件, 尤其是牙科所需的部件时, 该设备也表现优异.
Mikron公司的总部位于瑞士Tessin地区的Agno, 该企业自数十年来在客户专用型高精和高产切削设备上一直享有良好的声誉. 大约有7000种制造技术方案在全球各不同行业对复杂金属部件的制造上表现不俗, 例如汽车零部件配套行业, 制药和医疗行业, 书写器具制造业, 电子行业, 钟表行业和太阳能技术设备等领域, 其他的技术解决方案也在液压和气动以及日用品生产等领域里获得好评. VX-10型设备由于既拥有很大的多样性和很高的加工精度, 也拥有 '从线材开始加工' 的灵活性优势, 因此受到这些行业的极大青睐.