技术专栏
2018.07.11

一种高效率高精度的五面体加工中心

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概述

大多数压铸铝的工件都是一些数量较大、且形状复杂的多面体所构成,需多次装夹多工位加工,特别是近期,市场上出现的一些新能源汽车电池盒、电源逆变器盒,LED显示屏箱体,5G通讯发射器、滤波器腔体等工件,普遍存在加工效率不高、加工精度不高和用工较多等问题,针对该问题我公司开发了一款YHV1165加工中心,它一次装夹可实现高效高精完成五个面的复合加工中心机床。该机型已申请国家专利,专利号:201510466753.2

YHV1165五面体加工中心

YHV1165五面体加工中心

 

1.YHV1165五面体机床的结构介绍

五面体复合机床是由一台卧式加工中心和一台立式加工中心组合而成,它们共同使用了一套工作平面运动系统,各自的主轴箱运动系统和各自的刀库系统,两立柱分别于各自的对面相对而设置,平面运动上方设置有回转分度工作台,可实现等分四面或多侧面的加工,也可设置一直驱回转运动转台,实现对有些零件的车削复合加工。

    该机床床座采用了整体结构设计,立、卧立柱可分别安装在一个整体床座上,床座纵向导轨采用了加宽设计增加了机床整体在高速运行中的稳定性,床鞍在床座上的运动在设计中既能满足立加的最大行程,同时还要满足卧加主轴端面距转台中心的最小距离。为便于安装不同类型的回转工作台,在床鞍的上轨道上设计了一个滑板,其上可安装转台。为便于工件的安装,机床转台都设计有带回转接头的气动接头。机床直线运动进给系统采用了高精度大螺距带预紧滚珠丝杆,并在丝杆两端采用了预拉结构设计,且采用高精度带预紧直线导轨并将伺服电机与丝杆直联的结构设计可实现快速进给移动60m/min。
 
    两主轴分别采用BT40  12000r/min设计并分别采用24把圆盘刀库,在立式上也可配BT30夹臂式刀库,圆盘刀库上采用了伺服电机控制刀臂的旋转和进出大大提高了换刀速度和刀库整体的可靠性。立、卧两主轴全部采用了与伺服主轴电机的直联式结构设计从而能实现高转速切削运行和高速攻牙。
 
    该机床分别配置有三种形式的回转工作台,可分别应用不同的零件加工,它们分别是:90°一分的液压工作台、5°一分的带齿盘锁紧伺服电机驱动的转台和直驱电机转台可用于零件的车削加工。
 

该复合机床由一套数控系统来控制整台机床的全部直线运动旋转运动和双主轴的运动,并实现各自主轴的换刀,及刀具的平面和长度的插补,由于是共用运动平面在机床工作时两主轴是不能同时工作的,但能快速实现坐标的转换。


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五面体复合机床光机图

 

2. YHV1165五面体机床的性能比较

    一般能完成五个面的加工方案有:龙门五面体、五轴加工中心和卧式加工中心结合立式加工中心这三种形成。

方案

龙门五面体

五轴加工中心

立式加工中心和卧式加工中心

YHV1165

加工范围

视机床型号

一般小于φ650X200

视机床型号

1100X650X400mm

快移速度

一般15m/min

40m/min

卧加30m/min 立加40m/min

48m/min

最高主轴转速

6000r/min

18000r/min

8000r/min 10000r/min

12000r/min

换刀速度

60s

5s

1.8s

1.8s

换位速度

手动120s

自动15s

3s

5s

5s

加工精度

不详

由于系用蜗轮蜗杆加工长直线精度不高

有些需平面与垂直面位置精度时因二次装夹精度不高

精度高0.02/300mm并保证平面与垂面位置精度

装夹

一次

一次

二次

一次

占地面积

价格

较高


    从上表可以看出在加工范围500~1100长度的工件时,该机床占有加工效率高、加工精度高、占地面积小和用工减少等优势。

 

3.五面体复合机床应用举例

   (1)在LED显示屏行业的颠覆性应用

    我国是全球最大的LED显示屏生产国,占全球60%以上份额,其中主要集中在珠三角地区。近年来LED显示屏行业往高清晰、小间距方向发展,这对LED显示屏箱体生产提出较高要求,箱体精度需保持在0.05mm内误差(LED显示屏模组需要用箱体来装,再拼接成各种比例大小的显示屏)。业内以往需国外私模订制,加工成本很高,现在采用华亚五面体机床一次装夹完成加工,精度保持在0.03mm500*500箱体),并且整个箱体加工生产周期也大降低。五面体机床颠覆了LED箱体加工行业旧加工工艺,经过一年多的市场应用对比,现在五面体机床已成为LED行业的一款标配高效率机床。

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(2)在新能源汽车行业的应用

    新能源汽车的高压箱,共五个面需加工,将近20公斤,五面体机床一次装夹完成,无需来回搬运装夹。如果用普通的立加分工序来做,来回搬运,劳动强度超级大,即使采用机械手搬运加工效率也没有该机床高,且成本投入增加一倍,加工精度也不高。

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(3)在通讯5G行业的应用

    某公司是通讯基站零件知名制造商,专门为华为、中兴、电信、联通、移动等企业定制。他们购买了40多台五面体机床,目前用于做五通讯基站产品的打样和中小批量,马上进入大批量稳定量产。应用该机床后的优势有以下几方面:一是一次装夹完成多个工作面加工,二是有助于保证精度稳定性,提高产品加工良率,这点是非常重要的!传统方法是立式卧式加工中心配套加工,这样多工序无法避免多次装夹,精度控制难度大。三是半成品在机台间的来回周转搬运麻烦,采用该五面体机床完成相同产能所需人工数量会减少一半。四是使用的机台数量和占地面积也会减少1/3

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