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什么是数控走心机?数控走心机原理及加工范围
发布时间:2017-12-07   点击次数:4849次

一、数控走心机的名称定义

全称走心式数控车床,简称走心机,学名定义:主轴移动式数控车床。在国际市场称瑞士精密自动车床,在中国市场又称纵切式数控车床,因其标准配置都带有侧面动力头又称走心式车铣复合车床。

二、工作原理

1、数控走心机与数控车床的区别

数控走心机属于数控车床的其中一种设备。

传统的数控车床以走刀模式为主,称为走刀机,产品单次夹持位不动,通过主轴的旋转及刀具移动对产品进行加工;而走心机则是刀具在固定的位置,通过主轴的移动、旋转对产品进行加工,支持多次送料。

因此相比于走刀式的机床,走心机车削时,棒料轴向进给通过中心导套,刀具切削点紧靠导套口端,刚性好,消除了棒料在刀具切削压力作用下的变形,保证了零件的精度,加工细长轴类零件有性的优势。

但走心机正常情况下只支持长棒料批量加工;不能像走刀机一样,可短料单件加工。同时因为棒料需要通过整个主轴及夹头、导套,走心机对原材料的直线度、椭圆度要求也较高。

2、无导套模式与有导套模式的区别

无导套模式

无导套模式相当于走刀机的工作原理。由于材料弯曲或加工时将产生一定的力,如果加工部分远离材料夹持位置,将难以实现高精度的切削工艺。因此一般情况下,加工时材料的伸出长度与材料直径的比值(细长比)在3-3.5以内,比较适合短小的零件;由于中间没有导套部分,zui后尾料可减少到30mm左右。

有导套模式

为了加工细长轴产品,将支撑材料的机构(导套)安装在夹头和刀具之间,导套在刀具附近支撑着材料,因此可以减少加工时产生的力所导致的材料弯曲,从而得以实现高精度加工,但是尾料会比较长。

三、数控走心机加工区域的结构

主要加工区域的结构由主轴(副主轴)及刀架构成。

1、主轴:具备Z1轴方向移动及C1轴任意分度旋转及定位,支持多次送料;

2、副主轴:具备Z2、X2轴方向移动及C1轴任意分度旋转及定位,辅助主轴加工、接料,以及在副轴对应的刀架上完成产品的后续工序,加工过程中使用独立的控制通道,与主轴互补干预,实现两个主轴同时加工,缩短产品的整体加工效率。

3、刀架:

①、车刀:位于主轴刀架,可实现车槽、车外径、车螺纹、切断等工艺。

②、侧面动力头:位于主轴刀架可对产品进行钻孔、攻丝、锯槽、铣扁、铣槽等工艺加工,部分机型支持拔插拓展功能,可加装端面动力头、旋风铣、角度动力头等机构,完成更复杂工艺要求。

③、端面固定座:位于主轴刀架端面,以产品中心为圆心,配合主轴C轴旋转,可对产品进行钻孔、攻丝、镗孔等工艺要求。

④、副轴端面固定座:位于副轴刀架,通过与副轴的X、Z轴以及C轴配合,对产品可进行钻孔、攻丝、锯槽、铣扁、铣槽等工艺加工,所有系列机型都支持拔插拓展功能。

四、数控走心机型号

型号命名一般由设备zui大的加工直径、主轴数量及移动轴数作为参考命名。

1、加工直径范围:

因加工使用的是长棒料作为原材料,而且原材料要通过主轴,为了使加工精度更加稳定,所以走心机根据不同直径材料的离心率、主轴功率、主轴转速等因素来确定加工范围。

目前中国国产走心机的主要型号有16、20、25/26、32mm。

2、移动轴以及主轴数量:

常规走心机根据主轴数量分为单主轴机型及双主轴机型。

单主轴机型由主轴的Z轴、以及刀架的X、Y轴构成,因此又称为三轴走心机,由一个系统通道控制。     

  

           单主轴走心机结构           双主轴走心机结构

双主轴机型除了具备单主轴机型的X、Y、Z移动轴外,再增加了一个副主轴。由两个或者两个以上独立的系统通道控制。

在加工能力上,单主轴机型只能完成产品5个面的工艺,切断面无法进行加工,而且在切断产品的时候,受产品旋转时候的离心率以及产品的自重的影响下,在切断刀过产品中心点之前,产品已经自行折断,因此会存在尾钉、毛刺,对产品要求较高的则需要二次处理去毛刺,该弊端无法避免。

而双主轴机型在单主轴完成工艺的基础上,由副主轴接过主轴的产品,在副主轴的刀架上进行第六个面的加工。同时副主轴因为是独立的通道,在副主轴接到主轴的产品之后,主轴立刻开始加工下一个产品,副主轴在同一时间运行进行第六个面的加工,两边同时运行,大大缩短了整体加工的效率。

目前中国国产常规走心机zui高为六个移动轴。2014年由南京AG亚游入口机械自主研发发明了zui高支持支持九个移动轴,由三个独立通道控制,并获得了发明,代表中国走心机zui高水平。

 

 

九轴走心机详细介绍请点击链接 

各个走心机生产厂家对它的常规命名格式为(zui大加工直径)-(移动轴数)

因此以zui大加工直径20mm为例,单主轴命名为20-3,双主轴则命名为20-4、20-5等等。

五、刀架排刀结构及优缺势

走心机刀架排布以车刀切入方向分为侧排刀结构和上排刀结构。

 

          侧排刀刀架结构                    横排刀刀架结构

侧排刀

优势:因刀具平均分布于两侧,刀具之间的切换行程短,针对于用刀数量多、频繁切换刀具的产品,加工效率有略微的节省。

缺点:刀具由侧面切入,对难断屑的材料(例如铝)容易造成屑末缠刀,导致设备报警停止加工。

      刀具排列紧密,无法使用拔插拓展功能。

上排刀

优势:刀具由上方切入,与侧排刀结构相比较,更容易排屑。

      刀具一字排开,动力头之间的排距比较充裕,支持各种拔插拓展功能。

缺点:因刀具都在刀架的上方,导致刀具行程较长,与侧排刀结构相比较,在频繁切换刀具的情况下,所花的时间略微增加。

六、走心机的应用领域

走心机可同时一次完成车﹑铣﹑钻﹑镗﹑攻、雕刻等复合加工的特性,主要应用于医疗、军工、汽配、五金、电子、钟表、通信等行业的精密五金、轴类异型非标件的批量加工。

示范样件:

 

 

 

 

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