汽車的鋁合金結(jié)構(gòu)件加工和鋁合金缸體缸蓋類零件的加工,盡管加工材料都是鋁合金,但是對(duì)加工工藝的要求卻相差甚遠(yuǎn)。加工鋁合金缸體類零件時(shí),切深較大,而且經(jīng)常要用到盤銑刀,因此切削力通常較大,所以在設(shè)備選擇上傳統(tǒng)的搖籃式五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床較多。但是在加工鋁合金結(jié)構(gòu)件時(shí),不論壓鑄件還是擠壓型材件,切削力都要遠(yuǎn)小于缸體缸蓋的加工。
那么用什么樣的設(shè)備才***合適,在保證精度和工藝可靠性的前提下,哪種設(shè)備加工效率***高,且經(jīng)濟(jì)性***好呢?
在電動(dòng)車快速發(fā)展的行情下,越來越多的車型開始采用鑄鋁件或型材焊接件作為車身結(jié)構(gòu)組件。針對(duì)這一市場(chǎng)需求,Reichenbacher Hamuel公司大概5年前專門開發(fā)設(shè)計(jì)了一款加工中心,用于高效加工各類鋁合金車身結(jié)構(gòu)件,其設(shè)計(jì)思路特別適合中國市場(chǎng)。
由于國內(nèi)的汽車鋁合金零件加工主要是發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋和變速箱這類腔體類鑄造件,因此在加工鋁合金結(jié)構(gòu)件時(shí)多沿用之前的工藝和設(shè)備。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)剛性大,因此工藝設(shè)計(jì)上可以采用較大切削量的高速銑削加工。機(jī)床的結(jié)構(gòu)形式多采用配備搖籃式工作臺(tái)的五軸聯(lián)動(dòng)加工中心。這種經(jīng)典的機(jī)床結(jié)構(gòu)的確有種種優(yōu)點(diǎn),但是對(duì)于普通鋁合金或復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件加工來說,有些大材小用。
不管是精鑄還是擠壓型材,車用鋁合金結(jié)構(gòu)件都不需要大量的機(jī)械加工,不需要去除大量的材料,因此,與箱體類零件相比,車體上的鋁合金結(jié)構(gòu)件絕大多數(shù)情況只需要少量的機(jī)械加工,對(duì)機(jī)床的結(jié)構(gòu)剛性要求并不是那么高。因此,在滿足精度要求的前提下,可盡量降低結(jié)構(gòu)件重量,并提高速度和自動(dòng)化程度。在這個(gè)思路的指導(dǎo)下,Reichenbacher Hamuel公司開發(fā)了ECO RS系列型號(hào)。
目前Hamuel系列車系復(fù)合CNC主要針對(duì)超硬材料葉片的大切削量加工,加工精度可以達(dá)到0.003mm;Reichenbacher系列多立柱式(鏜床結(jié)構(gòu))CNC則偏向輕型材料加工:零件偏大,精度要求不高(結(jié)構(gòu)件精度通常不高于0.1mm,關(guān)鍵形面精度要求0.02mm,但尺寸偏小),零件附加值(相對(duì)缸體缸蓋)不高,自動(dòng)化程度要求較高。
采用模塊化的立柱式設(shè)計(jì),可根據(jù)零件和工藝要求靈活地對(duì)模塊進(jìn)行組合。用戶可以選擇單立柱,雙立柱,或多立柱式;立柱(銑頭)也可以選擇相對(duì)或同側(cè)布置;工作臺(tái)也形式就更加靈活,甚至可以對(duì)整車的結(jié)構(gòu)件進(jìn)行加工,以便修正焊接時(shí)對(duì)車身結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的誤差。而保時(shí)捷的911,Audi的Etron鋁合金車身都采用了同樣的方案。
值得注意的是,立柱并沒有采用傳統(tǒng)的鏜床結(jié)構(gòu),而是在立柱頂部增加了龍門結(jié)構(gòu),在不大幅提高成本的前提下增加了立柱的結(jié)構(gòu)剛性。因此可以安裝更大重量的銑頭,而立柱的高度也可以相應(yīng)增加。
銑頭可以是一個(gè)自由度的擺動(dòng)頭,配合立式轉(zhuǎn)臺(tái),與其他三個(gè)直線自由度構(gòu)成五軸聯(lián)動(dòng);也可以在銑頭上采用2個(gè)自由度,與其他三個(gè)直線軸構(gòu)成五軸聯(lián)動(dòng);而銑頭上甚至可以配多個(gè)加工主軸,每個(gè)主軸上安裝訂制的復(fù)合刀具,這樣省去加工過程中換刀的時(shí)間和刀庫的成本。
