汽(qì)车的铝合金结构件加工和铝合金缸体缸盖类(lèi)零(líng)件的加工,尽管加工材料(liào)都是铝合金,但是对加工工艺的要求(qiú)却(què)相差(chà)甚远。加工铝合金缸体类零件时,切深较大,而且经常要用到盘铣刀,因此切削(xuē)力通常较大,所以在设备选择上传统的(de)摇篮式五轴(zhóu)联动机床较多。但是在加工铝合金结构件时,不论压铸件还是挤(jǐ)压型材件,切削(xuē)力都要远小于缸体缸盖(gài)的加工。
那么用(yòng)什么样的设备才***合适,在保证精度和工艺可靠性(xìng)的前提下,哪种设备加工效率***高,且经济性***好呢(ne)?
在电动车快速发展的行情下,越来越多的(de)车(chē)型开始采用铸铝件或型材焊接件作为车身结(jié)构(gòu)组件。针对这一市场需求,Reichenbacher Hamuel公司(sī)大概5年前专门开发设计了一款加工中心,用于高效加工各类铝合金车身(shēn)结构件,其设计思路特别适合中国市(shì)场。
由于国内的汽车铝合金零件加工主要是发动机缸体缸盖和(hé)变速箱这类腔体类铸造件,因此在加(jiā)工铝合金结构件时多沿用之前的工艺和设备。其特点是结构刚性大,因此(cǐ)工艺设计上可以采用较大切削量的高速铣(xǐ)削加工。机床(chuáng)的结构(gòu)形(xíng)式多采用配备摇(yáo)篮式工作台的五轴联动加工中心。这种经典的机床结构的确有种种优点,但是对于普(pǔ)通铝(lǚ)合金或复合材料结构件加工来说,有些大材小用。
不管是精铸还是挤压型材(cái),车用铝合金结构件都不需要(yào)大量的机械加工,不需(xū)要去除大量的材料,因此(cǐ),与箱体(tǐ)类零件相(xiàng)比,车体上的铝合金结构件绝大多数(shù)情况只需要少量的机械加工,对机床(chuáng)的结构刚性要求并不是那么高。因此(cǐ),在满(mǎn)足精度要求的前提下,可尽量降低结构件重量,并提高速度和自动化程度。在这个思路的指导下(xià),Reichenbacher Hamuel公司开发了ECO RS系列型号。
目前Hamuel系列车(chē)系复合CNC主要针对超硬材料叶片(piàn)的大切削量加工,加工精度可以达到0.003mm;Reichenbacher系(xì)列多立柱式(镗床结构)CNC则(zé)偏向轻(qīng)型材(cái)料加工:零件偏大,精度要求不高(结(jié)构件精度通常不高(gāo)于0.1mm,关键形面精度要求0.02mm,但(dàn)尺寸偏小),零件附加值(相对缸体缸盖(gài))不高,自动化程度要求较高。
采用模块化的立柱式设计,可根据零件和工艺要求灵活(huó)地对(duì)模块进行组合。用户可以选择单立柱,双立柱,或多立柱式;立柱(铣头)也可以(yǐ)选择相对或同侧布置;工(gōng)作台也形式就更加灵活,甚至可以对整车的结(jié)构(gòu)件进行加工,以便修正焊接时对车身结构产生的误差。而保时捷的911,Audi的Etron铝合金车身都采用(yòng)了同样的(de)方案。
值得(dé)注意的是,立柱并没有采用传统的镗床结构,而是在立柱顶部增加了龙门结构,在不大幅提高成本的前提下增加了立柱(zhù)的结(jié)构刚性。因此可以安装更大重(chóng)量(liàng)的(de)铣(xǐ)头,而立柱的高度也可以相(xiàng)应增(zēng)加。
铣头可(kě)以是(shì)一个自由度的摆动头(tóu),配合立式转台(tái),与其他三个直线自由度构成五轴联动;也可以在铣头上采用2个自由度,与其他三(sān)个直线轴构成(chéng)五轴联动;而铣头上甚至(zhì)可以配多个加工主轴,每(měi)个主轴上安装订制的复合刀具,这样(yàng)省去加工过程中换刀的时间和刀库的成本(běn)。
