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　　最近處在自由化市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境之中每家制造商越發(fā)表現(xiàn)出股權(quán)投資多軸機(jī)床的市場(chǎng)需求，以求獲得高精高質(zhì)的加工和高股權(quán)投資投資回報(bào)(高利潤(rùn))。最受歡迎的多軸機(jī)床為5軸機(jī)，包括5軸協(xié)同機(jī)床和“3+2軸”機(jī)床，因?yàn)?軸機(jī)能滿(mǎn)足簡(jiǎn)潔化/無(wú)人操作方式的要求。在此，他們將介紹通過(guò)集中加工同時(shí)實(shí)現(xiàn)鼓點(diǎn)延長(zhǎng)的事例，和他們的機(jī)床。

　　1.Introduction引言

目前對(duì)5軸機(jī)床的市場(chǎng)需求所呈現(xiàn)的趨勢(shì)為：在提高質(zhì)量、削減成本的基礎(chǔ)上，力爭(zhēng)同時(shí)實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)從研發(fā)設(shè)計(jì)到制造出成品這一環(huán)節(jié)的澤列涅。有了高精度的機(jī)床，客戶(hù)期望能略去或增加精整、拋[磨]光的成品[1-2]。在此，他們以汽車(chē)變速器產(chǎn)品原型為例做些說(shuō)明(見(jiàn)圖1)。加工此鉆孔通常須要加進(jìn)多種設(shè)備如：數(shù)控滾珠軸承，EDM(振動(dòng)加工機(jī))，電弧成形加工和陰極加工設(shè)備。此鉆孔的花紋加工不須要協(xié)同相互配合可傾及轉(zhuǎn)動(dòng)軸，或是深切斜倒區(qū)域(undercut)，所以無(wú)須采用5軸機(jī)。然而，西村公司的5軸機(jī)組合以切削機(jī)能，能用一臺(tái)機(jī)床替代上述所需各種設(shè)備，因而能成功同時(shí)實(shí)現(xiàn)精簡(jiǎn)加工成品過(guò)程、增加裝夾時(shí)間，從而大大降低整體成本。結(jié)果加工鼓點(diǎn)增加了約54小時(shí)，因?yàn)橹T如數(shù)控滾珠軸承、EDM(振動(dòng)加工機(jī))，電弧成形加工和陰極加工設(shè)備，加工中心的圓角加工，手工打磨等加工成品都能省去。見(jiàn)圖3，與傳統(tǒng)加工工藝的比較。西村公司推薦采用的機(jī)床為“Mytrunnion-1”,此機(jī)型為“Mytrunnion”系列中最小型的5軸協(xié)同立式加工中心。為了體現(xiàn)/同時(shí)實(shí)現(xiàn)真正的益處，機(jī)床還必須要有良好的搖擺式操控性以保證的采用壽命。西村公司的Mytrunnion-1的配置為：具有高搖擺式操控性的硬軌結(jié)構(gòu)，優(yōu)異的加速/減速操控性，高速高剛性30,000min-1切入點(diǎn)，和轉(zhuǎn)螺配飾的轉(zhuǎn)動(dòng)滾珠軸承/分度盤(pán)(由轉(zhuǎn)動(dòng)軸支撐其兩端，相同于僅是靠一端支撐的臺(tái)面安放配飾atableontablestyle)，并且硬軌為感應(yīng)處理硬化和精密研磨工藝，相互配合觸面為樹(shù)脂貼塑。因而在高速進(jìn)給研磨時(shí)西村機(jī)床可提供高于其他機(jī)床7倍的抗震能力(圖2)。所有上述機(jī)床特點(diǎn)的總和，可令機(jī)床具有重研磨的能力，不僅加工耐酸性好，且壽命更長(zhǎng)。就此事例，他們希望強(qiáng)調(diào)這樣一個(gè)事實(shí)：將對(duì)稱(chēng)工件裝夾于滾珠軸承中心，西村機(jī)床能同時(shí)實(shí)現(xiàn)連續(xù)高精度加工，而無(wú)須設(shè)定鉆孔各加工點(diǎn)的鉆孔座標(biāo)。

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該鉆孔為產(chǎn)品原型，不是量產(chǎn)。量阿庫(kù)縣，該鉆孔的加工分為多道相同成品，各成品須要加進(jìn)相同的工裝，而采用此種加工方式來(lái)加工產(chǎn)品原型則是非常低效率的。采用Mytrunnion-1各種機(jī)能，他們能增加成品，提高效率，同時(shí)確保精度在公差范圍內(nèi)。在此，他們?cè)賮?lái)看一下加工工藝和加工該鉆孔所須要的機(jī)床機(jī)能。要保證采用多軸機(jī)床展開(kāi)量阿庫(kù)縣的高精度，經(jīng)常須要調(diào)整鉆孔座標(biāo)系統(tǒng)的參照系[3-4]。這個(gè)調(diào)整能通過(guò)一個(gè)自動(dòng)碰觸探針同時(shí)實(shí)現(xiàn)(圖3)，但是產(chǎn)品原型的加工則無(wú)須這樣做。

