顶级的复合加工技术使生产能力和加工精度都发生飞跃分级机

顶级的复合加工技术使生产能力和加工精度都发生飞跃

顶级的复合加工技术使生产能力和加工精度都发生飞跃 2011年12月02日 来源： 多种加工技术集成于一台机床加工的加工方式使产能和精度都达到了质的飞跃。将车、铣、钻及其他特殊加工工艺，如滚齿、成形、测量等集成于一台机床的做法使生产能力和加工精度都发生了令人难以置信的飞跃。WFL公司“MILLTURN”品牌也因此成为了复杂、高精度零件完整加工的典型机床代表，MILLTURN的主要用户遍布于复杂高精度零件的制造领域，如飞机制造业、大型柴油机制造业、印刷机械、石油行业以及涡轮机制造业等。典型工件有飞机起落架、喷气发动机轴、大型柴油机曲轴、联杆、活塞、印刷辊以及阀类产品等（图1）。由于机床的超强动力主轴和进给驱动，使得对刚质材料(200HB; DIN 1.0050/AISI 1045/JIS S45C)持续切削速度可达到1300ccm/min（ccm代表金属切削量，立方厘米），铣削达到1000ccm/min，刚性钻孔可达到M52（使用55kW铣主轴）。

图1 M150型车铣复合加工中心是WFL公司畅销产品，该机床尤其适用于船用零件、机车曲轴或发电机一类大型零件的加工

最多配备10个数控加工轴奥地利WFL车铣技术公司是世界唯一专门从事“复合加工”技术的车铣加工中心的制造企业。WFL车铣技术公司可提供中心距2～12m，车削直径520～1500mm的车铣加工中心。MILLTURN是市场上第一台具有将全车削功能和5轴联动插补铣削功能集成于一体的机床。早在1983年，WFL公司的机床就已经标准配备了B、C、X、Y、Z轴。现在MILLTURN系列产品的主轴已经发展到第九代并在继续开发新的功能，最新的MILLTURN机床装有多达10个数控加工主轴（图2）。其优势不仅表现在无以比拟的多功能性上，更主要的是体现在其超强刚性和高精度的完美结合。

图2 新型M150型系列机床允许进入加工区域，使得手动干预更加安全、轻松

作为标准机床的补充，WFL公司还为用户提供适用于几乎所有加工任务需求的选件。除此之外，还可根据用户要求为其异常复杂的加工应用提供定制的解决方案。

图3 尽管车铣复合加工中心是高精度机床，但其高速排屑能力仍使得重型粗加工得以高效完成

350bar冷却压力对于具有挑战性的特殊材料，如AerMet 100、钛合金、高温合金、哈斯特镍合金、沃斯帕洛伊镍合金，强大且多功能的MILLTURN无疑是用户的首选。特别是对于耐高温的镍或钴基超耐热合金，这类合金制做的零件主要用于飞机涡轮发动机的高温区域，加工难度极高。其超高拉伸强度和加工异常困难的切屑，对机床和操作者都提出了很高要求（图3）。对于这些材料高效加工的独特解决方案是WFL的一项最新开发的技术：集成350bar（1bar=105Pa）喷气压力的断屑系统，用于精车和钻孔加工操作时更好断屑（图4）。为得到短断屑，压力达350bar的冷却液从一个特殊喷嘴喷射出，高压冷却液力量直接撞击到切屑上。除降低切削时间外，还将显著提高刀具寿命。例如对于高温合金材料来而言，同常规程序比较，喷气断屑系统将切削时间减少高达50%。

图4 复合加工可成功完成最复杂、高精度零件的加工。对于加工类似镍铬铁耐热耐蚀合金这样超硬材质，WFL公司将提供350bar喷气断屑系统

可进行复杂内径轮廓加工除在外径车削的加工优势外，喷气切削系统同样适用于镗杆，这对于复杂的镗内径加工而言是本质的提高，因为长切屑会损坏刀具或工件。喷气切削系统还可用于进刀镗杆，用于在深孔内加工瓶形轮廓及大于孔径的凸台(如喷气发动机轴或石油工业的各种零件)。为可靠分配350bar冷却液压力给刀具，WFL公司设计了带有自动连接的特殊接口。

