概述
大多數(shù)壓鑄鋁的工件都是一些數(shù)量較大、且形狀復(fù)雜的多面體所構(gòu)成，需多次裝夾多工位加工，特別是近期，市場上出現(xiàn)的一些新能源汽車電池盒、電源逆變器盒，LED顯示屏箱體等壓鑄腔體工件，普遍存在加工效率不高、加工精度不高和用工較多等問題，針對該問題我公司開發(fā)了一款YHV1165加工中心，它一次裝夾可實現(xiàn)高效高精完成五個面的復(fù)合加工中心機(jī)床。該機(jī)型已申請國家專利，專利號：201510466753.2。
1.YHV1165五面體機(jī)床的結(jié)構(gòu)介紹
五面體復(fù)合機(jī)床是由一臺臥式加工中心和一臺立式加工中心組合而成，它們共同使用了一套工作平面運(yùn)動系統(tǒng)，各自的主軸箱運(yùn)動系統(tǒng)和各自的刀庫系統(tǒng)，兩立柱分別于各自的對面相對而設(shè)置，平面運(yùn)動上方設(shè)置有回轉(zhuǎn)分度工作臺，可實現(xiàn)等分四面或多側(cè)面的加工，也可設(shè)置一直驅(qū)回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)臺，實現(xiàn)對有些零件的車削復(fù)合加工。
該機(jī)床床座采用了整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，立、臥立柱可分別安裝在一個整體床座上，床座縱向?qū)к壊捎昧思訉捲O(shè)計增加了機(jī)床整體在高速運(yùn)行中的穩(wěn)定性，床鞍在床座上的運(yùn)動在設(shè)計中既能滿足立加的最大行程，同時還要滿足臥加主軸端面距轉(zhuǎn)臺中心的最小距離。為便于安裝不同類型的回轉(zhuǎn)工作臺，在床鞍的上軌道上設(shè)計了一個滑板，其上可安裝轉(zhuǎn)臺。為便于工件的安裝，機(jī)床轉(zhuǎn)臺都設(shè)計有帶回轉(zhuǎn)接頭的氣動接頭。機(jī)床直線運(yùn)動進(jìn)給系統(tǒng)采用了高精度大螺距帶預(yù)緊滾珠絲桿，并在絲桿兩端采用了預(yù)拉結(jié)構(gòu)設(shè)計，且采用高精度帶預(yù)緊直線導(dǎo)軌并將伺服電機(jī)與絲桿直聯(lián)的結(jié)構(gòu)設(shè)計可實現(xiàn)快速進(jìn)給移動60m/min。
兩主軸分別采用BT40、12000r/min設(shè)計并分別采用24把圓盤刀庫，在立式上也可配BT30夾臂式刀庫，圓盤刀庫上采用了伺服電機(jī)控制刀臂的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)出大大提高了換刀速度和刀庫整體的可靠性。立、臥兩主軸全部采用了與伺服主軸電機(jī)的直聯(lián)式結(jié)構(gòu)設(shè)計從而能實現(xiàn)高轉(zhuǎn)速切削運(yùn)行和高速攻牙。
該機(jī)床分別配置有三種形式的回轉(zhuǎn)工作臺，可分別應(yīng)用不同的零件加工，它們分別是：90°一分的液壓工作臺、5°一分的帶齒盤鎖緊伺服電機(jī)驅(qū)動的轉(zhuǎn)臺和直驅(qū)電機(jī)轉(zhuǎn)臺可用于零件的車削加工。
該復(fù)合機(jī)床由一套數(shù)控系統(tǒng)來控制整臺機(jī)床的全部直線運(yùn)動旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和雙主軸的運(yùn)動，并實現(xiàn)各自主軸的換刀，及刀具的平面和長度的插補(bǔ)，由于是共用運(yùn)動平面在機(jī)床工作時兩主軸是不能同時工作的，但能快速實現(xiàn)坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。
