血紅細胞是屬於真正微小的東西, 它在人體血液裡把肺部裡的氧氣輸送給人體裡的其他器官. 血紅細胞的直徑只有0.008mm, 如果不藉助於光學放大器的話, 人眼是看不到的. 而當Mikron公司宣布其VX-10型立式圓轉檯多工位機床可以在0.4s內達到±0.002mm的定位精度時, 我們就可想而知其難度了. 該設備屬於世界上最精密和最靈活的六面加工系統之一, 它可對40mm×40mm×80mm規格以下的精密部件進行加工.
加工設備的穩定性是加工高精密部件最基本的前提條件. 因此從一開始, 設備穩定性問題便成為研發和設計人員所關注的焦點.
軸承立式圓轉檯(圖中間)沿著一條水平軸線進行旋轉, 它在0.4 s之內並以±0.002 mm的定位精度, 把工件從一個作業站傳遞到下一個作業站' width='400' height='600' border='0' /﹥
雙軸承立式圓轉檯(圖中間)沿著一條水平軸線進行旋轉, 它在0.4s之內並以±0.002mm的定位精度, 把工件從一個作業站傳遞到下一個作業站.
藉助於有限元方法對設備進行最佳化設計
在有限元計算方法(FEM)的基礎上, 對設備的整體結構進行了優化, 從機架, 圓轉檯軸承及其驅動系統, 一直到加工單元和機座等部分. 多台設備的實際應用結果表明, FEM計算方法非常正確. 設備內的加工力通量被調節到最佳的剛度上. 整個封閉的力通系統中基本上都有一套系統會擁有一個立式圓轉檯和雙軸承, 其他兩套力通系統則把圓轉檯與其兩側的加工單元進行連接. 很強的剛性會給工件表面質量帶來不良影響的加工振動現象, 此外, 也可以延長刀具的使用壽命.
圖1 對於用戶來說, VX-10型設備的一個獨特之處便是直接從棒材或線材材料出發實現六面加工
刀具冷卻劑溫度的調控精度為±1℃
對於高精密加工作業來說, 除了設備穩定性和機械精度之外, 另一個重要的因素便是要把溫度波動控制在最低限度內. 因此, 需要把刀具冷卻劑的溫度調控到±1℃的精度範圍之內, 在加工過程中盡最大可能維持低的溫度波動, 可以有助於避免因熱變形而造成精度不足的問題.
為了避免因液壓夾具的張力作用而發生變形, 可對工件加持力進行編程和控制, 工件只受到即時加工步驟所需的夾持力. 因此, 在精加工時, 就可以有針對性地採用比粗加工所需更低的夾持力來夾持那些對變形非常敏感的部件.
通過對基準面, 鑽孔和輪廓進行線上測量, 設備可以實現對尺寸偏差的早期糾正, 以確保連續穩定的質量. 工件在經過十個工作站的所有六面加工處理之後, 即報告生產完成. 該設備的一個特殊之處便是, 它可適用於對長度為160mm的工件進行加工.
Mikron公司指出, 這類始於線材或棒材的六面加工是該設備的獨特之處. 在裝載站夾鉗接到源於線材或棒材或經機器人傳遞進來的工件時, 首先要對正面和後續將由圓轉檯夾鉗所夾持的那個面進行加工. 裝載站的加工與主要生產時間並列進行, 如後續的圓轉檯夾鉗對工件的夾持和對線材卷或棒材的鋸切. 通過車削, 銑削, 鏜削, 螺紋削, 拉削, 沖模和雕刻等工序, 裝載站上的四軸加工能力可以滿足精密部件加工方面的所有要求.
在裝載站之後, 圓轉檯便把工件傳送給後續的八個工作站, 位於裝載站和卸載站之間的八個作業站擁有加工精密部件所需的各類加工能力, 當工件到達第十個作業站時, 所有六個面就已加工完畢, 第十個作業站便是卸載站. 在這裡, 完工的工件被交付給廠內物流輸送系統, 例如裝配點或包裝點.
該設備可以從相同的棒材或線材中同時製造出不同的工件, 例如設備在一個生產流程中製造出所需數量的不同寬度和不同長度的腕錶錶帶的帶節. 在此情況下, 已完工的腕錶錶帶零部件在卸載站上會被自動放入到分揀站的正確箱子裡去.
該緊湊型設備只有2.6m長, 6.7m寬和3.6m高. 此外, 需要根據不同的製造環境來考慮和確定對外圍設施的場地需求, 例如通過線材卷, 棒材庫或毛坯件托盤對原材料的輸入和成品的卸載裝置以及中間儲存等, 同時還需設置一個針對20kg/h切削量的帶有過濾器和切屑排放裝置的冷卻劑設備的場所.
