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立式加工中心的相关知识与特征介绍

日期:2019-05-23 16:08 人气: 来源:旺磐立式加工中心

近年来,随着人工成本越来越高,越来越多的企业为了降低人工成本与提高生产效率选择购买立式加工中心,那么立式加工中心具有哪些特点呢?以及我们应该怎样操作立式加工中心呢?下面我们就“立式加工中心的相关知识与特征介绍”来详细了解下。



【立式加工中心的特点有哪些】


众所周知,立式加工中心是高度机电一体化的新型加工设备。机床因配置CNC数控系统、伺服控制系统等控制装置和刀库及自动换刀装置以及高精度的定位装置等各功能部件,因而赋予了机床具有高度自动化加工、复合集中化加工以及异形复杂曲面加工等特点。



其的加工特点是,机床在控制装置的控制下,通过向换刀装置和进给系统持续不断的发出加工指令,实现工件只需一次装夹就可完成其钻、镗、攻、铣、铰等多道工序的高精、高效加工。


我们知道,对于一个工件完整的工序加工,可能要涉及到铣、钻、攻等多道复杂工序。完成这些工序需要使用不同的加工刀具。立式加工中心正因为配置有刀库及自动换刀装置,才使得它具有高效的复合集中的加工能力。该装置也是立式加工中心的的典型配置,本文就简单介绍一下,常配刀库的类型及自动换刀方面的一些知识,希望对大家有借鉴作用。


一、立式加工中心常配刀库类型的特点


简单来说,立式加工中心根据加工能力和规格型号的不同,常配置的刀库类型主要有斗笠式刀库、圆盘机械手刀库和链式刀库等三大类。它们不仅换刀形式不同以外,各自有各自的特点,具体我们看一下。


斗笠式刀库,也叫单盘式刀库,这类刀库的容量一般较小,多可以存储20多把。因其外观像一个斗笠因而得名。这种天刀库的换刀形式是在立式加工中心需要换刀时整个刀库向主轴移动。当主轴上的刀具进入刀库的卡槽时,主轴向上移动脱离刀具,这时刀库转动。


当要换的刀具对正主轴正下方时主轴下移,使刀具进入主轴锥孔内,夹紧刀具后,刀库退回原来的位置。这种换刀形式决定了其换刀时间较慢,一般一个换刀时间要持续5秒左右,但相对其它刀库类型具有性价比较高的特点,一般应用于经济型的立式加工中心上。


链式刀库的特点是存刀多。一般都在20把以上,多的可以存100把。它是通过链条将要换的刀具传到指定位置。由机械手把刀装到主轴上,全部换刀动作均采用电动机加机械凸轮的结构。正是因是链条式结构,这就决定了刀库自身存在着机械刚性差、传动间隙大、定位精度差等机械缺陷。这种类型的刀库立式加工中心用的较少,少量用在大规格的型号上。


圆盘机械手刀库因其具有换刀速度快、效率高以及故障率小等特点,是现在立式加工中心比较主流的刀库配置。一般简称机械手刀库,因为基本换刀动作是:机械手臂同时拔出刀库中及主轴上的刀具旋转180°同时插入刀具,其换刀时间一般2秒左右就可完成,是现在的主流配置,下面我们来看一下它的换刀步骤。


二、立式加工中心主流配置圆盘机械手基本的换刀步骤


1、CNC数控系统执行到换刀刀指令T时,系统首先通过方向判别后,控制刀库电动机进行正转或反转,刀库中刀位计数开关开始计数,此举的作用是计算出到达换刀点的步数,当刀库上所选的刀具转到换刀位置后,旋转刀库电动机立即停转,完成选刀定位控制。


2、程序中执行到交换刀具指令,交换刀具指令一般为M06代码。首先立式加工中心的主轴自动返回换刀点且实现主轴准停,然后倒刀电磁阀线圈获电,气缸推动选刀的刀杆向下翻转90°,倒刀到位检测信号开关8发出信号,完成倒刀控制。


