目前生產(chǎn)加工中心的廠(chǎng)商大大小小有幾百家,市場(chǎng)上魚(yú)目混雜,對于加工中心的介紹也眾說(shuō)紛紜。有些機床生產(chǎn)商說(shuō)其主軸轉速最快每分鐘達60,000轉以上 , 適合于高速加工,又有些機床生產(chǎn)商說(shuō)其機床剛性好、精度高 , 必定達到高速加工效果 ,致使許多用戶(hù)、尤其是初次使用加工中 心的用戶(hù)在機床的選型中存在很多誤區:
誤區一:加工中心并不是萬(wàn)能加工機床
有些用戶(hù)在購置了一臺加工中心后就認為可以取代其他加工機床,他們認為既然是加工中心就可以進(jìn)行各種加工,熟不知加工中心對零件的加工不僅是機床具有所需的功能,還需要刀具、夾具的配合才能完成。另外還有人認為加工中心可以進(jìn)行各種材料的加工,不但可以進(jìn)行重載加工也可以進(jìn)行精加工,不但可以進(jìn)行零件加工也可以進(jìn)行各種模具加工,這樣認為的話(huà),就外行了,就現在的國內生產(chǎn)廠(chǎng)家來(lái)看能完成以上工作的此類(lèi)機床幾乎沒(méi)有。
正確、全面地認識加工中心是選型訂貨的基礎,要對加工中心的性能、特征、類(lèi)型、主要參數、功能、適用范圍、不足等有全面、詳盡的了解和掌握??紤]加工工藝、設備的最佳加工對象、范圍和價(jià)格等因素,根據所選零件族進(jìn)行選擇。如,加工兩面以上的工件或在四周呈徑向輻射狀排列的孔系、面的加工,如各種箱體,應選臥式加工中心;單面加工的工件,如各種板類(lèi)零件等,宜選立式加工中心;加工復雜曲面時(shí),如導風(fēng)輪、發(fā)動(dòng)機上的整體葉輪等,可選五軸加工中心;工件的位置精度要求較高,采用臥式加工中心。在一次裝夾中需完成多面加工時(shí),可選擇五面加工中心;當工件尺寸較大時(shí),如機床床身、立柱等,可選龍門(mén)式加工中心。當然上述各點(diǎn)不是絕對的,特別是數控機床正朝著(zhù)復合化方向發(fā)展,最終還是要在工藝要求和資金平衡的條件下做出決定。
誤區二:高精度不代表高性能
1、誤認為機床的精度以數值決定,機床精度就是加工精度,概念模糊。
機床的精度等級主要根據典型零件關(guān)鍵部位精度來(lái)確定。主要是定位精度、重復定位精度、銑圓精度。數控精度通常用定位精度和重復定位精度來(lái)衡量,特別是重復定位精度,它反映了坐標軸的定位穩定性,是衡量該軸是否穩定可靠工作的基本指標。特別值得注意的是,選型訂貨時(shí)必須全面分析,不能簡(jiǎn)單地看產(chǎn)品樣本所列的精度數值,因為標準不同、規定數值不同、檢測方法不同,數值的涵義就不同???、樣本、合格證所列出的單位長(cháng)度上允許的±值(如:±0.01/300)常是不明確的,訂貨時(shí)要特別注意,一定要弄清是ISO標準、VDI/DGQ344182(德國標準)、JIS(日本標準)還是NMTBA(美國標準)。進(jìn)而分析各種不同標準所規定的檢測計算方法和檢測環(huán)境條件,才不會(huì )產(chǎn)生誤解。
銑圓精度是綜合評價(jià)數控機床有關(guān)數控軸的伺服跟隨運動(dòng)特性和數控系統插補功能的主要指標之一。一些大孔和大圓弧可以采用圓弧插補用立銑刀銑削,不論典型工件是否有此需要,為了將來(lái)可能的需要及更好地控制精度,必須重視這一指標。
數控精度對加工質(zhì)量有舉足輕重的影響,同時(shí)要注意加工精度與機床精度是兩個(gè)不同的概念。將生產(chǎn)廠(chǎng)樣本上或產(chǎn)品合格證上的位置精度當作機床的加工精度是錯誤的。樣本或合格證上標明的位置精度是機床本身的精度,而加工精度是包括機床本身所允許誤差在內的整個(gè)工藝系統各種因素所產(chǎn)生的誤差總和。整個(gè)工藝系統的誤差,原因是很復雜的,很難用線(xiàn)性關(guān)系定量表達。在選型時(shí),可參考工序能力Cpk的評定方法作為精度的選型依據。一般說(shuō)來(lái),計算結果應大于1.33。