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　　2.1MachiningtheoutercircleandboringaholebyusingtheCNCturningfunction

借助CNC切削機(jī)能來(lái)加工方型及鏜孔方型和安裝傳動(dòng)軸的(鏜)孔的精度有圓度要求。西村的Mytrunnion-1借助直驅(qū)馬達(dá)來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)滾珠軸承，轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)速高達(dá)1100min-1。該滾珠軸承能在切入點(diǎn)上裝有車(chē)刀時(shí)做轉(zhuǎn)動(dòng)操作方式。所以這樣子能免去在相同成品設(shè)備(銑床機(jī)床-滾珠軸承)加工時(shí)再次重新裝卸所造成的失誤。因而鉆孔的加工精度得以提高。而且，他們還能在鉆孔處在傾斜位置時(shí)展開(kāi)滾珠軸承轉(zhuǎn)動(dòng)操作方式，這樣他們能展開(kāi)鉆孔背面的圓角加工，因而能略去另行二次加工。

　　2.2MillingtheOutsideandinsidewith5-axissimultaneouscontrol

　　借助5軸機(jī)床的聯(lián)軸控制機(jī)能展開(kāi)鉆孔的內(nèi)部和內(nèi)部銑床加工該鉆孔內(nèi)部有變速齒輪齒，各齒的內(nèi)面必須要有均勻的厚度以使其輕盈。長(zhǎng)的端車(chē)床能用來(lái)慢慢加工各坎氏的溝槽(鉆孔的花紋是沒(méi)有倒鉤的)。而采用5軸加工中心能允許他們采用短的端車(chē)床，從而能改善研磨加工的條件。如此能延長(zhǎng)鼓點(diǎn)。由于能做到一次裝卡來(lái)同時(shí)加工鉆孔的內(nèi)部和內(nèi)部，除了省卻一次裝卡的時(shí)間，還能避免鉆孔任一面的錯(cuò)配。

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　　2.3Reliefholeontheperipheryandprojectionattheend

　　外緣和端部凸出處的排出孔通常排出孔是垂直于每個(gè)齒的表層的。盡管附圖照片無(wú)法清楚顯示,借助5軸協(xié)同加工中心相互配合以Swarfcutting研磨加工技術(shù)，就能在短時(shí)間內(nèi)完成不相同錐形表層的加工。該鉆孔本身是不能用圓角設(shè)備()加工的。將鉆孔放入加工中心機(jī)床(Vs滾珠軸承)，額外的行程能允許同時(shí)實(shí)現(xiàn)加工該鉆孔的三處凸出處，而無(wú)須重新裝卡。內(nèi)圓處的鍵槽能直接加工，無(wú)須變動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的方向。相對(duì)于中心和垂直的定位精度得以大幅提高。

3.ToolCenterPointControl,TiltedWorkPlainCommand中心點(diǎn)控制(TCP)，傾斜面加工指令(TWP)

采用5軸加工中心(5軸協(xié)同或3+2軸)加工時(shí)，如果借助TCP，TWP的機(jī)能，則能另得您能夠采用各類(lèi)5軸加工中心、多種多樣的來(lái)加工各種相同花紋的鉆孔。而且，即便加工研磨條件有些變化，其加工程序的修改也相對(duì)簡(jiǎn)單。借助了這些5軸控制機(jī)能，則須要用CAM來(lái)重新程序的時(shí)間大幅增加，如此能提高生產(chǎn)效率[5]。TCP機(jī)能令圖形(輪廓)編程變得可能，傳統(tǒng)做法是必須分成細(xì)小線(xiàn)段，借助相同的概念即一根軸正交(獨(dú)立)于3軸，如直線(xiàn)插補(bǔ)，圓形插補(bǔ)，及其他。在此事例中，鉆孔是裝卡在轉(zhuǎn)盤(pán)中心的，如果他們借助TCP，TWP,則即便鉆孔是偏離中心的，他們?nèi)耘f能同時(shí)實(shí)現(xiàn)加工(將計(jì)算出偏離于實(shí)際中心的數(shù)值設(shè)入?yún)?shù)中)。通過(guò)此方法，不論鉆孔裝卡在何處，他們他們都能用相同的程序。然而，如果因室溫變化或長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)加工導(dǎo)致參照系變化,則加工精度會(huì)明顯變差。在西村公司，即便是再小的機(jī)床，如在此介紹的機(jī)型，所有安裝結(jié)合接觸面都采用精湛的手工刮研工藝。所有西村的機(jī)床都可同時(shí)實(shí)現(xiàn)并保持長(zhǎng)期的超高精度，這是基于手工刮研工藝所確保的垂直度和平行度(圖4)。西村機(jī)床還標(biāo)配有“智能高級(jí)熱位移自動(dòng)補(bǔ)償機(jī)能”(IAC,取得專(zhuān)利于2001年)(圖5,6,7)，機(jī)床內(nèi)部裝有溫感應(yīng)裝置，工廠(chǎng)環(huán)境溫度變化導(dǎo)致的熱位移會(huì)通過(guò)補(bǔ)償(基于經(jīng)驗(yàn))至鉆孔原點(diǎn)從而將此影響增加。最新的版本在環(huán)境溫度變化為+/-5°C范圍內(nèi)時(shí)，幾乎能完全補(bǔ)償消除此類(lèi)影響。