上图为完全密封的双铣头CNC,多通道控制,可同时加工一个零(líng)件的不同部位或者两个不同的零(líng)件。空载速度(dù)达(dá)80m/min,通过优化工艺可进一步提高进给速度,加工效率(lǜ)为(wéi)普(pǔ)通(tōng)CNC的2倍以上。
转台设计就更加灵活,由于公司拥有丰富的车系(xì)复合结构CNC的(de)开(kāi)发经验,因此也热衷于对各类转台的(de)灵活使用。与之立柱式结构相(xiàng)配套的工作台可以是联动转台,也可以是分度式工作台;转台(tái)的旋转方式也可以是水平旋转或竖直旋转。
如果采用(yòng)水平联动转台,那么在主轴端可以采用一个(gè)自由度的(左右)摆动铣头,构成经典的车系复合形式;若联动转台采用竖直位置(zhì),那么(me)主轴端可采用前后摆动(dòng)的铣头,适用于大型旋转体零件如(rú)复合材料叶片,涵道外壳等零件。
转台也可以不参与联动,仅仅起到换面(miàn)或(huò)者换件的作用。这样既可以对一个零件转换位置,以(yǐ)便下刀;又可(kě)以在转台上固定若干个零件,成为(wéi)托盘交换机构,若配合(hé)自动装卸机器人,那么实质上与CNC构成一套柔性制(zhì)造单元(yuán)(FMC);
上图为立式(shì)分度转台,转台被(bèi)竖直放置的工作台分为正反两面,而工件可以在两个台面上分别固定(dìng)。这样,内侧工件在加工时,外侧可以进行(háng)生产准备或者由机器人进行自动更(gèng)换。这样设计可以(yǐ)非常节省(shěng)生(shēng)产(chǎn)线的空间,也不需要(yào)笨重的交换托(tuō)盘系(xì)统,非(fēi)常适合(hé)装夹汽车铝合金结构件。而且零件在(zài)转入到加工区域之后,由2个铣头同时加工,每个铣头配3个(gè)电主轴,加工过程不需要换刀,更换工(gōng)件也只(zhī)有几秒钟的空歇,因此整个设(shè)备的利用率几乎可以达到****。
对于切削(xuē)量较大,加工时间较(jiào)长的结(jié)构件(多(duō)为航空铝合(hé)金结构件,汽车(chē)结构(gòu)件加工(gōng)时间相对(duì)短得多)来说,不需要(yào)频繁的更换零件。因此也可以采用翻转式工(gōng)作台,配2自(zì)由度叉式铣头(tóu),这样(yàng)构成6,7年(nián)前(qián)开始流行的翻板铣结构。对于批量较小,批次较多的机加工(gōng)厂来说,这种轻(qīng)量化的翻(fān)板铣是非常合适的。操作简便,零件水平放置,竖直加工,而加工的同时也可以(yǐ)在另一个工位对(duì)零件进(jìn)行翻面,去毛刺等生产准备(bèi)。由于工作台在机(jī)床外部,因此也非常容(róng)易实现自动装卸。
ECO RS系列(liè) --- 轻量化结构件加工的(de)利器!
欢迎联系:haoyang.wu@reichenbacher.de; haoyang.wu@gmail.com
目前公司经营项目有: CNC航空高精密机械零件加工,CNC航空高精密样机加工、北京不锈钢(gāng)零件加工、各种高精密金(jīn)属零件、塑料(liào)加工,各种高精密工装夹具加工、 小批量研发模型样机加工制作, 真(zhēn)空批量翻模加工制作, 硅胶,橡胶制作,钣金制作, 铝合金批量高精密加工制作,批量吸塑制作,产品过uv,产品结(jié)构设计,批量喷涂丝印,镭雕激光打字等等。