提高加工中心使用效率实例一则


加工中心批量加工精密的中小型工件,设计夹具时,考虑装夹多件工件,能减少换刀次数,节省换刀时间,也减少了因频繁换刀导致的换刀系统故障。如使用气动或液压为夹紧动力,则能进一步提高效率。

利用加工中心加工工件有许多优点:产品重复精度高:可完成复杂曲线、曲面加工:可一机多用,完成多种加工工序,特别适用于精密、复杂、多工序的大中型工件。但用加工中心批量加工精密小型零件并不划算,因为与机床使用成本相比,加工效率太低。影响加工效率的主要因素有:手动夹紧工件,机床执行换刀指令过频。这些辅助工作的时间占总时间的比率过大。另外,频繁换刀机床易出故障(加工中心的故障有40%~50% 出在换刀系统上)。为提高加工中心的加工效率,笔者在夹具、工艺路线上作了改进,大大减少了换刀次数、装夹时间,取得了满意的效果。

1 问题提出

小型零件简图,由于尺寸精度,位置精度要求高,故选用加工中心加工。在加工中心上完成的工序有:两个大孔、两个小孔、底面。原夹具设计为装夹单个工件,手动夹紧,因此每次装夹只能加工一件。工件以一面两销定位,在卧式加工中心上加工。加工路线为:①换大孔粗铣刀:②进行圆插补粗铣大孔及底面:③工作台移位:④重复步骤“2”铣另一大孔及底面:⑤换小孔粗铣刀:⑥进行圆插补粗铣小孔:⑦工作台移位:⑧重复步骤“6”铣另一小孔。至此,粗加工完成。精加工所用为精铣刀。一般加工中心,换刀时间都较长。

2 解决方案

为有效地减少辅助工作时间,笔者改进了夹具设计。由于工件较小,为充分利用机床的行程,故安排在一个夹具上装夹8个工件,夹具,工件仍以一面两销定位,由气动夹紧。在夹具设计制造时,应保证夹具上的每两个定位销之间位置准确(如“1”号工件的两个定位销与其它工件的定位销之间位置准确),这样能保证加工后的孔位置与工件外形不产生偏差。如仍有偏差,可在程序中作适当修改来解决。在卧式加工中心上加工路线,以粗加工大孔、底面为例:①换大孔粗铣刀:②粗铣1号工件下面大孔、底面:③移位:④粗铣2号工件下面大孔、底面:⑤多次移位,粗铣第3、4、5、6、7、8 号工件下面大孔、底面:⑥移位,粗铣第8、7、6、5、4、3、2、1 号工件上面的大孔、底面。

可以看出,粗铣大孔、底面只换刀一次。同样,精铣大孔、底面和粗、精铣小孔的换刀次数相同,故加工8 个工件总换刀次数为4次。因此,平均加工每个工件的换刀时间为原来的1/8,虽然移位有所增加,但总的时间还是节约了很多。
总之,用加工中心批量加工精密的中小型工件,设计夹具时,考虑装夹多件工件,能减少换刀次数,节省换刀时间,也减少了因频繁换刀导致的换刀系统故障。如使用气动或液压为夹紧动力,则能进一步提高效率。

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