為（wéi）立式轉塔（tǎ）車（chē）床加裝（zhuāng）臥式滑枕 -齒輪加工機床網（wǎng）-數控（kòng）機床市場網

為立式轉（zhuǎn）塔車床加裝臥式滑枕（zhěn）

2014-1-4 來源（yuán）：數控機床市場網作者（zhě）： Mark Albert

在一台大型立式轉塔車床上（shàng）同（tóng）時配（pèi）備立式和臥式滑枕，這種配置為加工作業帶來的靈活性讓Vulkan公司實現了單次夾卡完成其最大聯軸（zhóu）器部件的加工，所達到的加工精度和表（biǎo）麵質量也是其他方法所無法（fǎ）比擬的。

絕（jué）大多數立（lì）式轉塔車床（chuáng）（VTL）都會配（pèi）備單個立式滑（huá）枕，用於將切削刀具夾持在與工件直徑（jìng）方向成正交的方向上（shàng）。而這（zhè）個滑枕的“上下”行程就（jiù）代表了（le）Z（橫）軸，“出入”行程代表X（進給）軸。這種配置方式讓這個滑枕可以到達（dá）直立安裝在（zài）旋轉工作台上工件的整個外徑表麵（miàn）。但是，當一個（gè）部件上存在多個變化（huà）很大的（de）直徑（jìng）時（形成深陷腰窩或寬大突（tū）起（qǐ）時），則（zé）這個立式（shì）滑枕的可達範圍就受（shòu）到了限製。這時（shí）就需要（yào）使用裝在延長刀架上的（de）切削刀具才能（néng）到達某些特定的表麵形狀。由於這種超長刀具的剛性（xìng）較弱，所（suǒ）以有可能因振動而導致精度和表（biǎo）麵光潔度等級降低。

而額外多配一個臥式滑枕的VTL車床則有助於突破這個限製。這個臥式（shì）滑（huá）枕能夠到達並超過直徑較寬的部分以切削那（nà）些難以接（jiē）近的表麵。這樣就可以（yǐ）保持（chí）刀具長度較短且剛性良（liáng）好。更為重要（yào）的是，部件也不需要轉移至另一個機床上才（cái）能完成所有表麵形狀的加工。

美國Vulkan公司（位於佛羅裏達州Winter Haven）通過一台同時配備立式和臥式滑枕的VTL獲得了良好效益。這台來自You Ji公司的VTL足以（yǐ）容納一係列鋼製（zhì）部（bù）件，而這些部件的大小超出了Vulkan公司其他機床的容量，這意味著這些部件再也不（bú）必外包給其他加工企業進行處理了。由於這台VTL在通常配備的（de）立式滑枕（zhěn）之外還擁有一個臥式滑枕，所以可以成功地車削（xuē）那些位於每個部件端部寬凸（tū）緣之間的（de）表麵。這些部件不僅可以在Vulkan公司（sī）內自行（háng）完成而不必外包，還可以通過單次裝卡完成（chéng）加工。通過避免多次設置（zhì）和重新夾裝，該公司（sī）縮短（duǎn）了緊急修理的周（zhōu）轉時間（jiān），將公差保持在0.001in（1in=25.4mm）的範圍內。此（cǐ）外，該公司還保持了（le）對（duì）其（qí）生產時間、質量保證和工藝訣竅的完全控（kòng）製。

圖1 這台（tái）VTL上的臥（wò）式滑枕能夠到達這個高度約為40in的工件兩（liǎng）端寬凸（tū）緣之間的表麵（miàn）

新（xīn）部件、新（xīn）市場

這些效益對於Vulkan公司在（zài）新市場領域的業務增長具有關鍵性的意義。該公司（sī）主要從事撓（náo）性聯軸器的生產，這些聯軸器可用於將（jiāng）柴油發動機與發電機、壓縮機、泵機和齒（chǐ）輪箱等裝置聯接（jiē）起來。

