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卧式加工中心选型七大问

世界工厂网-机床工厂店2016年05月25日 13:26


如何既经济又合理地选择到适合本企业的卧式加工中心十分重要。可以说,正确选型是用好卧式加工中心的基础,是使卧式加工中心发挥出最大效率和效益的关键。卧式加工中心一次性投资大、技术复杂,同时种类、规格繁多,其价格、功能和精度又是一个对立的统一体,用户在选购时往往有不少疑问。


1
我应该使用卧式加工中心吗?——加工工件特征

加工中心类型的选定需要考虑加工对象、加工工艺、加工范围和设备价格等因素,根据所选零件族 (组)进行。如果您的加工工件具有以下特征,则应选择卧式加工中心:加工两面以上的零件或加工在四周呈径向辐射状排列的孔系、面,如箱体类、壳体类零件等,应选择卧式加工中心;被加工零件的位置精度要求较高,宜选用高精密卧式加工中心;零件在一次装夹中需要完成多面加工时,可选择立卧复合式五面加工中心。当然,上述各点也不是绝对的,一方面是由于加工中心正朝着复合化方向发展,另一方面选型时要综合考虑生产效率、加工工艺要求和设备资金等因素,要以性价比来衡量选型方案的合理性。

专家说:采购用户需要根据加工对象、加工工艺、加工范围等特征来确定是否使用卧式加工中心以及使用什么样的卧式加工中心。



2
我需要选用什么规格的卧式加工中心?——主要规格的选定

1)工作台尺寸

这是卧式加工中心的主参数,主要取决于典型零件的外廓尺寸、装夹方式等。应选择比典型零件外廓尺寸稍大一些的工作台,以便留出安装夹具所需的空间,保证零件在其上面能够顺利装夹,此外还应考虑工作台的承载能力、T形槽数量和尺寸等,小尺寸的比较通用,比如站内的卧式加工中心MH-630AMH-800AMH-500ALH-630B等。

专家说:目前市场上的卧式加工中心工作台尺寸多为1000以下的,能够满足大多数用户的需求。


2)坐标轴行程

最基本的坐标轴是XYZ三轴,其行程和工作台尺寸有相应的比例关系,工作台面的大小基本上确定了加工空间的大小。如个别零件的尺寸大于卧式加工中心行程时,则必须要求零件的加工区域处于机床的行程范围之内,此外还要考虑零件是否与机床交换刀具的空间干涉、与机床防护罩等附件发生干涉等系列问题。而对需要多轴联动加工的卧式加工中心 (如增加回转坐标ABC或附加坐标UVW),如四轴、五轴联动卧式加工中心,这就需要特殊订货,同时必须对相应配套的编程软件、测量手段以及机床价格等有全面的考虑和安排。

专家说:采购用户需要根据加工工件规格选择不同坐标轴行程的卧式加工中心,多轴联动需要特殊定制。


(3)主轴电动机功率与转矩

它反映了卧式加工中心的切削效率,也从一个侧面反映了卧式加工中心的切削刚性和机床整体刚度。主轴电动机功率在同类规格的卧式加工中心上可以有各种不同的配置,同类规格的主轴转速不同的卧式加工中心,主轴电动机功率可以相差很大。

专家说:采购用户应根据自身典型零件毛坯余量大小、切削能力 (单位时间金属切削量)、要求达到的加工精度、实际能配置的刀具等因素综合选择。


4)主轴转速与进给速度

需要高速切削或超低速切削时,应关注主轴的转速范围。特别是高速切削时,既要有高的主轴转速,同时也要具备与主轴转速相匹配的进给速度。目前卧式加工中心高速化趋势发展很快,主轴从每分钟几千转到几万转,直线坐标快速移动速度从1020min上升到80mmin以上,当然其功能部件如电主轴、直线电动机、直线滚动导轨、主轴轴承等及相配套的光栅尺、刀具等附件价格也都相应上升,甚至很昂贵。

专家说:采购用户必须根据自身的技术能力和配套能力合理作出卧式加工中心的合理选型。


(5)刀库容量

可以根据被加工零件的工艺分析结果来确定所需数量,通常以典型零件在一次装夹中所需刀具数量来确定刀库的容量,卧式加工中心以选用40把刀左右的刀库为宜。同时要关注最大刀具直径与长度以及最大刀具重量等。用于FMCFMS的卧式加工中心,应选择大容量刀库,甚至配置可交换刀库。