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　　4.Conclusion結(jié)論

我在此所介紹的鉆孔是一個(gè)極好的事例，即能通過(guò)將多次裝卡工藝精簡(jiǎn)為僅一次裝卡，他們能增加設(shè)備股權(quán)投資和相關(guān)人員的工作量。圖1所示的鉆孔是從胚料開(kāi)始加工的，加工為成品僅需一次裝卡。其結(jié)果，于傳統(tǒng)加工方式即EDM加工相比，能節(jié)省54小時(shí)?？傮w來(lái)說(shuō)，EDM加工方式一直都被視為加工硬質(zhì)材料(molybdenum,Inconel,及其他硬化材質(zhì))的最高效方法。盡管EDM加工方式在量阿庫(kù)縣被普遍采用，但是像今天這樣的產(chǎn)品原型加工事例確并不適用。相比較之下，加工中心的鼓點(diǎn)時(shí)間大為節(jié)省，能體現(xiàn)其成本效率方面的明顯優(yōu)勢(shì).但是借助5軸加工中心加工如此堅(jiān)硬材質(zhì)，機(jī)床本身必須要有極好的抗振操控性，因而西村的“Mytrunnion”系列采用的是硬軌技術(shù)，這在長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)無(wú)人加工時(shí)其優(yōu)勢(shì)顯著。并且，如果能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)用5軸加工中心僅一次裝夾來(lái)完成生產(chǎn)數(shù)量不多，且復(fù)雜，多面的鉆孔，也便于生產(chǎn)、交期，工藝管理。且針對(duì)更長(zhǎng)時(shí)間的無(wú)人加工，多樣化產(chǎn)品加工，該機(jī)床能加裝7或21面的工作托盤(pán)單元。所以說(shuō)5軸加工中心必須要有剛性。首先，西村的“Mytrunnion”系列為轉(zhuǎn)動(dòng)滾珠軸承在可傾轉(zhuǎn)螺上的配飾，如此在鉆孔平行或傾斜時(shí)能改變傳達(dá)至滾珠軸承的重量分配。尤其在如今，機(jī)床的加速度(加速及減速時(shí))通常超過(guò)1G。如果機(jī)床結(jié)構(gòu)不能承受此速度，則高精機(jī)床亦根本無(wú)從談起。其次，如果鉆孔能被傾斜，則能令能更加地接近鉆孔，如此能采用更短的加工，更短的意味著能改善加工條件(同時(shí)實(shí)現(xiàn)高速高進(jìn)給的研磨)。但是機(jī)床必須要具有高剛性和好的搖擺式操控性，否則難以改善加工表層的質(zhì)量。第三點(diǎn)，能采用更短的能提高粗加工時(shí)的效率。如果機(jī)床的剛性無(wú)法滿(mǎn)足重研磨的要求,機(jī)床會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)，加速的損耗。這樣子的話(huà)，你就無(wú)法延長(zhǎng)粗加工的時(shí)間。綜上所訴，機(jī)床本身的剛性好，對(duì)5軸加工中心來(lái)講，有利于其同時(shí)實(shí)現(xiàn)高速、高精度的加工。為了充分發(fā)揮客戶(hù)所采用機(jī)床的操控性，西村公司一直以來(lái)在制造機(jī)床時(shí)都不會(huì)忘記考慮到機(jī)床的操。西村公司始終認(rèn)為‘親近用戶(hù)’應(yīng)該是被最優(yōu)先考慮的，所以在開(kāi)發(fā)最新款5軸加工中心時(shí)，西村公司非常重視如何最大限度地發(fā)揮、提升機(jī)床操作方式員的潛能和工作表現(xiàn)(具體的講，比如如果能增加裝卡次數(shù))。將來(lái)會(huì)有更多借助5軸加工中心來(lái)制造產(chǎn)品開(kāi)發(fā)原型的情形發(fā)生，因?yàn)檫@類(lèi)復(fù)雜的鉆孔越發(fā)少會(huì)被量產(chǎn)。目前采用5軸機(jī)床最為普遍的例子(行業(yè))是航空業(yè)，該行業(yè)的所謂量產(chǎn)概念明顯相同于汽造業(yè)，一般僅為600件左右。因而，現(xiàn)今的借助5軸加工中心來(lái)做產(chǎn)品原型制造加工的趨勢(shì)將變得愈發(fā)普遍。

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