五面體加工中心光機(jī)圖
2. YHV1165五面體機(jī)床的性能比較
一般能完成五個面的加工方案有：龍門五面體、五軸加工中心和臥式加工中心結(jié)合立式加工中心這三種形成。
方案 | 龍門五面體 | 五軸加工中心 | 立式加工中心和臥式加工中心 | YHV1165 | |
加工范圍 | 視機(jī)床型號 | 一般小于φ650X200 | 視機(jī)床型號 | 1100X650X400mm | |
快移速度 | 一般15m/min | 40m/min | 臥加30m/min 立加40m/min | 48m/min | |
最高主軸轉(zhuǎn)速 | 6000r/min | 18000r/min | 臥8000r/min 立10000r/min | 12000r/min | |
換刀速度 | 60s | 5s | 1.8s | 1.8s | |
換位速度 | 手動120s | 自動15s | 3s | 5s | 5s |
加工精度 | 不詳 | 由于系用蝸輪蝸桿加工長直線精度不高 | 有些需平面與垂直面位置精度時因二次裝夾精度不高 | 精度高0.02/300mm并保證平面與垂面位置精度 | |
裝夾 | 一次 | 一次 | 二次 | 一次 | |
占地面積 | 大 | 小 | 大 | 小 | |
價格 | 高 | 高 | 較高 | 低 | |
從上表可以看出在加工范圍500~1100長度的工件時，該機(jī)床占有加工效率高、加工精度高、占地面積小和用工減少等優(yōu)勢。
3.五面體復(fù)合機(jī)床應(yīng)用舉例
(1)在LED顯示屏行業(yè)的顛覆性應(yīng)用
我國是全球最大的LED顯示屏生產(chǎn)國，占全球60%以上份額，其中主要集中在珠三角地區(qū)。近年來LED顯示屏行業(yè)往高清晰、小間距方向發(fā)展，這對LED顯示屏箱體生產(chǎn)提出較高要求，箱體精度需保持在0.05mm內(nèi)誤差（LED顯示屏模組需要用箱體來裝，再拼接成各種比例大小的顯示屏）。業(yè)內(nèi)以往需國外私模訂制，加工成本很高，現(xiàn)在采用華亞五面體機(jī)床一次裝夾完成加工，精度保持在0.03mm（500*500箱體），并且整個箱體加工生產(chǎn)周期也大降低。五面體機(jī)床顛覆了LED箱體加工行業(yè)舊加工工藝，經(jīng)過一年多的市場應(yīng)用對比，現(xiàn)在五面體機(jī)床已成為LED行業(yè)的一款標(biāo)配高效率機(jī)床。
（2）在新能源汽車行業(yè)的應(yīng)用
新能源汽車的高壓箱，共五個面需加工，將近20公斤，五面體機(jī)床一次裝夾完成，無需來回搬運(yùn)裝夾。如果用普通的立加分工序來做，來回搬運(yùn)，勞動強(qiáng)度超級大，即使采用機(jī)械手搬運(yùn)加工效率也沒有該機(jī)床高，且成本投入增加一倍，加工精度也不高。
（3）在通訊5G行業(yè)的應(yīng)用
進(jìn)入大批量穩(wěn)定量產(chǎn)。應(yīng)用該機(jī)床后的優(yōu)勢有以下幾方面：一是一次裝夾完成多個工作面加工，二是有助于保證精度穩(wěn)定性，提高產(chǎn)品加工良率，這點是非常重要的!傳統(tǒng)方法是立式臥式加工中心配套加工，這樣多工序無法避免多次裝夾，精度控制難度大。三是半成品在機(jī)臺間的來回周轉(zhuǎn)搬運(yùn)麻煩，采用該五面體機(jī)床完成相同產(chǎn)能所需人工數(shù)量會減少一半。四是使用的機(jī)機(jī)臺數(shù)量和占地面積也會減少1/3。
