國外機床廠商應用五軸的全方面工藝升級

jiajoin

在當今的金屬加工行業中，五軸加工已經成為了最重要的技術之一，這并非因為其為新興技術，而是因為它已經成為了主流選擇。曾經的復雜輪廓銑削設備如今成為了很多工廠非常具有價值的自動化工具，其不僅能加工樣式復雜的產品，還能在一個周期內對產品進行多種角度的加工，減少所需的加工步驟。然而，在常規生產活動中越來越多的使用五軸加工意味著更加需要對其他工藝部件的加工進行工藝升級。

工件夾持裝置和系統的關系

針對不同零件，正確選擇工件夾持裝置，可能是充分發揮五軸加工自動化生產能力的關鍵。

對于五軸加工而言，工件夾持面臨的問題是要充分接觸零件。即便是為五軸加工項目定制的固定裝置也存在問題，裝置可能會影響刀具或主軸殼，因為整個零件和固定裝置在工作區域內旋轉。但標準臺鉗可以遮蓋零件側面，五軸加工用短臺鉗可以增大側面外露部分，沿著零件的下邊緣夾持。完全從下方進行夾持既能保證夾持穩固，又能在一個周期內對零件進行完整或近似完整的加工。

而且，只夾持零件下面的方法幾乎可以隱藏工件夾持裝置——工件本身不會對裝置產生任何干擾。而整個系統應具有利用夾在精密旋鈕上的工件接收裝置實現可重復和快速更換的工件夾持的功能，只需要利用零件已有的孔或增加固定旋鈕所需的孔即可實現這種零件的下邊緣夾持。

在五軸機床的選擇上，客戶一般可能會要求帶有雙軸耳軸或B式軸頭的立式機床，或者是棒式進給B式軸車銑削。這任意一種都可成為客戶的理想型機床，但這家做醫療器械起家的外國企業所應用的五軸技術就有些特別了。

工藝升級的成功案例

Jay Campbell公司主要從事醫療器械行業，通過應用的五軸技術結合了燕尾榫零件夾緊的第五軸多零件加工模塊技術，使得自家公司滿足來了更大量需求，應用3+2五軸加工大大減少了加工復雜零件所需要的設置數量。

最開始的時候公司使用三軸立式加工中心，為了支持更高強度的工作，添置了帶有雙400 mm托盤和標準多零件加工模塊的Makino a51NX HMC，可以固定多個零件，以此來提高生產量，盡可能減少加工復雜零件期間“接觸”工件的次數。

具有160個工位自動工具換刀器（ATC）和刀具以及零件探測能力的HMC，更快的速度和進給方式實現（更高材料去除速度和更低循環次數），并且有能力在多零件加工模塊上同時固定多個零件，比VMC具有更大的初始投資。

此外，當HMC在多零件加工模塊上加工零件時，一線操作人員可以將新工件固定在另一個設備上，因此將其預備好并準備快速穿入，以最大化主軸正常運行時間。

燕尾榫扣工件夾緊夾具的應用

HMC可以采取更積極的切削，有可能將零件拉出標準虎鉗夾具，并且在加工期間固定。工件和夾具之間的燕尾榫扣連接則提供了更強大、更安全的接口，從而有助于防止這種情況的發生。

由此產生的生產線中HMC的加工工藝，適用于200個零件同樣尺寸的批量生產，也證明了比在多個VMC上運行更有效。也就是說，機床主軸僅能夠接近被夾緊零件的三個側面，這意味著仍然需要額外的操作。雖然這種能力使得工廠更能夠在僅有的幾個設置中完成一個零件，但它并沒有達到想要的程度。

多零件加工模塊技術的引進

隨著產量持續增加，該公司引進了一種多零件加工模塊技術，其使用整體可編程旋轉分度器，在HMC第四軸工作臺頂部提供第五軸運動，使得該公司從五軸加工的3+2定位方式上受益。

而通過將該項技術添加到HMC上，不僅可以將多個工件固定在單個多零件加工模塊上，而且還使機床主軸能夠接近于夾具中一個零件的五個側面。因此，將零件加工到更接近完成的狀態，進一步最小化設置，因為HMC主軸可以接近兩個附加零件面，以及可能具有低至0.001 in（1 in=2.54 cm）真實位置公差的部件廢料。

系統軟件方面Campbell選用的是HyperMill CAD/CAM軟件，可以對HMC進行最佳編程。HyperMill具有有效模擬功能，在機床本身執行干式運行之前，可以識別各種離線工件夾具和工裝元件之間的潛在干擾問題。

兩種工藝的結合方案

真正達到工廠加工要求是第五軸多零件加工模塊技術與燕尾榫扣工件夾緊夾具的結合。

設計利用了空心T型多零件加工模塊中的內部空隙，使得多個獨立驅動分度器的伺服電機被容納其中。因此分度器面板從兩個多零件加工模塊固定表面上只延伸出幾英寸，這意味著與具有表面安裝分度器相比，它在HMC工作區內占用的空間更少。

▲ 第五軸多零件加工模塊的任一側都具有兩個分度器和一個平坦區域，以接受標準夾具

燕尾榫扣工件夾緊口在第五軸多零件加工模塊中為機床主軸提供了更容易接近零件五個側面的機會，因為基本上沒有要避免的固定元件。該間隙加上道具定位垂直于機床Z軸，所以只需要最少的專用工具，就能夠實現改進的切削速度和進給及增加刀具使用壽命。

▲ 零件產品展示

五軸多零件加工模塊設計的無線模式

德國KME數控機床已經修改對五軸多零件加工模塊的設計，轉變為無線模式，消除了任何潛在電纜連接問題。這種模式通過多零件加工模塊中的電源電池提供分度器電源，通過等級評定后，這些電源電池可提供多達8 h的加工時間，而且具有路由器和接收器連接平臺的IP基于地址系統，使得多零件加工模塊和數控機床之間進行無線通信。

國外企業的升級改造案例比比皆是，但因為國內外的行業環境的大不相同，沒法照搬全抄，不過國內企業可以借鑒學習的地方有很多，應積極與國外企業進行技術上交流。各個行業的同仁們也應該更多的是討論專業技術和發展趨勢，而不是相互制造焦慮。

（來源機械社區）

新來小學生

支持樓主，

遠祥

機床夾具還是很有發展空間的！