圖2 該設備屬於世界上最精密和最靈活的六面加工系統之一, 它可以實現對40mm×40 mm×80mm規格的精密部件的高效加工
液體冷卻的力矩發動機可以確保定位精度
雙軸承立式圓轉檯沿著一個水平軸線旋轉, 它在0.4s時間內把兩側加工單元上的十個工件傳遞給其他作業站, 所述的高定位精度通過一台帶有恒溫裝置的液冷力矩發動機來實現. 在裝載站和卸載站之間的八個作業站中, 每個作業站在圓轉檯兩側都設有一個CNC加工單元. 由此, 除了裝, 卸載站之外, 一套設備上還共設有18個加工單元. 每個作業站最多可以配備有兩個水平和一個垂直的加工軸, 這種配置可以使得VX-10型設備不僅具備很高的生產效率, 而且也擁有非凡的靈活性和多面性. 每個加工單元上的兩個加工軸可以配備統一的刀具, 這樣做有兩個優點: 一方面, 當一個刀具發生損壞或刀片磨損時, 可以立即從相鄰的加工軸上把相同的刀具換入, 而無需中斷生產;另一方面, 生產設備可以擁有雙重線材引入能力, 由此可以使生產效率翻倍: 從裝載站到卸載站, 所有作業站上有四把刀具在同時加工兩個工件.
靈活性也是該CNC設備的強項之一, 只要具備相應的程序, 在生產任務變更時, 設備操作人員只需調用相應的CNC程序即可. 機械部件的換裝也同樣簡單, 在需要更換圓轉檯上的夾具時, 設備可通過一台掃描測量儀對夾具位置進行精確測量, 並在軟體系統裡對零位進行自動校準. 而後在加工過程中, CNC系統即可自動基於更新了的基準點開始工作.
圖3 這款造型緊湊的設備長度為2.6m, 寬度為6.7m, 高度為3.6m. 此外, 由於實際製造環境各不相同, 因此也需要對外圍設施的場地需求作出考慮
Mikron公司有多種型號的加工單元可供使用
18個加工單元具有標準化的介面界面, 並可實現模組化更換. Mikron公司具有多種型號的加工單元可以供應, 例如三軸立式加工軸, 這種加工軸的所有軸線徑向對著圓轉檯軸線, 而三軸臥式加工軸的軸線則與圓轉檯軸線平行. 結合採用臥式和立式加工軸的三軸加工單元也可供使用. 針對這兩者之間的角度位置, 也有一款從﹣90°~ ﹢90°手動可調的相應的三軸加工單元可供採用. 還有一款加工單元是專門適用於槽口和側凹件加工的, 其U軸橫對著主軸方向, 而Z軸則平行於主軸, 這兩個軸均以CNC內插方式進行作業.
所有加工單元可以配備不同類型的主軸和不同類型的主軸驅動裝置, 例如針對銑削, 鏜削, 去毛刺和切螺紋等不同加工場合. 主軸內部的冷卻劑導入系統最大工作壓力可以達到80bar(1bar=0.1MPa). 為了實現生產多樣性, 用戶也可以在後續的工作中隨時追加購置加工單元, 以對生產線進行擴展.
工業領域裡的大量應用實例便是很好的證明
除了上述針對腕錶錶帶需要從相同的棒材材料中同時加工出各種不同部件的場合之外, 還有大量的應用實例也有力地證明了Mikron公司VX-10型設備在實際工作中的良好表現. 還有以鈦金屬為原料每分鐘可生產22件的小彈簧盒, 它可以使時髦眼鏡很好地折放在一起. 實際工作人員在製造眼鏡關節的其他鎳銀合金材質的難加工部件時, 也積累了大量有益的工作經驗. 在生產汽車零部件, 青銅材質的氣門附件和門鎖或不鏽鋼材質的醫療設備部件, 尤其是牙科所需的部件時, 該設備也表現優異.
Mikron公司的總部位於瑞士Tessin地區的Agno, 該企業自數十年來在客戶專用型高精和高產切削設備上一直享有良好的聲譽. 大約有7000種製造技術方案在全球各不同行業對複雜金屬部件的製造上表現不俗, 例如汽車零部件配套行業, 製藥和醫療行業, 書寫器具製造業, 電子行業, 鐘錶行業和太陽能技術設備等領域, 其他的技術解決方案也在液壓和氣動以及日用品生產等領域裡獲得好評. VX-10型設備由於既擁有很大的多樣性和很高的加工精度, 也擁有 '從線材開始加工' 的靈活性優勢, 因此受到這些行業的極大青睞.