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2017年5月19日

落地鏜銑與臥式銑床 - 加工中心

臥式鏜銑床的發展以其注入加速度概念而倍受關注，為高速運行作技術支撐的傳動元件電主軸、直線電機、線性導軌等得到廣泛應用，將機床的運行速度推向了新的高度。而主軸可更換式臥式鏜銑加工中心的創新設計解決了電主軸與鏜桿移動伸縮式結構各存利弊的不足，具有復合加工與一機兩用的功效，也是臥式鏜銑床的一大技術創新。落地式銑鏜床的發展以其新的設計理念引領現代加工的潮流，以高速加工為理念的無鏜軸滑枕式、多種銑頭交換使用的結構型式盡顯風采，大有替代傳統銑削加工的趨勢。以兩坐標擺角銑頭為代表的各種銑頭附件成為實現高速、高效復合加工的主要手段，其工藝性能更廣，功率更大，剛性更強，是落地鏜銑床發展的一大突破。結構特點臥式鏜銑床臥式鏜銑床的主要關鍵部件是主軸箱，安裝在立柱側面，也有少數廠家采用雙立柱的熱對稱結構，將主軸箱置于立柱中間，這種結構最大特點是剛性、平衡性、散熱性能好，為主軸箱高速運行提供了可靠保證。但是，雙立柱結構不便于維護保養，是當今采用的廠家不多的原因。主軸箱移動多通過電機驅動滾珠絲杠進行傳動，是主軸驅動核心傳動裝置，多采用靜壓軸承支承，由伺服電機驅動滾珠絲桿進行驅動。由于主軸轉速越來越高，主軸升溫快，現在，已有很多廠家將采用油霧冷卻以替代油冷卻，更有效地控制主軸升溫，使其精度得到有效保證。主軸系統主要有兩種結構型式，一種是傳統的鏜桿伸縮式結構，具有鏜深孔及大功率切削的特點；另一種是現代高速電主軸結構，具有轉速高，運行速度快，高效、高精的優點。高速電主軸在臥式鏜銑床上的應用越來越多，除了主軸速度和精度大幅提高外，還簡化了主軸箱內部結構，縮短了制造周期，尤其是能進行高速切削，電主軸轉速最高可大10000r/min以上。不足之處在于功率受到限制，其制造成本較高，尤其是不能進行深孔加工。而鏜桿伸縮式結構其速度有限，精度雖不如電主軸結構，但可進行深孔加工，且功率大，可進行滿負荷加工，效率高，是電主軸無法比擬的。因此，兩種結構并存，工藝性能各異，卻給用戶提供了更多的選擇。現在，又開發了一種可更換式主軸系統，具有一機兩用的功效，用戶根據不同的加工對象選擇使用，即電主軸和鏜桿可相互更換使用。這種結構兼顧了兩種結構的不足，還大大降低了成本。是當今臥式鏜銑床的一大創舉。電主軸的優點在于高速切削和快速進給，大大提高了機床的精度和效率。臥式鏜銑床運行速度越來越高，快速移動速度達到25~30m/min，鏜桿最高轉速6000r/min。而臥式加工中心的速度更高，快速移動高達50m/min，加速度5m/s2，位置精度0.008~0.01mm，重復定位精度0.004~0.005mm。落地式銑鏜床由于落地式銑鏜床以加工大型零件為主，銑削工藝范圍廣，尤其是大功率、強力切削是落地銑鏜床的一大加工優勢，這也是落地銑鏜床的傳統工藝概念。而當代落地銑鏜床的技術發展，正在改變傳統的工藝概念與加工方法，高速加工的工藝概念正在替代傳統的重切削概念，以高速、高精、高效帶來加工工藝方法的改變，從而也促進了落地式銑鏜床結構性改變和技術水平的提高。當今，落地式銑鏜床發展的最大特點是向高速銑削發展，均為滑枕式（無鏜軸）結構，并配備各種不同工藝性能的銑頭附件。該結構的優點是滑枕的截面大，剛性好，行程長，移動速度快，便于安裝各種功能附件，主要是高速鏜、銑頭、兩坐標雙擺角銑頭等，將落地銑鏜床的工藝性能及加工范圍達到極致，大大提高了加工速度與效率。傳統的銑削是通過鏜桿進行加工，而現代銑削加工，多由各種功能附件通過滑枕完成，已有替代傳統加工的趨勢，其優點不僅是銑削的速度、效率高，更主要是可進行多面體和曲面的加工，這是傳統加工方法無法完成的。因此，現在，很多廠家都競相開發生產滑枕式（無鏜軸）高速加工中心，在于它的經濟性，技術優勢很明顯，還能大大提高機床的工藝水平和工藝范圍。同時，又提高了加工精度和加工效率。當然，需要各種不同型式的高精密銑頭附件作技術保障，對其要求也很高。高速銑削給落地式銑鏜床帶來了結構上的變化，主軸箱居中的結構較為普遍，其剛性高，適合高速運行。滑枕驅動結構采用線性導軌，直線電機驅動，這種結構是高速切削所必需的，國外廠家在落地式銑鏜床上都已采用，國內同類產品還不多見，僅在中小規格機床上采用線性導軌。高速加工還對環境、安全提出了更高的要求，這又產生了宜人化生產的概念，各廠家都非常重視機床高速運行狀態下，對人的安全保護與可操作性，將操作臺、立柱實行全封閉式結構，既安全又美觀。工藝特點傳統的臥式鏜銑床主要適合各種機械零件的加工，尤其是機械傳動箱體以及各種曲面體零件。由于各種裝備技術水平的提高，對機械結構要求越來越簡化，所需傳動部件更少，特別是作為傳動箱體的零件會越來越少，機械傳動多采取直接驅動，且傳動件的精度要求非常高，這對臥式鏜銑床的工藝性能提出了更高要求。因此，作為傳統的鏜軸式結構的加工對象呈減少的趨勢，將以無鏜軸式電主軸所替代，即以高速加工中心完成各種零件的加工。臥式鏜銑床向高速加工中心發展，一方面工藝適應性更強，另一方面也提高了性能水平和加工精度，在提高了加工工藝范圍的同時，需要各種功能附件作工藝保障，既能鏜銑，又能鉆孔、攻絲，裝上精工擺角銑頭附件，還能加工各種曲面體零件。配備交換式工作臺組成柔性加工單元，可對零件進行批量加工。落地式銑鏜床主要加工各種型面的大型、超大型零件，其工藝特點是配有大型落地式平臺（工作臺尺寸不受限），可加工超長、超寬的零件。同時，還可配備回轉式工作臺，即能作回轉分度，還可作徑向直線運動，通過分度完成對零件的多序加工，大大提高了工藝范圍。現在，意大利Pama（帕瑪）公司生產的落地式銑鏜床專門配備了傾斜式可調角度的工作臺，進一步拓寬了加工范圍。而大功率、高效切削是落地式銑鏜床的一大加工優勢，高速、高精的技術要求越來越影響著落地式銑鏜床的技術發展，是提高落地式銑鏜床工藝水平的重要手段。因此，落地式銑鏜床正在改變單一的大功率、高效切削，而更多地融入高速、高精的工藝技術內涵。現在，滑枕式結構成已為高速銑鏜加工的主要結構型式，滑枕截面大，剛性高，高速運行穩定性好，便于裝卡各種銑頭附件以實現高速加工。落地式的X行程上有很大優勢，在加工重型工件時，更能達到一次裝夾就出產品。臥式的精度穩定性比較好，操作更靈活，小型件加工工效高。最大的區別就是X行程，僅此而已。