加工中心鏈?zhǔn)降稁旒翱刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)5張CAD圖
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鏈?zhǔn)降稁煳墨I(xiàn)綜述
一、前言
加工中心是適應(yīng)省力、省時和節(jié)能的時代要求而迅速發(fā)展起來的自動換刀數(shù)控機(jī)床,它是綜合了機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、拖動技術(shù)、現(xiàn)代控制理論、測量及傳感技術(shù)以及通信診斷、刀具和編程技術(shù)的高科技產(chǎn)品。由于加工中心能集中完成多種工序,因而可減少工件裝夾、測量和調(diào)整時間,減少工件周轉(zhuǎn)、搬運(yùn)存放時間,使機(jī)床的切削利用率高于通用機(jī)床3倍~4倍,所以說,加工中心不僅提高了工件的加工精度,而且是數(shù)控機(jī)床中生產(chǎn)率和自動化程度最高的綜合性機(jī)床。
二、課題國內(nèi)外現(xiàn)狀
由于它在機(jī)械加工中的重要作用,各個工業(yè)發(fā)達(dá)國家都極為重視,在技術(shù)和產(chǎn)量上都發(fā)展很快。目前全球加工中心年生產(chǎn)量為50,000~55,000臺左右,并且以日本、歐盟、美國及中國臺灣、韓國等為最具代表性的生產(chǎn)基地。日本市場消費(fèi)能力強(qiáng),年生產(chǎn)量超過10,000臺。主要機(jī)種為立式加工中心,年產(chǎn)量約5,000~6,000臺,而且不斷研發(fā)高速、高精密、五面加工、五軸聯(lián)動加工等技術(shù),滿足特殊與復(fù)雜曲面加工工件的要求,日本生產(chǎn)加工中心的廠家有MAZAK、大隈、莊田、三菱等公司。德國生產(chǎn)最佳品質(zhì)與高加工效益的加工中心,近年來生產(chǎn)量每年約在4,000~5,000臺左右。代表性機(jī)種為臥式加工中心,年生產(chǎn)量約1,500~2,000臺。其他加工中心年生產(chǎn)量約2,000~3,000臺左右,德國生產(chǎn)加工中心的廠家有西門子、MAKA、GEISS、科恩等公司。美國是全球機(jī)床生產(chǎn)代表性國家之一,但近年來由于其國內(nèi)消費(fèi)能力不足,再加上出口也面臨市場競爭,導(dǎo)致其生產(chǎn)有逐漸下滑的趨勢,年生產(chǎn)加工中心僅約為5,000~6,000臺左右,生產(chǎn)廠家有哈挺、MAG等公司。臺灣是全球加工中心生產(chǎn)量最大的供貨基地,年生產(chǎn)量可
達(dá)到16,000~18,000臺,其中有部分是空機(jī)臺,未加裝微機(jī)控制器等,平均單價有偏低的情形。韓國是全球加工中心主要生產(chǎn)國家之一。其加工中心主要用于韓國汽車工業(yè)、模具工業(yè)及機(jī)械工業(yè),年生產(chǎn)加工中心在4,000~5,000臺左右。未來加工中心的生產(chǎn)基地則有可能是大陸,特別是日本、美國、德國、中國臺灣、韓國已競相到大陸設(shè)廠生產(chǎn)加工中心,再加上大陸本身的企業(yè)研發(fā)與制造,未來技術(shù)成熟、品質(zhì)穩(wěn)定、成本降低后,必將會成為全球重要供應(yīng)基地之一。20世紀(jì)70年代我國研制的加工中心,多數(shù)因配套件和設(shè)計(jì)、制造的缺陷而不能正常使用。進(jìn)入80年代后,由于引進(jìn)了日本FANUC、德國SIEMENS等公司的數(shù)控系統(tǒng)、直流進(jìn)給伺服電機(jī)和主軸電機(jī)及其伺服單元之后,數(shù)控系統(tǒng)的可靠性有了很大提高。但就整機(jī)而言,可靠性還不夠高。20世紀(jì)90年代中期以來,隨著加工中心技術(shù)的進(jìn)步和配套的完善,國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)注意到了采用標(biāo)準(zhǔn)功能部件來取代產(chǎn)品的某些部件,同時優(yōu)先選擇世界知名公司的名牌產(chǎn)品(如:數(shù)控系統(tǒng)、滾動直線導(dǎo)軌、滾珠絲杠、軸承、ATC裝置、液壓氣動元件、電氣元件和檢測元件等)作為配套,提高了國產(chǎn)加工中心的檔次和可靠性,在一定程度上縮短了與國外同類產(chǎn)品的差距。當(dāng)前,國產(chǎn)加工中心的可靠性與國外同類產(chǎn)品相比依然不高。除此以外,還有整機(jī)防護(hù)與密封、外觀粗糙、整體造型不盡如意等缺陷,在一定程度上影響了國產(chǎn)加工中心的市場競爭力。目前國內(nèi)生產(chǎn)加工中心的有沈陽機(jī)床廠、大連機(jī)床廠、上海祥裕等廠家。
