数控车铣复合加工机床

数控车铣复合加工机床

达到和保持机床最大的加工灵活性，通常被认为是成功的机械加工厂所采用的一种战略，以便使其能够保持领先的地位。对于坐落在加利福尼亚州森林湖地区的美国Optisurgical眼科仪器制造商来说自然也不例外。当产业变化迫使该公司不得不将其生产重点转移到较低批量的加工生产时，其生产格局发生了变化，将主要精力集中在小批量工件的生产上，他们卖掉了车间中原有的多轴螺纹加工机床，并寻求一种新的、灵活的加工工艺，来取代其现有的多机加工工艺。为此，该公司从DMG公司引进了CTX 310 ECO V3型车铣复合加工机床，该机床配有活动的刀具和C轴，可使该加工车间能够以更少的人工进行操作，同时可在无灯光作业的环境下，提高生产效率和零件的加工质量。

Optisurgical公司创建于1992年，尽管它也利用其多余的生产能力为各个行业提供合同加工服务，但其主要业务集中在白内障外科手术设备的生产上。例如眼球晶状体乳化仪的元件和附件，眼科医生就是用这种仪器来清除病人眼睛中的白内障。再例如有一种称作超声乳化头的元件，实际上它是一枚由钛合金制成的小针，可从一个外科手术的微型切口插入到眼睛之中。超声乳化头以每秒20000～40000次的超声波频率振动，逐渐地对白内障进行乳化。经过乳化以后的白内障乳化液，通过乳化头中的一个小孔被吸出。

除了日常的生产工作之外，该公司还重点参与眼科手术器械的零配件维修服务。这些手术器械中的很多内部零件都是由这家OEM原始

设备制造商专门生产的，因为其更换件不可能从货架上现买现取。为了能够有效地大批量加工这类元件，该加工车间投资购置了一台多轴螺纹加工机床。然而在几年之内，公司在加工生产这类零件的产量方面出现了急剧下降的现象，螺纹加工机床已不能满足实际需要。该公司的工程部主任Tate Parham先生这样解释说：“那时候，我们所提供服务的某些产品已失去了市场，生产这类装置的主要公司不再制造或支持这类零件的生产了。” 当螺纹加工机床处于闲置状态时，该加工车间开始越来越多地采用其传统的车床和铣床。在经过车削加工操作以后，眼科手术器械的元件被转移到一台铣床上进行加工，例如扳手平面和十字交叉孔的加工。这种工艺远远达不到理想的要求—将工件从一台机床转移到另一台机床是一项劳动密集型的高成本工作，同时，工件的多次装卡又会增加其误差积累。而且，以前在螺纹加工机床上所做的转移工作会造成铣床和车床上的加工瓶颈问题，因为该车间既需要使用这些机床加工样机，又要承担越来越多的加工业务。

“我所需要的是提高生产效率或增加生产能力，但我不想再增购另一台车床，而工件仍然在铣床和车床之间转移加工，”Parham先生说，“我希望有一台带有Y轴甚至带有副轴的加工中心，但这比我所需要的更为复杂。我认为只需要添加一个带有活动刀具的铣削加工步骤就足够了，这样就能够使工件从机床出来之前，对其进行十字交叉孔、轴键、沟槽和其他项目的铣削加工。”

有了这种想法以后，该公司决定将其螺纹加工机床处理出售，并开始对购置各种型号的车铣床进行评估。除了要求能够在一个平台上

进行尽可能多的加工操作以外，该机床还需要具有无灯光作业的生产能力。具体来说，Parham先生想要在机床上增加一套送料装置和足够大的工件库，以便使其能够进行至少24h的无人化运行操作。

DMG公司的CTX 310 ECO V3型机床符合他们的订单要求。Parham 先生说，该机床可满足公司所需的灵活性和多功能要求，而又不存在其他各类型带有副轴、Y轴或其他这类特点机床的复杂性。“我们发现，ECO系列是非常符合人体工程学要求的机床，”他说，“一切都很简单，使用方便、快速易变且易于操作，非常适合用户使用。”

Parham先生说，许多零件只需一次性调试装卡就可完成全部加工，甚至包括那些需要多个加工步骤的零件，有利于提高零件的加工质量，帮助避免零件在多次重复装卡调试中可能产生的各种偏差和容许累计误差。Parham先生说，由于该机床采用了VDI刀塔，并在主轴头上采用了一个S-20号夹头，这两种装置的更换都很方便，因此，机床可以很快地进行重新配置，以适应不同工件的加工需要。

Parham先生还希望该车铣加工机床具有自动化装备的功能。他说，采用自动化棒料上料装置可以使机床整天连续不断地工作运行，而以前的工艺则需要由一名操作员在一台车床上更换棒料，或每隔45min左右，再将该工件转移到铣床上加工。在原先的标准车床上只能安装10把刀具，相比较而言，这台机床的转塔上则可以安装12把刀具（其中6把刀具处于驱动工作状态，另6把刀具是固定的）。Parham 先生解释说：“在那些车床上，当你运行到最后一把刀具的时候，为

了某一操作的需要，有时候不得不牺牲一把刀具，不管它是否正处于钻孔、攻螺纹、车削、切槽或其他工艺的加工操作之中。”

Parham先生还要求DMG公司与其合作，将大量高科技添加到该机床上。他说：“这是一台真正的倾斜式床身的机床，这是它的特色之一，并配有圆柱式滚子轴承，这是其另一大特色。”除了改善了机床的排屑性能之外，Parham先生说，如与其他配置的机床相比，该机床的倾斜式床身设计，缩短了X轴与Y轴线性导轨之间的距离。他解释说，如果情况与此相反，这些导轨之间的距离较大，那么可能会降低机床的刚性。他补充说，出于同样的原因，他喜欢该机床采用圆柱式滚子轴承，因为其接触面积大于球轴承的接触面积，采用圆柱式滚子轴承可以提高刚性。

该机床的另一个显著特点是采用了西门子公司的810D Power line CNC数控系统与ShopTurn软件。Parham先生喜欢在车间采用对话式的编程方式，他说，该软件具有非常直观和易于工作的特点。该软件还可全面地模拟整个切削操作工艺，帮助避免刀具的碰撞和其他问题。而且，在机床运行的同时，操作员还可为下一个零件的加工进行编程。

据Parham先生估计，与以前的任何加工生产方法相比，例如与螺纹加工机床或多功能车床和铣床相比，采用新方法可以使操作员减少75%左右的等待时间。工艺监控时间减少了、调试设置时间和工件装卸时间也减少了。他总结说：“ECO系列机床具有更多的功能特性，