本文从工厂为加工某型号关键件的机床选型出发,对高精度镗铣加工中心选型的调研、订购、验收、安装和生产启动五个重要环节以及应当注意的问题进行了详细论述,为高精度设备的引进提供有利经验。
1.引言
随着数控机床的不断普及,高精度、高性能数控机床的不断出现,数控机床逐渐从单重的高效,逐渐向高效和高精度发展。因此高精度数控机床慢慢成为型号关键件的首选机床,但是我国引进高精度数控机床为数不多,相关经验比较缺乏,加之机床造价较高,甚至是普通机床的十倍、百倍,对机床的选型造成一定难度和风险。本文就我厂某型号关键件的加工机床选型,对机床选型的步骤和应当注意的问题进行了阐述,以供相关人员在机床选型时以做参考。
2.零件分析
薄壁环类零件在加工中经常遇到的三大难题:1)装夹易变形;2)加工变形,加工中装夹状态下的零件尺寸与释放后的状态不一致;3)薄壁难以测量。该零件材料为铸铝(ZLCuMn),主要特点是跨距大、薄壁、易变形、加工精度要求高:2-φ90±0.01,2-φ72±0.01,同轴度φ0.01,垂直度0.01,位置度0.01。零件图及形位精度如图1所示。

图1 加工零件
3.机床选型
从以上分析可看出,该零件尺寸大,四孔的形位精度要求特别高。若采用普通镗铣床加工,精度尺寸一致性很难保证,装夹难度大,需反复找正。应此转换加工思路,采用一次装夹,一次加工完成的工艺措施来保证零件的尺寸要求。因此从该零件加工需要以及加工能力储备考虑,决定选购可立卧转换、带转台的五轴五联动机床,并针对机床制定如下主要技术要求:
表一 机床配制要求
| 模块 | 配置要求 |
| 名称 | 数控精密坐标镗铣床,配备FANUC160i数控系统 |
| 机床结构 | 带加强筋间隔的铸铁床身,确保优良的静态和动态性能及强的刚性,结构形式采用动柱结构。 |
| 线性轴 | X坐标轴水平导轨,行程大于800mm,定位精度小于3μ Y坐标轴水平导轨,行程大于500mm,定位精度小于3μ Z坐标轴水平导轨,行程大于500mm,定位精度小于3μ |
| 导轨 | 导轨基准须刮研并安装超精密级预紧的循环滚珠滑枕 |
| 滚珠丝杠 | 直径大于50mm |
| 进给 | 直线轴由交流电机和滚珠丝杠驱动 进给量大于20mm/min 进给力大于1100daN |
| 位置检测装置 | XYZ轴的行程及定位依靠Heidenhain高精度光栅尺控制,分辨率小于0.0001mm(0.1μ) |
| 回转轴要求 | AC电机驱动,摆动式B轴,电主轴,摆动范围0°~110°,液压锁定。旋转和定位控制通过高精度编码器。 定位精度:3″,平面0.004/φ300mm 分辨率:0.0001° 转速12RPM. 转矩:1200Nm 制动转矩:2500Nm |
| 旋转工作台C轴 | 交流电机和蜗杆驱动,通过高精度编码器控制。 定位精度P=3″ 分辨率:0.0001° 制动转矩:2500Nm 转速22RPM |
| 主轴要求 | 电机主轴带HSK-A63锥孔,用变频器驱动。 调速范围50至8000RPM 功率15KW 在100%ED时,转矩大于260Nm |
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