在傳統(tǒng)的加工方法中,車削只是用來(lái)進(jìn)行淬火前的粗加工,而在零件的精加工上,一般會(huì)選擇磨床,以便達(dá)到更高要求的表面光潔度。即使在20世紀(jì)80、90年代,淬火后的精加工還只能采用磨削工藝,而車削也只能加工硬度不大于 HRC55的工件,這間接上造成了磨床對(duì)零件精加工的“壟斷”地位,結(jié)果導(dǎo)致:磨床不僅價(jià)格高,生產(chǎn)成本高,而且效率也比較慢。因此,多年來(lái),人們不斷研究改進(jìn),希望能找出更好的加工方法。
在此要求下,近幾年來(lái),隨著高硬度刀具材料、涂層技術(shù)和機(jī)床結(jié)構(gòu)剛性的不斷改進(jìn),如采用CBN刀具、陶瓷刀具在新型車床或在剛性更高的車削加工中心上對(duì)淬硬鋼進(jìn)行車削等,結(jié)果取得了非常好的加工效果,其加工質(zhì)量可以達(dá)到精磨的水平,這就是近年來(lái)在國(guó)外非常流行和實(shí)用的“以車代磨”技術(shù),也即硬車削。目前,車削的硬度極限可達(dá)到HRC68,在德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家,硬車技術(shù)已被普遍應(yīng)用,硬車削正作為替代磨削的一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用方法在普及。
作為德國(guó)知名企業(yè),埃馬克(EMAG)集團(tuán)在齒輪、輪轂、轉(zhuǎn)向節(jié)等盤類零件加工方面一直不斷追求創(chuàng)新、高效,其倒置式車削中心不僅全球獨(dú)一無(wú)二,而且其在以車代磨工藝方面的研究和造詣也是首屈一指,其中EMAG VL3、VL5和VSC系列在連續(xù)切削和斷續(xù)切削方面都可以實(shí)現(xiàn)以車代磨,得到了國(guó)內(nèi)外眾多客戶的普遍認(rèn)可和廣泛使用。
1. 效率高,表面光潔度好
與磨削相比,以車代磨技術(shù)比磨削具有更高的加工效率。在硬車削中,往往采用大切削深度、高的工件轉(zhuǎn)速,其金屬切除率通常是磨削加工的3~4倍,所消耗的能量卻只有磨削的1/5。此外,在磨床加工中,砂輪的更換一般需要30分鐘或更長(zhǎng)時(shí)間,而EMAG VL 系列、VSC系列車床的換刀可在瞬間完成,并且不需要修正砂輪切削輪廓,沒(méi)有更換、修正砂輪必需的生產(chǎn)時(shí)間的損失,機(jī)床的利用率要高,效率可快至磨削加工的3倍。
在相對(duì)較高的進(jìn)給率下,磨削可得到良好的表面光潔度,但是以車代磨技術(shù)可以以更高的金屬切除率獲得同等或類似的表面光潔度,同時(shí),在硬車削中,生產(chǎn)的大部分熱量都被切削帶走,不會(huì)產(chǎn)生像磨削加工的表面燒傷和裂紋,具有優(yōu)良的加工表面質(zhì)量和加工表面精度。
2. 自動(dòng)上下料系統(tǒng),快捷省時(shí)
在埃馬克以車代磨加工中,每個(gè)機(jī)床都是一個(gè)生產(chǎn)單元,工件放置在棱形架內(nèi)由環(huán)形輸送帶送至上下料工位。上下料工位在加工區(qū)的后方,可隨時(shí)在機(jī)床前方取出成品件并放入毛坯件,節(jié)省人工時(shí)間。此外,當(dāng)工件品種更換時(shí),只需改變NC子程序相應(yīng)的變量,然后將數(shù)據(jù)輸入控制系統(tǒng)即可,因此,NC數(shù)控輸送帶也不必?fù)Q裝,工藝更加簡(jiǎn)便。
而在一般磨削中,磨床要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上下料,必須搭配機(jī)械手,不僅增加成本,而且麻煩費(fèi)時(shí)。