图5 可加工出的各种齿轮形状

齿轮加工新方案除了始终坚持对标准车、铣、钻孔加工技术进行改进之外，WFL公司近期另外一个开发改进的焦点集中在了齿轮加工技术。采用的加工技术包括特殊铣齿、滚齿铣和插齿加工。WFL 公司提供交钥匙解决方案，包括用于加工外齿轮(直齿或螺旋齿)轻松编程的灵巧软件循环、内径花键、螺旋齿轮（常规螺旋齿轮和锥齿轮），以及用于鼠牙盘联接器的表面齿轮（图5、6）。

图6 在涡轮轴上进行滚齿加工

对于复合加工特别适用并有益的是刀库。所有MILLTRUN机床均配备有无磨损盘式刀库，可从机床前部进行操作。刀位完全封闭，从而使得刀柄一直保存在处于保护和清洁的状态中。同时可在机床工作时进行刀具操作，如更换破损刀片及设置后加工的刀具等，而无须中断当前的加工，使机床可最大限度地提高使用性。加工镗杆长达2.5m针对超重型内孔加工，WFL公司还在主轴箱侧面提供了第二刀具接口，用于使用超长防振镗杆、大型钻刀或特殊铣削或镗孔刀具等的加工操作。它的一个重要优点就是即使使用上述这些重型刀具情况下，B轴仍然可以使用。为提供足够稳定性，B轴主轴箱内采用鼠牙盘分度，由于以上系统设计的超强刚性，使得长径比高达1:14的防振镗杆也可在机床上使用。另外一个特别之处就是U轴选项，它可以用于数控平旋盘及带NC轴刀具的特殊镗刀。这确保了机床能够进行复杂的镗孔操作及深孔加工，典型应用如油田阀体、喷气式飞机轴及某些起落架的加工（图7）。

图7 对于深内径加工，WFL公司提供重型镗杆解决方案，配备自动换头和高刚性液压夹紧单元。镗杆工作长度可通过CNC编程

为更方便地使用上述重型铣刀，WFL公司提供带有自动换刀系统的不同刀库方案，可最多存储18把长达2500mm的刀具。对于超重型内孔车削加工，还提供配备液压夹紧装置和CNC提升单元的单独镗杆滑座，通过采用该滑座可使用直径达300mm、长度达2.5m的镗杆，而镗杆刀头可通过刀库装置实现自动更换。无疑WFL公司用户清单囊括了众多世界知名企业，如空中客车、波音、劳斯来斯、斯耐克玛、美西航空、德国MAN公司、梅塞得斯、法拉利、韩国现代、斗山、山特维克、西门子等。现在越来越多的中国公司意识到MILLTURN的优越之处，至今已有40余台设备在中国安装且运行良好。为了最大程度保证用户的利益，WFL公司不但在北京设立了销售及售后服务中心，还设立了备件仓库。

图8 防撞卫士碰撞保护系统在机床自动加工和手动操作期间实时防止机床和工件的碰撞

来自床身的刚性和精度同其他类似产品的区别在于：机床采用整体式60°倾斜床身设计，X、Y、Z轴采用超大尺寸线性导轨，采用齿轮传动机械式主轴，各滑座及主轴系统通过特殊设计的夹紧系统夹紧。

图9 碰撞保护工作室带有离线模拟软件，可直接对整个加工程序的编程进行全面检测和优化

X、Y轴标准配备海德汉玻璃光栅尺，按德国VDI/DGQ 3441标准，定位精度小于0.005mm，重复精度可达0.001mm( 具体取决于机床型号和控制轴)。WFL车铣复合加工中心不仅实现了极高的定位精度，同时还可以测量及补偿由不可避免的外界因素产生的误差，如加工零件温度升高、刀具磨损、零件几何形变、以及刀具和夹紧装置带来的误差。特别针对如上误差的补偿，WFL公司开发了独特软件包，此时将MILLTURN车铣同时转换成真正的3D测量机。测量结果可在同一装卡状态下用于校正以上误差。所有的测量及刀具参数可存储于硬盘，也可以在机床上直接打印出来或在以太网上传输，以便进一步处理。 CNC程序同样可以通过以太网传输。所有WFL车铣复合加工中心均采用西门子Sinumerik 840D控制系统，WFL公司还提供大量软件，使得特殊操作如在线测量、偏心铣或滚齿的编程变得非常容易。为避免碰撞，WFL提供防碰撞软件（图8、9），可在加工过程中实时监控并能在离线状态下进行模拟。

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