剛度直接影響到生產(chǎn)率和加工精度。加工中心的加工速度大大高于普通機床,電動(dòng)機功率也高于同規格的普通機床,因此其結構設計的剛度也遠高于普通機床。剛性是機床質(zhì)量的一個(gè)重要特征,但對選型而言,由用戶(hù)對所選機床進(jìn)行剛性評價(jià)尚無(wú)可借鑒的標準。實(shí)際上用戶(hù)在選型時(shí),綜合自己的使用要求,對機床主參數和精度的選擇都包含了對機床剛性要求的含義。訂貨時(shí)可按工藝要求、允許的扭矩、功率、軸力和進(jìn)給力最大值,根據制造商提供的數值進(jìn)行驗算。用于難切削材料加工的機床,應對剛性予以特殊關(guān)注。
2、誤認為高精度機床就是高性能機床
高精度機床在一定的加工范圍內具有一定的優(yōu)勢,但是高精度不等于高性能,高性能不僅取決于高精度還取決于機床的各種功能和性能。高精度的加工中心不一定配有高性能的數控系統,機床也不一定具有良好的加速性能,尤其在模具加工中就很難保證復雜曲面高速加工質(zhì)量和效率。
誤區三:國外控制系統不一定是高性能的系統
大多數用戶(hù)在選購加工中心時(shí)要求配置國外數控系統,認為配了國外數控系統就一定是高性能的機床,但是國外數控系統也有經(jīng)濟型和普通型之分,現在大部分廠(chǎng)商所配國外系統是工控機,屬于經(jīng)濟型數控系統。我們知道機床的加工性能是由程序段預處理能力(前瞻功能)和加工中心的動(dòng)態(tài)特性共同決定的。傳統的數據接口如RS232串行口的傳輸速度為19.2kb,而許多先進(jìn)的加工中心均已采用以太局域網(wǎng)(Ethernet)進(jìn)行數據傳輸,速度可達200kb。具有快速數據處理能力的CNC控制系統是高速機床的必要保證。前視技術(shù)、大容量?jì)却婧虴TH-ERNET通訊等技術(shù)是高數據處理速度的基礎,NURBS曲線(xiàn)插補為復雜曲面提供了短程序段和光滑插補解決方案,數字驅動(dòng)克服了模擬控制微量的時(shí)間滯后問(wèn)題,高分辨率反饋技術(shù)是高精度加工的保障。
此外PC 計算機有著(zhù)硬件維護容易 , 升級便宜簡(jiǎn)易之優(yōu)點(diǎn) , 不會(huì )有今天買(mǎi)明天落后的情況 ,試問(wèn) 10 年前計 PC 之 CPU 機速度與今天 PC 速度已相差 20 多倍 , 可笑是現今很多機床工控計算機仍使用 Pentium 133Mhz ,如何配合現今編程要求?
有些機床供貨商說(shuō) PC 計算機沒(méi)有工控機穩定 , 這些自相矛盾的說(shuō)話(huà) , 你會(huì )相信嗎 ? 試問(wèn)貴司所用之編程計算機是否工控機 , 有沒(méi)有不穩定或編程精度出現問(wèn)題 ? 答案是 : 好像沒(méi)有或者是很少 , 實(shí)際上只要在 PC計算機加上防塵 、防油處理 , PC 計算機與工控機基本上沒(méi)有分別 , 只是 PC 運算速度比工控機快得多 , 而兩者最大分別在于使用控制平臺不一樣而已 ,國外高檔數控系統和國產(chǎn)數控系統控制平臺使用 Windows 2000 ,升級簡(jiǎn)單 、快捷 、便宜(基本上免費 ) 上網(wǎng)下載便可 , 而工控機使用自身開(kāi)發(fā)平臺 , 升級困難 、昂貴 、有時(shí)候系統出問(wèn)題等幾年音訊全無(wú) , 對客戶(hù)影響深遠 , 由此可以預見(jiàn),高速加工中心的控制系統必然要向 PC 發(fā)展。
另外國內數控系統現在進(jìn)步神速,象凱恩帝的K1000M,廣州數控的983M等系統在一般產(chǎn)品的加工上并不比國外經(jīng)濟型數控系統的性能差。
誤區四:高速主軸不一定是高速機床
高速機床并不僅僅意味著(zhù)高速主軸: 高速切削技術(shù)在近年來(lái)變成了一個(gè)熱門(mén)的話(huà)題,人們被洶涌而來(lái)的高速切削概念沖擊著(zhù)。面對著(zhù)機床展上不同品牌的高速機床,您可能既興奮又猶豫:我該怎么去識別這些機床,是否能真正滿(mǎn)足高速切削的要來(lái)呢?高速切削=高速主軸嗎?
