多軸切削策略開啟高效率加工優勢

總體來看，整體加工的好處有：

加工時間和周轉時間縮短；

只需一臺設備的配備；

人員計劃簡便；

節省夾緊器械和裝置；

周轉時間短；

次品率低；

品質和表面質量更高。

　　裝備主軸和副軸，以及至少配備2個刀架的CNC車銑加工中心，用于實現牢固的設備結構是很重要的。此外，穩定的刀架還必須配備高精度的直聯式刀柄。

圖1  模塊化的Biglia B470YSM多軸車銑加工中心通過兩個極穩定的刀架而見長。刀架上可以安設特殊的驅動刀具

　　目前，此類設備的一個例子便是Biglia B470YSM（見圖1）。這種設備是一種模塊化的多軸車銑加工中心（見圖2），帶有2個工作軸和2個刀架（各設有12個刀具站）。每個位置都可以進行雙重配備，由此共可以使用48把刀具。與VDI刀柄相比，加工精確的旋轉式和固定式刀柄可以極大地縮短換裝時間（見圖3）。旋轉的刀具通過極高的 47/70Nm力矩而見長，它可以切削最大為M16的鋼質螺紋。在銑削時，車床可以達到最大為350cm3/min的切削效率。

圖2  智能型刀架和刀具技術可以在主軸和對立軸上同時工作，而不會發生干涉

圖3  帶有內冷卻的同心度誤差小于5μm的高精度刀柄如同一臺小型的加工中心，可負責車削和鉆削加工

主要特點

　　設備的一個特點是副軸可以下降，因此在2個心軸加工之外，它還可以同時在不同的水平面上進行加工。較長的鉆具也可以在避免干涉的情況下投入使用。下沉副軸的原理還有一個好處：Biglia B470YSM型設備的造型明顯要比普通多軸車床短而緊湊，這在加工車間空間較小的情況下具有很重要的意義。

　　為了達到對雙軸和雙刀架的設備進行簡便的編程，采用了Fanuc GE的18i系列CNC控制系統，它擁有操作方便的Manual Guide i工廠編程軟件。CNC提供兩個通道，兩個通道的程序通過M功能相互連接。

圖4  在加工錐形和圓形的復雜工件時，多軸車銑加工中心可以發揮出優勢

　　多軸車銑加工中心的傳統使用范圍是外殼和其他復雜的錐形或圓形部件（見圖4），在Biglia B470YSM型設備上可對80mm直徑的棒材進行加工。嵌入件的加工直徑可以達到210mm。在通常情況下，這種工件的前端面在主軸上加工，工件再轉到副軸上并被切邊。在那里，工件接受背面加工，然后再由內置的卸料系統把成品工件進行卸載，并放置到諸如輸送帶上。

加工實例

　　通過主軸與副軸之間的協調和同步的加工，可以在最大程度上有效地利用時間并縮短加工的時間。CNC車削加工中心整體加工的理想批量與Biglia的 Quattro系列一樣，均為50~1000件。具體在多少件數以上，所優化的流程可以實現時間優勢，這要依據工件的復雜程度而定。對此沒有一個標準模式，而是需要區別對待。

　　舉一個實際例子說明，有一種材質為42CrMoS4V的毛坯件需要加工為精致的法蘭，以前需要作為鋸切工件在不同設備和多道夾具上接受加工。先需要進行鋸切、銑削和鉆孔，然后再進行車削和再次的銑削及鉆孔。全部加工時間為41 min。而通過在Biglia B470YSM設備上的整體加工，時間縮短到了17 min，同時也提高了工藝安全性。

　　要求很高的高精度法蘭是一個工件加工實例。其正面與背面的同心誤差不得超過0.02mm，這在整體加工過程中通過向對立軸的角度同步的傳遞得到了簡化；所要求的直角性和對稱性都達到了0.02mm。此外，孔與面的匹配都合乎要求。設備和刀具的穩定性都需要符合這方面的要求，在加工過程中也不得換裝。

　　最佳的加工是在Biglia B470YSM雙軸和帶Y軸的雙刀架的車削中心上對65mm的棒材進行的加工。工件可以在規定的公差范圍內接受17min的加工，沒有任何毛刺。由于純加工時間和整個周轉時間得到縮短，所以設備的負荷程度可以達到很高，在不到2年的時間內即可收回投資。

　　適用于多軸車銑加工工件的來源很多，即那些需要精致機械加工和需要復雜部件的部門，例如外殼加工、儀器儀表制造和制藥等類似領域。

　　影響最佳投資回收的一個重要因素是供應廠商的服務。為了在實際工作中盡快發揮出優勢，建議設備廠商對客戶員工進行額外的培訓和短期的生產引導。在這段時間內，操作人員可以以一種訓練的方式，熟悉新的工藝技術。也需要考慮到這段時間過后對設備的保養問題。