最初为Anger HCX设备生产的一台多轴头装置,用于加工Daimler NAG3变速箱的阀门组
在世界范围内,汽车行业都强制要求降低CO2的排放量。在欧洲,要求到2021年,每公里CO2的排放量不能超过95 g的极限值。
柴油发动机汽车每100 km耗油量必须减少到3.6l,强制点火式发动机减少至4.11l。机床制造企业Anger公司研发出了高效和高精度的夹紧装置:Anger的多工位加工中心可对4个工件进行多面切削。这对工件的准确放置提出了技术要求。
为此,该公司开发了一种通过液压调整的夹紧装置,该装置实现了一次夹紧2个工件。位于机床3个轴向位置的每个工位均可独立进行调整。
图1 电磁定位孔中的狭窄公差和合并3次加工的原因,促使决定开发这个系统
调整也可以在运转中实现
用户可利用3个可调CNC轴调整每个工件,并且可以轻松地通过软件(HMI)矫正误差,其精度与单轴加工中心一样。所以,全套钻孔的矫正十分简单和准确。必要的修正值可通过一个正在加工中的工件检测获得。调整也可以在机床运转中(夏季/冬季)进行。
试车非常简单:待基础调整后,开始进行工件加工、测量并给出相应的矫正值,该流程可根据需求重复进行。
Anger公司技术经理Roland Haas 评价说:“夹紧装置上的工件通过机械脱离,部件就可以相互独立调整,也就是说加工中的精调具有更多的自由度和灵活性。大大节省了刀具成本”。
这种新工艺最受益的就是企业,因为企业无需换班就可以加工各种工件。大批量加工也能满足对于几何形状的精度要求,只需一个快速和精确的改装过程,而且精密可调整的夹紧装置使机床用户重新调整时增加了3个自由度。
通过对设备生命周期的计算,刀具总成本是机床投资的数倍。而这种新工艺节省了费用。由于有可精调的夹紧装置,在双面加工时,工件上的2个不同的刀具(如调整和磨损)加工的结果一致。
图2可精调夹紧系统用于4轴和5轴加工,通过液压箱进行微调整(X、Y和Z)
每个精调的轴将刀架横向朝着加工方向被固定到两个液压力箱之间。这种方案保证了足够的刚性。精调是通过2个压力箱的正负预紧装置实现。保证了纵向的高重复运动的精度。控制系统的选择不是常规的伺服液压系统,就是数字液压系统。
夹紧装置的标准操作借助于压差的调整改变位置。通过坚固的压力传感器采集压力,压力箱具有良好直线性,可明确排列定位。元件的直线性使用使确定位置的虚拟传感器应用成为可能。(误差在大范围内保持常数),由此采用一个简单的、最大误差至3 μm的线性模型即可。如果要求达到绝对的高精度,可再增装电子距离传感器。
相互夹紧的薄膜液压工作原理,保证了液压轴特别稳定的调节性能。由此实现了达1000 μm/s定位速度。全运动行程为200 μm也就是在从切屑到切屑加工间的时间内。
图3 该系统更加适用于双面加工具有狭窄定位公差的产品,如变速箱外壳的轴承孔
压力油箱的调整通过加油或排油
阀的脉冲扩展调整控制系统,首次使几乎无损耗的调整成为可能。这说明功率消耗和调节单元的加热情况很好,就如不存在一样。压力箱的调整是通过加油或排油完成,不产生流量。
这个研究项目是通过Hellmerich和LCM合作共同完成的。他们为Anger HCX设备研制生产了一台多轴头装置,用于加工Daimler NAG3变速箱的阀门组。由于电磁定位孔中的狭窄公差和合并3次加工,所以决定开发这个系统。
受到限制的是:用户只让改动很少加工,是指这种夹紧设备在专用多轴头发生。“加工循环之间的工件在Anger多工位加工中心的多工位控制之后,我们逻辑地开发下一步——从固定轴到工件都具有可调整性。“如今这个功能已经在Anger机床的加工中得到了利用。”Haas继续说道。
通过与LCM合作对可精调的夹紧系统新工艺进行了全面试验和标准化实施。2015年,Anger多工位加工中心可针对接受补充订购和安装。
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