有些不負責任機床供貨商 , 向客戶(hù)推薦其機床適合任何類(lèi)型模具加工 , 只需更換高速主軸或低速高扭矩主軸便可 , 此等荒誕論說(shuō) , 正如有一汽車(chē)銷(xiāo)售員向閣下推銷(xiāo)一部全能汽車(chē) , 只要閣下更換高速發(fā)動(dòng)機 , 此汽車(chē)便可變成法拉利跑車(chē) , 更換高扭矩發(fā)動(dòng)機 , 即可成為貨車(chē) , 但閣下會(huì )相信此等論說(shuō) , 而購買(mǎi)此車(chē)嗎 ?
高速主軸是高速銑床的核心部件,它的發(fā)展始終決定著(zhù)高速銑床的發(fā)展。要提高主軸轉速,主軸的傳動(dòng)方式和軸承材料是技術(shù)中的關(guān)鍵。高速機床中的“高速”是指切削線(xiàn)速度,反映在機床上也就是主軸轉速。然而,僅僅提高主軸轉速,能滿(mǎn)足高速加工的需要嗎?讓我們 來(lái)看看下面的公式:
主軸轉速:n=Vc/(D*π)
進(jìn)給速度:Vf=fz*z*n;
將n代入上式,得出進(jìn)給速度
Vf=fz*z*Vc/(d*π)
可以看出,在選定了刀具的情況下,進(jìn)給速度與主軸轉速成正比。因此高速機床不僅要具備高的主軸轉速,也應具備與主軸轉速相匹配的高進(jìn)給速度。
我們再來(lái)看看進(jìn)給加速度的關(guān)系: 高速機床的行程通常在500~1,000mm之間,若在如此短的距離內使機床進(jìn)給速度從零增大到40m/min,則機床的進(jìn)給加速度值應達到1g(10m/s2)。在進(jìn)行曲面輪廓加工時(shí),進(jìn)給加速度則更為重要——由此可以得出結論:高進(jìn)給速度要求高加速度。
如果一臺高速機床沒(méi)有足夠高的進(jìn)給加速度,它將無(wú)法進(jìn)行高精度高表面質(zhì)量的復雜曲面輪廓加工,因為它無(wú)法勝任加工復雜曲面時(shí)根據不同的曲率半徑不斷地調整進(jìn)給速度的需要。高速機床需要高性能CNC控制系統 : 高速加工追求高精度和高表面粗糙度,要達到這個(gè)目標,除了機床本身的精度之外,還要求CNC程序的精度要比普通加工高很多,一般在十倍以上,大家都知道,在計算機輔助制造中,CAM軟件一般采用點(diǎn)逼進(jìn)法來(lái)加工圓弧,樣條曲線(xiàn)等非直線(xiàn)外形,精度要求越高,就要求越多的點(diǎn)來(lái)逼近,這樣產(chǎn)生的CNC程序往往多達十幾兆至幾十兆 . 這就要求機床的控制系統有非常高的數據處理能力,要有在 1 秒鐘內處理 5000 ~ 10000 條數據的能力,這樣的數據量工控機是望塵莫及的,所以我們經(jīng)常會(huì )看到有的機床在轉彎位和尖角位停頓甚至死機。有的廠(chǎng)商便采用專(zhuān)用的軟件來(lái)優(yōu)化數據,和機床捆綁銷(xiāo)售,且不論會(huì )使用戶(hù)增加投資。數據經(jīng)過(guò)優(yōu)化之后,加工的速度是上去了,但精度確降低了,同時(shí),產(chǎn)品上該是尖角的地方也變成了圓角,因為尖角的數據往往最容易被優(yōu)化掉。
高速切削的 CAM 系統軟件高速切削有著(zhù)比傳統切削特殊的工藝要求,除了要有高速切削機床和高速切削刀具,具有合適的CAM編程軟件也是至關(guān)重要的。一個(gè)優(yōu)秀的高速加工CAM編程系統應具有很高的計算速度,較強的插補功能,優(yōu)秀的路徑平滑連接功能,全程自動(dòng)過(guò)切檢查及處理能力,自動(dòng)刀柄與夾具干涉檢查、繞避功能,進(jìn)給率優(yōu)化處理功能,待加工軌跡監控功能,刀具軌跡編輯優(yōu)化功能,加工殘余分析功能等等。
總之,一臺優(yōu)秀的加工中心機床,應是一個(gè)完善的加工方案的體現。以上幾點(diǎn)僅是一些用戶(hù)在選擇機床時(shí)我們所遇到的一些問(wèn)題,還有一些細節的部分比排屑過(guò)濾裝置、紅外工件測頭等的附件的配備,對干某些零件的加工也是必不可少的。