3、当倒刀检测开关发出信号且机械手原位开关处于接通状态时,换刀电动机旋转带动机械手从原位逆时针旋转一个固定角度,进行机械手抓刀控制、拔刀控制以及插刀等动作。


4、当机械手完成插刀控制后,机械手扣刀到位开关再次接通,此时主轴刀具进行锁紧控制。


5、当立式加工中心主轴锁紧完成后,机械手电动机起动旋转,机械手顺时针旋转一个固定角度,使机械手回到原位从而完成整个换刀动作。


【关于立式加工中心具体情况的介绍】


说起立式加工中心,相信有一定加工基础的加工人员对它不算太陌生。从本质上来说,它也是一种数控铣削加工设备。不过,和普通数控铣床相比较,它除了具有高度的自动化加工、复合集中加工和三维空间的高精度走位以外。还具有自动更换加工刀具的能力。



立式加工中心之所以具有上述较为先进的加工能力,在于这款加工设备配置有刀库及自动换刀装置。工件加工时,自动换刀装置在控制系统的控制下,根据加工程序的设置,适时的从刀库中选取并更换下一加工工序合适的加工刀具。从而可以对包括复杂曲面及异形轮廓工件等各类型工件,进行高精、高效的复合集中加工。


特别是包含大量复杂曲面及线条的异形工件。通过传统机床几乎无法加工,即使进行数控加工,在编程前也需要进行曲线的数学计算。本文就简单介绍一下,立式加工中心复杂曲面工件数控编程的数学处理,希望对一线编程人员有所帮助。


工件在立式加工中心上进行数控加工,首先要做的是进行数控编程。复杂曲面类的工件不像平面工件加工那样,可以直接建模编程。通常,提供给工艺的曲面数学模型有两种:一种是通过计算机处理过的点阵或直接从数据库中调出的数据点阵,同时给出每个点的三维坐标值。另一种是数学方程表达式,以二次圆锥曲线旋转而成的曲面较多见。一般采用球头铣刀进行行切法加工。


采用球头铣刀进行曲面加工,一般只要使球头铣刀的球头中心位于所加工曲面的等距面上,不论刀具路线如何安排,均能铣出所要求的几何形状,但这种刀具的缺点是,切削速度随刀具与工件接触点的变化而变化,且球头铣刀端点的切削速度为零。


为了避免铣切时产生过切现象,行切时要随着曲率变化情况有意识地在立式加工中心的Z方向加一增量,不过,这会导致在曲面上留下扭曲的沟纹。因此,仅有曲面数据还是解决不了加工问题,常常需要在提供的原曲面数据的情况下,再建立起供编程加工用的精确行距和步长。


一、步长的确定


步长的确定方法取决于工件曲面的曲率半径与机床数控系统的插补误差。一般,可按曲率处近似计算,然后用等步长法编程。此外,若能将曲面的曲率变化划分几个区域,也可以分区域确定步长,而各区域插补段长度不相等,这对于在一个曲面上存在若干个凸出或凹陷面的情况是十分必要的。由于空间曲面一般比较复杂,数据处理工作量大,一般采用自动编程的方法。


二、行距的确定


工件在立式加工中心上采用球头铣刀进行行切法加工。行距的大小直接关系到加工后曲面上残留沟纹高度的大小,大了则表面粗糙度大,严重影响表面质量。如行距太小虽然能提高加工精度,但数控程序会很长,且加工效率极低。


一般来说,行距的选择取决于铣刀半径及所要求或允许的刀峰高度和曲面的曲率变化情况。如果零件曲面上各点的曲率变化不太大,可取曲率处作为标准计算。通常在立式加工中心进行粗加工时,行距可选得大一些,而在进行精加工时可把行距选得小一些。有时为了减少刀峰高度,也可以在原来的两行距之间加密行切一次,通过进行一次去刀峰处理,可在不影响加工效率的情况下,提高曲面工件的表面质量。


以上关于“立式加工中心的特点有哪些”和“关于立式加工中心具体情况的介绍”的介绍,希望能让您了解“立式加工中心的相关知识与特征介绍”带来帮助。

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