Vulkan公司生產的典型（xíng）聯軸器產品的相對體積較大，有些直徑達到60~70in，長80in。每個聯軸器都是複雜而精密的組件，由一個夾在（zài）鋼製外殼部件之間（jiān）的橡膠芯提（tí）供撓性，以補償發動機（jī）與供能設備之間的徑向和（hé）軸向偏差。這種橡膠部件能夠平複（fù）振動、壓低噪聲並吸收轉矩波動。Vulkan公司在德國的（de）母公司負責生產所有這些（xiē）橡膠部件，這（zhè）些（xiē）部件采用了專利工藝，對橡膠材料進行硫化處理並讓橡膠與鋼材永久（jiǔ）性地結合在一起。而美國Vulkan公（gōng）司（sī）負責（zé）加工和裝配聯（lián）軸器上的絕（jué）大多數其他（tā）部（bù）件。

船舶裝（zhuāng）置，如（rú）遊輪、貨輪以及軍用船舶，是這些聯軸器最為（wéi）常見的應用。但（dàn）Vulkan公司迫切想要爭取到在各個工業領域的市場，如機場、醫院、石油平台（tái）和采礦設備上使用的發電裝（zhuāng）置。這些新興市場的新型聯軸器設計（jì）方案經常要求采用（yòng）大尺寸的部件以及與傳（chuán）統設計不同的表麵形狀，針對這一問題，Vulkan公司擴展了大（dà）型立式車削機床的加工能力（lì）。副（fù）總裁Thomas Lehner說道，在購（gòu）買這（zhè）台You Ji的VTL機床之前，公司（sī）所有機床的加工件高度都限製在20in。但上（shàng）述鋼製部件係列要求在高（gāo）於立式車床卡盤上方30~40in的高度執行鑽孔、鉸孔和攻螺紋加工。而位於這些（xiē）部件頂（dǐng）部和底部的寬大凸緣（yuán）也讓車削作業（yè）變成了一項（xiàng）挑戰。“在這之前，我們必須將這些加工工序外包（bāo）給（gěi）其他機加工企業。”Lehner先（xiān）生說。但這種應急的做法（fǎ）造成了一個問題，“在佛羅裏達（dá）州，我們根本找不到幾家能夠以高精度加工大型部（bù）件的企業。所以我們決定將全部加工工序都在本廠內完（wán）成，以獲得更大的保證，從而控製（zhì）好質量、成本和效率（lǜ），及時生產（chǎn）出部件並趕上（shàng）截止期（qī）限。”

圖2 Vulkan公司所製造的較小型的聯軸器正在準備發貨。

內鋼圈與外鋼圈之間的黑色橡膠芯提供了實現穩定（dìng）、牢（láo）固和安全（quán）傳動所需要的撓性

遇到（dào）問題的新部件（jiàn）由一係列卷軸形的結構配置所構成，最大部件高度約為40in，兩端為直徑40in的凸緣，要想接近凸緣之間較為狹窄且類似於柱體的卷軸軸身，就要（yào）求從立式滑枕上向內達到較長的水（shuǐ）平範圍。采用配有延長柄（bǐng）的刀（dāo）架以及單（dān）點可轉位式鑲件似乎是用立式（shì）滑枕車削此類表麵的唯一可行方法，但使用這種方法所加工（gōng）出來的（de）表麵質量並沒有達到最優水平。“長刀具延長柄不（bú）穩定並且會產（chǎn）生大量振動（dòng）。

”Lehner先生解釋說。顯然，VTL上的典（diǎn）型立式滑枕（zhěn）不足以解（jiě）決這個問題，“如果我們（men）用安裝在臥（wò）式滑枕上（shàng）的刀具進行加工，則加工作業將呈現出（chū）更強的剛性，而且可以直通無阻地到達（dá）此（cǐ）類表麵。”

這是一項具有關鍵意（yì）義的工（gōng）序，因為這段軸身屬於軸承表麵，而產品規格要求這段軸身具備類似於研磨後的光潔度。故Vulkan公司的當務之急是找到（dào）一（yī）款足以容納這些大型部件並且配備了（le）此項關鍵工序所需的（de）臥式滑（huá）枕的VTL產品。