上圖為完全密封的雙銑頭CNC,多通道控制,可同時(shí)加工一個(gè)零件的不同部位或者兩個(gè)不同的零件??蛰d速度達(dá)80m/min,通過優(yōu)化工藝可進(jìn)一步提高進(jìn)給速度,加工效率為普通CNC的2倍以上。
轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)就更加靈活,由于公司擁有豐富的車系復(fù)合結(jié)構(gòu)CNC的開發(fā)經(jīng)驗(yàn),因此也熱衷于對(duì)各類轉(zhuǎn)臺(tái)的靈活使用。與之立柱式結(jié)構(gòu)相配套的工作臺(tái)可以是聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái),也可以是分度式工作臺(tái);轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)方式也可以是水平旋轉(zhuǎn)或豎直旋轉(zhuǎn)。
如果采用水平聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái),那么在主軸端可以采用一個(gè)自由度的(左右)擺動(dòng)銑頭,構(gòu)成經(jīng)典的車系復(fù)合形式;若聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)采用豎直位置,那么主軸端可采用前后擺動(dòng)的銑頭,適用于大型旋轉(zhuǎn)體零件如復(fù)合材料葉片,涵道外殼等零件。
轉(zhuǎn)臺(tái)也可以不參與聯(lián)動(dòng),僅僅起到換面或者換件的作用。這樣既可以對(duì)一個(gè)零件轉(zhuǎn)換位置,以便下刀;又可以在轉(zhuǎn)臺(tái)上固定若干個(gè)零件,成為托盤交換機(jī)構(gòu),若配合自動(dòng)裝卸機(jī)器人,那么實(shí)質(zhì)上與CNC構(gòu)成一套柔性制造單元(FMC);
上圖為立式分度轉(zhuǎn)臺(tái),轉(zhuǎn)臺(tái)被豎直放置的工作臺(tái)分為正反兩面,而工件可以在兩個(gè)臺(tái)面上分別固定。這樣,內(nèi)側(cè)工件在加工時(shí),外側(cè)可以進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備或者由機(jī)器人進(jìn)行自動(dòng)更換。這樣設(shè)計(jì)可以非常節(jié)省生產(chǎn)線的空間,也不需要笨重的交換托盤系統(tǒng),非常適合裝夾汽車鋁合金結(jié)構(gòu)件。而且零件在轉(zhuǎn)入到加工區(qū)域之后,由2個(gè)銑頭同時(shí)加工,每個(gè)銑頭配3個(gè)電主軸,加工過程不需要換刀,更換工件也只有幾秒鐘的空歇,因此整個(gè)設(shè)備的利用率幾乎可以達(dá)到****。
對(duì)于切削量較大,加工時(shí)間較長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)件(多為航空鋁合金結(jié)構(gòu)件,汽車結(jié)構(gòu)件加工時(shí)間相對(duì)短得多)來說,不需要頻繁的更換零件。因此也可以采用翻轉(zhuǎn)式工作臺(tái),配2自由度叉式銑頭,這樣構(gòu)成6,7年前開始流行的翻板銑結(jié)構(gòu)。對(duì)于批量較小,批次較多的機(jī)加工廠來說,這種輕量化的翻板銑是非常合適的。操作簡(jiǎn)便,零件水平放置,豎直加工,而加工的同時(shí)也可以在另一個(gè)工位對(duì)零件進(jìn)行翻面,去毛刺等生產(chǎn)準(zhǔn)備。由于工作臺(tái)在機(jī)床外部,因此也非常容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝卸。
ECO RS系列 --- 輕量化結(jié)構(gòu)件加工的利器!
歡迎聯(lián)系:haoyang.wu@reichenbacher.de; haoyang.wu@gmail.com
目前公司經(jīng)營項(xiàng)目有: CNC航空高精密機(jī)械零件加工,CNC航空高精密樣機(jī)加工、北京不銹鋼零件加工、各種高精密金屬零件、塑料加工,各種高精密工裝夾具加工、 小批量研發(fā)模型樣機(jī)加工制作, 真空批量翻模加工制作, 硅膠,橡膠制作,鈑金制作, 鋁合金批量高精密加工制作,批量吸塑制作,產(chǎn)品過uv,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),批量噴涂絲印,鐳雕激光打字等等。