专家说:普通卧式加工中心选择40把刀左右的刀库即够用,用于FMC或FMS的卧式加工中心应选择大容量刀库。



3
我需要选用什么精度的卧式加工中心?——精度的选定


加工中心的精度等级主要根据典型零件关键部位的精度来确定。其精度主要包括定位精度、重复定位精度和铣圆精度,特别是重复定位精度,它反映了坐标轴的定位稳定性,是衡量该轴是否稳定可靠工作的基本指标。特别值得注意的是,选型订货时必须全面分析,不能简单地看产品样本所列的精度数值,因为标准不同、规定数值不同、检测方法不同,数值的含义就不同。刊物、样本、合格证所列出的单位长度上允许的正负值(一般为正负0.05)常常是不明确的,订货时要特别注意,一定要弄清是IOS(国际标准化组织标准)、VDI(德国标准)、JIS(日本标准)、NMTBA(美国机床制造商协会标准)还是NAS(美国标准)及GB(中国标准)等,进而分析各种不同标准所规定的检测计算方法和检测环境条件,才不会产生误解。

铣圆精度是综合评价卧式加工中心有关数控轴的伺服跟随运动特性和数控系统插补功能的主要指标之一。不论典型零件是否有此需要,为了将来可能的需要及更好地控制精度,必须重视这一指标。

要特别注意区别加工精度与机床精度两个不同的概念。将生产厂家样本上或产品合格证上的位置精度当作卧式加工中心的加工精度是错误的。样本或合格证上标明的位置精度是加工中心本身的精度,而加工精度是包括卧式加工中心本身所允许误差在内的整个工艺系统各种因素所产生的误差总和。整个工艺系统误差产生的原因是很复杂的,很难用线性关系定量表达。选型时,可参考工序能力系数Cp的评定方法来作为机床加工精度的选型依据。一般而言,Cp应大于1.33。卧式加工中心主要精度项目见下表:

站内高精密的几款卧式加工中心:MH-630BLH-300AMH-500BTH500动柱式卧式加工中心性能都不错。

专家说:采购用户在挑选不同精度的卧式加工中心时,需要考虑:不同标准对应的单位长度含义;重视铣圆精度指标;区别加工精度和机床精度。


4
我应该选择哪种数控系统?——数控系统的选定


数控系统功能分为基本功能与选择功能,可以从操作方式、用户功能、控制方式、驱动形式、反馈形式、接口形式、检测与测量、报警与提示、故障诊断等方面综合衡量。基本功能是必须提供的,而只有当用户选择了选择功能后,厂家才会另行提供并另行加价,且定价一般较高。总体而言,数控系统的功能一定要根据加工中心的性能需要来选择,订购时既要把需要的功能订全,不能遗漏,同时避免使用率不高而造成浪费,还需注意各功能之间的关联性。另一方面,在可供选择的数控系统中,如SIEMENS系统、FANUC系统、国产华中数控系统等,性能高低差别很大,价格亦相差很大,进口系统或国产系统亦决定其价格的高低。总体上来看,法兰克系统性价比比较高,国内卧式加工中心使用比例比较高。站内卧式加工中心使用法兰克数控系统的也比较多,比如MH-800B 、 LH-500B都是比较好的选择。多台卧式加工中心选型时,应尽可能选用同一厂家的数控系统,这样操作、编程、维修都比较方便。

专家说:法兰克数控系统性价比比较高,多台卧式加工中心选型尽量选用同一厂家的数控系统。


5
我需要选择几台卧式加工中心能达到的我的产量要求?——生产能力的估算


选型时,必须要考虑卧式加工中心能达到的生产能力,即要求选定的卧式加工中心在一年之内能加工几种典型零件、加工出多少数量的零件。要得到这些数据必须对每一种确定的典型零件进行加工工时和生产节拍的估算。一般步骤为:首先,根据已选定的典型零件进行工艺分析,初步确定一条工艺路线,在这条工艺路线中选出准备在卧式加工中心上加工的工序;第二,根据现用的工艺参数,估算出每道在卧式加工中心上加工的工序的单个工序时间;第三,由每个单工序时间计算出选定零件在卧式加工中心上加工工序的总时间,进而计算出年产量即生产能力。如果估算结果达不到目标值,但相差不大,则可以通过修改工艺参数的方法加以调整;如果相差很大,则应考虑增加卧式加工中心台数的配置。

