多轴切削策略开启高效率加工优势

高柔性化是车铣中心机加工作业的特征。结合采用成熟的多轴设备方案，可以极大提高企业的竞争能力。采用双刀架和双工作轴的集成型切削策略，可以实现任意的车削、钻孔和铣削。

从经济的角度考虑，在CNC车铣加工中心上对工件进行整体加工是最理想的。它可以省去在其他设备上的后续加工步骤，由此节省了加工时间并提高了生产效率，同时省去的还有附加的夹紧器械和装置，以及换装时间和费用。此外，可以避免加工精度的损失和因对设备运行和人员配备的计划而支付的较高费用。所有这些都是节约时间和提高质量的催化剂。

总体来看，整体加工的好处有：

加工时间和周转时间缩短；

只需一台设备的配备；

人员计划简便；

节省夹紧器械和装置；

周转时间短；

次品率低；

品质和表面质量更高。

装备主轴和副轴，以及至少配备2个刀架的CNC车铣加工中心，用于实现牢固的设备结构是很重要的。此外，稳定的刀架还必须配备高精度的直联式刀柄。

图1  模块化的Biglia B470YSM多轴车铣加工中心通过两个极稳定的刀架而见长。刀架上可以安设特殊的驱动刀具

目前，此类设备的一个例子便是Biglia B470YSM（见图1）。这种设备是一种模块化的多轴车铣加工中心（见图2），带有2个工作轴和2个刀架（各设有12个刀具站）。每个位置都可以进行双重配备，由此共可以使用48把刀具。与VDI刀柄相比，加工精确的旋转式和固定式刀柄可以极大地缩短换装时间（见图3）。旋转的刀具通过极高的 47/70Nm力矩而见长，它可以切削最大为M16的钢质螺纹。在铣削时，车床可以达到最大为350cm3/min的切削效率。

图2  智能型刀架和刀具技术可以在主轴和对立轴上同时工作，而不会发生干涉

图3  带有内冷却的同心度误差小于5μm的高精度刀柄如同一台小型的加工中心，可负责车削和钻削加工

主要特点

设备的一个特点是副轴可以下降，因此在2个心轴加工之外，它还可以同时在不同的水平面上进行加工。较长的钻具也可以在避免干涉的情况下投入使用。下沉副轴的原理还有一个好处：Biglia B470YSM型设备的造型明显要比普通多轴车床短而紧凑，这在加工车间空间较小的情况下具有很重要的意义。

为了达到对双轴和双刀架的设备进行简便的编程，采用了Fanuc GE的18i系列CNC控制系统，它拥有操作方便的Manual Guide i工厂编程软件。CNC提供两个通道，两个通道的程序通过M功能相互连接。

图4  在加工锥形和圆形的复杂工件时，多轴车铣加工中心可以发挥出优势

多轴车铣加工中心的传统使用范围是外壳和其他复杂的锥形或圆形部件（见图4），在Biglia B470YSM型设备上可对80mm直径的棒材进行加工。嵌入件的加工直径可以达到210mm。在通常情况下，这种工件的前端面在主轴上加工，工件再转到副轴上并被切边。在那里，工件接受背面加工，然后再由内置的卸料系统把成品工件进行卸载，并放置到诸如输送带上。

加工实例

通过主轴与副轴之间的协调和同步的加工，可以在最大程度上有效地利用时间并缩短加工的时间。CNC车削加工中心整体加工的理想批量与Biglia的 Quattro系列一样，均为50~1000件。具体在多少件数以上，所优化的流程可以实现时间优势，这要依据工件的复杂程度而定。对此没有一个标准模式，而是需要区别对待。

举一个实际例子说明，有一种材质为42CrMoS4V的毛坯件需要加工为精致的法兰，以前需要作为锯切工件在不同设备和多道夹具上接受加工。先需要进行锯切、铣削和钻孔，然后再进行车削和再次的铣削及钻孔。全部加工时间为41 min。而通过在Biglia B470YSM设备上的整体加工，时间缩短到了17 min，同时也提高了工艺安全性。

要求很高的高精度法兰是一个工件加工实例。其正面与背面的同心误差不得超过0.02mm，这在整体加工过程中通过向对立轴的角度同步的传递得到了简化；所要求的直角性和对称性都达到了0.02mm。此外，孔与面的匹配都合乎要求。设备和刀具的稳定性都需要符合这方面的要求，在加工过程中也不得换装。

最佳的加工是在Biglia B470YSM双轴和带Y轴的双刀架的车削中心上对65mm的棒材进行的加工。工件可以在规定的公差范围内接受17min的加工，没有任何毛刺。由于纯加工时间和整个周转时间得到缩短，所以设备的负荷程度可以达到很高，在不到2年的时间内即可收回投资。

适用于多轴车铣加工工件的来源很多，即那些需要精致机械加工和需要复杂部件的部门，例如外壳加工、仪器仪表制造和制药等类似领域。

影响最佳投资回收的一个重要因素是供应厂商的服务。为了在实际工作中尽快发挥出优势，建议设备厂商对客户员工进行额外的培训和短期的生产引导。在这段时间内，操作人员可以以一种训练的方式，熟悉新的工艺技术。也需要考虑到这段时间过后对设备的保养问题。