90年代以來,國外一些機(jī)床廠家先后開發(fā)出一批高速加工中心,其主要技術(shù)參數(shù)為:主軸最高轉(zhuǎn)速:一般為12000~15000r/min,有的高達(dá)40000~60000r/min。坐標(biāo)軸的加工進(jìn)給最高速度:30~60m/min,快速移動速度高達(dá)70~80m/min。換刀時間(刀-刀)普遍在1.5~3.5s,有的快到0.8~0.9s;托板交換時間普遍在6~8s。綜上所述,高速加工中心的出現(xiàn)使得單軸加工中心的效率趕上了多軸的組合機(jī)床或?qū)S脵C(jī)床。因此,高效高柔性的加工中心已開始在汽車工業(yè)中應(yīng)用,并成為重要的工藝裝備。目前世界上比較有名的加工中心有:德國EX-CELL-OGMBH公司XHC240臥式加工中心、德國ChironWerke公司FZ12W立式加工中心、日本Mazak公司產(chǎn)品、日本新瀉鐵工所SPN50、SPN40加工中心、美國Giddings&Lewis公司RAM500型、RAM630型臥式加工中心和美國Ingersoll銑床公司HVM600型臥式加工中心等等。目前,國產(chǎn)加工中心的主要品種是立式加工中心和臥式加工中心。為市場提供的產(chǎn)品主要是立式加工中心。其規(guī)格(是指工作臺寬度,單位:mm)一般為300、400、500、630和800。其中,前三種屬于較小規(guī)格產(chǎn)量較大;后兩種屬于中大型產(chǎn)量較小。目前,國產(chǎn)立式加工中心擁有的規(guī)格基本上覆蓋了中小型立式加工中心的規(guī)格范圍。在我國,人們習(xí)慣上把數(shù)控機(jī)床按其技術(shù)水平的高低分為高、中、低三個檔次。所謂高檔數(shù)控機(jī)床是指高速度、高精度、五軸聯(lián)動和工藝高度復(fù)合化的數(shù)控機(jī)床,包括部分重型機(jī)床;而所謂低檔數(shù)控機(jī)床主要是指以步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動為主要特征的開環(huán)控制的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床、鉆床和銑床,其精度和速度都不高;其他數(shù)控機(jī)床則屬于中檔數(shù)控機(jī)床,也就是人們常說的通用普及型數(shù)控機(jī)床。國產(chǎn)加工中心大多數(shù)產(chǎn)品的檔次屬于此范疇。目前,自動換刀裝置中刀庫的種類有鏈?zhǔn)?、盤式、格子箱式和直線式等形式。自動換刀裝置分有機(jī)械手換刀和無機(jī)械手換刀兩種,其中機(jī)械手的種類大概有單臂單手式機(jī)械手、雙手式機(jī)械手、回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手、多手式機(jī)械手等形式。
三、總結(jié)
隨著數(shù)控機(jī)床應(yīng)用領(lǐng)域的日益普及,數(shù)控機(jī)床的高可靠性已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)制造廠家和數(shù)控機(jī)床制造廠家十分注重和追求的目標(biāo)。數(shù)控機(jī)床也只有首先具有較高的可靠性,才能談得上高速度、高效率和高精度。這已經(jīng)是眾多的數(shù)控系統(tǒng)制造廠家和數(shù)控機(jī)床制造廠家達(dá)成的共識。
四、參考文獻(xiàn)
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