专家说:采购用户需要根据工件加工工时和生产节拍的估算,决定卧式加工中心配备台数。


6
卧式加工中心有好多选配的附件我应该如何选配?——其他功能部件及附件的选定


1)坐标轴数和联动轴数

坐标轴数和联动轴数均应满足典型零件加工要求。一般情况下,同厂家、同规格、同等精度的卧式加工中心,增加一个标准坐标轴,价格约增加30%50%。尽管增加坐标轴数可以强化加工中心的功能,是机床上档次的标志之一,但最终还是要在工艺要求和资金条件下平衡决定。

(2)工作台

卧式加工中心可配置用于分度的回转工作台和数控回转工作台,后者能够实现任意分度,作为B轴与其他轴联动控制。回转工作台配置与否以及如何配置必须以实际需要来确定,以经济、实用为目的。

3)自动换刀装置 (ATC

ATC的选择主要考虑换刀时间与可靠性。过分强调换刀时间会使加工中心的价格大幅度提高并使故障率上升。据统计,加工中心的故障中约有50%ATC有关,因此,在满足使用要求的前提下,尽量选用可靠性高的ATC,以降低故障率和整机成本

4)必要的附件、配套件

选型时,还应注意选用一些配套件及附件,尽量避免因缺少一个几万元就能购买的附件而影响卧式加工中心的正常运行。慎重选择刀柄和刀具也是保证卧式加工中心正常运行的关键,最佳的选择办法应是根据典型零件所需的品种和数量来确定,并在使用中陆续添置。在卧式加工中心的构成中,排屑装置、防护装置和对刀装置 (如刀具预调仪)等均是必需的,对一些尽管不是必需的配套件,但如果价格不高,对使用带来很多方便,也应尽量选用,如附件铣头、储刀料架、运刀具车、装卸器等。

专家说:配件越高,能实现的功能越多,但价格也越贵,采购用户需要根据加工需求酌情选配。



7
卧式加工中心选型时还有什么其他需要注意的?——需要注意的一些问题


1)结构设计

加工中心对其床身、立柱、工作台、主轴以及刀库等功能部件的结构设计有着很高的要求,以达到其高强度、高刚度、高抗振性和稳定性的目的。选型时,应特别注意把其结构作为一项重要的具体内容来进行要求与考虑。

(2)功能与加工的适应性

虽然加工中心可以进行钻、扩、铣、镗、铰、攻螺纹乃至车削 (如车铣复合加工中心)等多种加工,但是在具体选择时,还应根据具体需要来考虑机床的功能与加工是否相适应等问题。要注意以下几点:

A、复杂曲线加工时,要考虑CNC是否有所需要的曲线插补功能,或选择什么方式逼近加工曲线并保证所要求的表面粗糙度。三维加工时,要考虑选择适合的刀具结构,还要考虑程序编制能力,如有必要则必须配备自动编程装置或后置处理编程装置。

B、需要进行螺纹切削 (非攻螺纹方式)时,不仅要看是否有螺纹切削功能、螺旋线插补功能和主轴转动与进给同步功能,还要考虑机床是否有径向进给装置、是否有主轴在旋转方向上任意角度位置准确定位功能。否则,仅在数控系统中用了螺纹切削功能仍然无法进行螺纹切削。

C、采用金刚铰、浮动镗和挤压加工等特种加工时,既要考虑适宜的自动换刀的条件,又要考虑选择合适的刀具结构和切削用量,应尽可能在购买主机时一并购置部分易损部件及其他附件等。

D、如果有应用DNCFMSCIMS等的规划,或要进行 网 络 制 造,则 要 注 意 通 信 功 能,应 选 择 具 有RS232RS485 甚 至MAP网络通信、CAN总线等接口的系统。

(3)运转的可靠性

卧式加工中心运转的可靠性决定了其质量好坏。数控系统由于某一块插件板故障造成停机数月的现象屡见不鲜,一个传感器失效造成机床丧失部分功能的现象也多有发生。所以在选型过程中,应采取对老用户进行走访等方式,更多一些了解所选卧式加工中心的使用情况。

专家说:采购用户在选型时,需要对卧式加工中心整体的结构设计、可靠性以及价加工适应性有客观的认识。


专家结语

要选好卧式加工中心就必须对其类型、特征、性能、主要规格、功能、适用范围、不足之处等有全面详尽的了解和掌握,并在充分分析的基础上,根据被加工对象、工艺要求和资金条件等具体情况合理、高性价比地作出选择,以满足本企业的高效益和低成本的双重要求。




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