车铣复合，完成零件的六面加工

　　本文译自德国Werkstatt und Betrieb 杂志

　　作者：Helmut Damm

　　在过去的两年时间里位于德国莱茵- 威斯特法伦州比勒费尔德市的IWN 公司的职工人数从200 人增加到了300 人。这家1975 年成立的企业采用了两种不同的运营方式——按照客户订单合同组织生产和自主开发“智能系统”。而且在两大应用领域都有着不菲的业绩。

　　合同制造涉及的行业领域有汽车、农业技术、工程机械、移动通信、机床设备和通用机械中的高精度液压件、气动件。IWN 公司的座右铭是：我们生产的零件质量和复杂性让其他人相形见绌。千分尺级的测量精度就是取胜的关键。

　　在智能系统领域，公司总经理Reinhold Schulte 也充分展示了他的创新能力。只有18 人的设计团队成为众多行业领域中创新性解决方案的贡献者并获得了许多专利。

　　一次装夹完成全部切削加工

　　经济、质量和可持续发展是IWN 公司的首要任务。负责市场和公共关系的Bastian Höhne 说道：“我们有一种独特的产品销售文化，就是从职业培训时向我们所有的员工传授充满企业特色的专业技术知识。另外，IWN公司还有自己的质量检验培训师，在日常工作中向员工传授利用卡片手工检验产品结合面贴合质量的技能。在我们的技术培训学院里，我们还在现代化电子仪器设备的帮助下进行安全生产和卫生清洁方面的技术培训。”

　　另一方面，IWN 公司内部智能系统组件的生产也必须公开其成本核算的结果。2016 年时IWN 公司是采用不同的生产工艺技术来加工、制造不同产品的：大多数需要钻孔/ 车削的零件都是在多轴自动车床或者带有尾座主轴的车床上用棒料加工；主要采用铣削工艺的零部件则是在铣削加工中心里经多次装夹加工而成的，有时还要用到自动上下料的托盘装卸工作站。

　　“时至今日，我们的一部分产品仍使用传统的铣削加工工艺技术。但这些零部件不涉及高复杂性的智能系统零部件，尤其不涉及公交车门开闭时的驱动装置，例如各种各样的阀块变型产品或者锁紧机构的零部件。这些零部件的生产制造需要大量的内腔和外廓加工，其中一些还必须多次装夹，涉及到多个参考尺寸以及像深孔加工这样的高要求加工。由于多次装夹改变了定位基准常常会导致加工质量下降、影响切削加工设备的生产能力。要解决这些问题就必须有一套对棒料或者卡盘中的毛坯进行六面体全部切削加工、同时在整个切削加工过程中将辅助时间降到最短的工艺技术解决方案。下述几个方面对机床、自动化技术和使用的夹具、工艺流程有着决定性的影响：重复生产中等批量零部件时的生产准备时间、使用多种刀具时的换刀时间、生产节拍以及每班次生产一定数量产品的设备利用率。”IWN公司技术中心的负责人Bernhard Welslau说。

　　Stama 车铣复合加工中心

　　IWN 公司采购的是巨浪集团设计制造的MT 734 2C型立式双主轴车削加工中心。这台车削加工中心有1 个固定不动的立式车削主轴和1 个可以在工作台上移动的立式车削主轴，是一台双柱式的五轴车削加工中心，主轴内孔直径102mm，配有1m 长短棒料自动装载机和内置的X-Z 轴线性运动卡爪、卡盘，可以在主副两根主轴之间直接传送定位准确的待加工件。2017 年时，可以加工2 个零件的车铣复合加工中心在薛莉布施市的工厂中通过了调试和验收，并正式投入加工。

　　由于这台车铣复合加工中心的2 根高性能主轴是为切削加工重型零件而设计的，可以轻松完成去除率高达75% 的铝合金零件加工，但在加工链板输送机和空气过滤器滤芯骨架时还会出现力不从心的情况。因此Stama公司进行了优化改进。

　　“如果我们用直径50mm 的端铣刀按照15mm 的吃刀深度、每分钟6000 转的转速全力铣削时，切削下来的铝合金切屑会飞到天上，但这时的主轴仅在50% 的负荷状态下工作。这种情况使我们有了一种想法，利用现代化的切削刀具尽可能地在满负荷工况下完成切削加工任务、最大程度地提高生产效率。另外，高稳定性的车铣复合加工中心也确保了刀具有着较长的使用寿命。唯一要注意的问题就是在机床尾端完成零件的精铣加工后才能在MT734 的前端开始粗加工，否则会对末端精加工表面的表面粗糙度产生一定的不良影响。”IWN 公司铣工段段长Tobias Kassen 在介绍他们的日常工作时这样说道。

　　MT 733 two

　　2019 年订购，2020 年交付的第二台Stama MT 733two 车削加工中心克服了上述问题。2 个龙门结构的立柱替代了2 个移动式主轴单柱，聚合物混凝土结构的床身底座取代了钢制焊接结构的床身，使IWN 公司最初定义的棒料加工设备具有了双工位的五轴车铣加工能力，更好的静态刚性和动态适用性。

　　与734 型相比较，新的733 two 有了以下几方面的改进，IWN 公司也直接从中受益：

　　● 更短的行走距离和更短的换刀时间（2.9 秒）。● 导轨到刀具库中心TCP的距离较短，确保了有力的、毫无振动的刀具装夹。

　　● 在完成零件前五个表面的切削加工之后，优化了的加工循环会使主、副主轴实现高精度的同步旋转，加快了从主轴向副主轴转移零件、加工第六面的速度。

　　● B轴（短棒料装载机的摆动轴）配用的是Wittenstein公司研发生产的Galaxie齿轮箱。这种齿轮箱以零间隙、最佳的同步性、超强的过载能力和极高的重复精度而著称。

　　Kassen 将这台设备的优点总结如下：“我们可以在机床正面不受限制地完成两个加工工位上的零件装夹、检测等等操作，而且绝不会影响两工位之间加工。加工重复出现的零件时所需的设备调整时间也很短。在很多情况下第一个被加工的试制件常常就是合格的成品件。”巨浪公司地区销售经理Hartmut Bürgler 高兴地说道：“我们的目标是，在IWN 公司实现五轴六面的高效自动化切削加工，尽可能实现最高的生产效率。这里的挑战是高度复杂的六面体几何形状、最短的设备调整时间、很高的设备灵活性以及高质量、高精度与高生产效率的相互结合。MT 733 车铣加工中心是我们追求目标的重要保障。”

　　选项和技术服务

　　MT 733 车铣加工中心加工后的成品零件首先要去除切削加工后产生的毛刺。当零件的第一个加工面还在切削加工时，70 巴压力的内部冷却液和压缩空气就开始清除零件孔口的毛刺并将其吹干。在无铅的环境保护趋势中，这种方法可以越来越多地清除粘附在工件上的切屑。雷尼绍公司生产的检测探头也可以在MT 733 车铣加工中心里使用——在完成零件的六面加工之后在车铣加工中心里对装夹在夹具上的零件进行测量。

　　就技术服务而言，IWN 公司对巨浪公司提供技术服务的及时性和解决问题的能力非常满意。Kassen 表示：“热线随时可以打通，我们认识的人和了解我们的人都会打电话回访并提供帮助。同时，利用远程服务我们也能实实在在地解决问题。”

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