3. 工件更換更為方便
輸送帶上的棱形架不僅設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,而且非常靈巧,利用它,可簡(jiǎn)單易行地輸送大小不同、直徑各異、形狀有別的大多數(shù)工件,因此在加工不同工件時(shí)也不必?fù)Q裝。同時(shí),浮動(dòng)式上下料工位帶斷路系統(tǒng),主軸抓工件時(shí),機(jī)床自動(dòng)停機(jī)以防止損壞機(jī)床。工件若在棱形架上沒(méi)放妥,當(dāng)被運(yùn)至上下料工位時(shí),機(jī)床通過(guò)急停開(kāi)關(guān)自動(dòng)停機(jī),取出該工件后,上下料工位又恢復(fù)原位。
在加工非對(duì)稱件、細(xì)長(zhǎng)件及需定向加工的工件時(shí),只要在棱形架內(nèi)加裝一個(gè)工件定位夾具或托盤即可解決問(wèn)題。通過(guò)這些辦法,大大提高了工件輸送系統(tǒng)的柔性,使它可自動(dòng)裝卸輸送大量工件。
4. 設(shè)備投資少,生產(chǎn)成本低
在生產(chǎn)效率相同的情況下,車床的投資僅占磨床的五分之一左右,且輔助系統(tǒng)費(fèi)用更低。磨削需要多次安裝或多工序生產(chǎn),相比之下,車床本身就是一種加工范圍很廣的柔性加工方法,尤其是對(duì)于齒輪、輪轂等多品種小批量生產(chǎn)而言,采用CNC車床,利用其配備的多種刀具轉(zhuǎn)盤或刀庫(kù),硬車削可無(wú)需再加其他特殊設(shè)備,卻可以容易地實(shí)現(xiàn)多種不同工件之間的加工轉(zhuǎn)換,且工件裝夾快速、準(zhǔn)確。與磨削相比,因配有刀庫(kù),車削加工一次裝夾可完成多種表面加工,如車外圓、車內(nèi)孔、車槽或斷面等等,因而無(wú)停機(jī)等輔助時(shí)間,加工表面精度也更高。
同時(shí),因EMAG VL系列和VSC7都是在江蘇太倉(cāng)生產(chǎn),因而對(duì)國(guó)內(nèi)客戶來(lái)說(shuō),相比其他國(guó)外生產(chǎn)商來(lái)說(shuō),其生產(chǎn)成本大大降;而相對(duì)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)商來(lái)說(shuō),借助德國(guó)深厚的工業(yè)傳統(tǒng)和埃馬克集團(tuán)近150年的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)積累,其生產(chǎn)效率和表面質(zhì)量都遙遙領(lǐng)先。
5. 埃馬克是如何做到呢
埃馬克(EMAG)車削中心VL系列和VSC系列作為埃馬克以車代磨技術(shù)的優(yōu)秀代表,可加工直徑小于400mm的各種盤類零件,不僅具有出色的表面加工質(zhì)量、光潔度高,而且加工效率更勝一籌,速度非常快,且自動(dòng)化程度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他廠商的同類機(jī)床。而所有這些特質(zhì)的誕生均來(lái)源于埃馬克諸多領(lǐng)先于行業(yè)一步的優(yōu)秀技術(shù)和機(jī)床設(shè)計(jì)成果。
(1) 采用人造大理石床身設(shè)計(jì),減震性能和熱穩(wěn)定性都非常好。埃馬克VL系列和VSC系列采用了高級(jí)礦物料澆鑄而成的車身,與灰鑄鐵床身相比,減震效果高出6~8倍,床身靜動(dòng)態(tài)平衡卓越,熱穩(wěn)定性能出色,與傳統(tǒng)材料的床身相比,產(chǎn)品的表面光潔度好<