尋找合（hé）適的供貨商

Vulkan公司的機加（jiā）工車間內部署了十（shí）餘台CNC機床，包括7台Okuma臥式和立式車床，1台Mazak Integrex 50機床、1台配56in卡盤的New Century VTL和（hé）1台（tái）Quickmill VMC。Lehner先生表示，他們（men）熟悉絕大多數的VTL供貨商，因為公司在許多大型圓形工件的製造上都（dōu）要大力依靠這種類型的（de）機床。

立式車削在加工中擁有本質上的優勢，因為方（fāng）便了重型工件的夾裝，這（zhè）些工件可以從上方加載並豎立（lì）加裝至旋轉工作台上的卡（kǎ）盤（pán）內。重力給這種定位方式提供了便利，這樣就不需要用中心架（jià）和尾架來支撐工件了（le）。當然，VTL的主要優點是（shì）在車削大直徑時寬闊的擺度。

在尋找更大型的（de）立式（shì）車削中（zhōng）心（xīn）時，Vulkan公司根據所要求的尺寸範圍馬（mǎ）上就縮窄了可能的供貨（huò）商範圍。但是，這些供貨商當中均沒有配備臥式滑枕的VTL產品。幸運的是，Lehner先生接觸到了由Absolute公司代理的台灣製（zhì）造商You Ji公司出品的（de）立（lì）式機床。在2008年（nián）的國際製（zhì）造技術展覽（IMTS）上，通（tōng）過與Absolute公司就使用You Ji的機床進行立式車削進行了探討，Lehner先生確認這家製造商擁有這個領域內紮實（shí）可靠的工程設計、機（jī）床設計和製造經驗。

這項合作的最終決定（dìng）是由You Ji公司設計一個臥式滑枕，並將其配備到Vulkan公司（sī）最大型的VTL機（jī）床上。一種配備了2000mm卡盤和100hp（1hp=0.746kW）旋轉工作台的（de）VTL是這種新型機床的（de）開發基礎，其名稱為VHL-2000 ATC -1 C-1/C軸。“VHL”代表立-臥式車床（chuáng）以（yǐ）指明這台機（jī）床的雙滑（huá）枕配置。這（zhè）台設備（bèi）的尺寸足以切削直徑長（zhǎng）達100in，高80in的部件。這個臥式滑枕就位於機床的左側（cè），處於（yú）立式（shì）滑枕的對麵，並提供了第2組可編程X軸和Z軸。其中包括一（yī）個長方形的鋼“臂”，每側實測值均為10in。如果全部延長的話（huà），這個鋼臂可以使裝在標準刀架內的切削刀具到達卡盤的中心點。該滑枕的最（zuì）大行程為40in，並能像立式（shì）滑枕一樣接受相同的靜態和動態刀具，但不能使用自動刀庫，還需手動（dòng）更換。

圖4 這台You Ji立式車削中心的立式滑枕通常用於精密緊固件的鑽孔、鉸孔和攻螺紋

一次加（jiā）工能力的大轉變

Lehner先生說（shuō）道，這台機床龐大的機身和堅實的剛性成為了確保機加工精度的關鍵決定因（yīn）素。“盡管工件體積非常龐大，但成品部件的允許公差卻非（fēi）常小，以0.001in計。”該機床在例（lì）行情況下能（néng）夠將總指針讀數（TIR）、平行度和角度的誤差保持在±0.001in以內。機床重量超過150000lb（1lb=0.454kg），占地（dì）麵積為23ft×29ft（1ft=304.8mm），高26ft。其剛性和精度體現在大型卷軸狀（zhuàng）部件（jiàn）關鍵性軸身（shēn）表麵的加工上，如采用立式（shì）滑枕車（chē）削可以（yǐ）達到Ra32的表麵質量以滿足對於研磨級表麵光潔度的要求。“因采用（yòng）You Ji機床進行（háng）車（chē）削就可（kě）以達（dá）到這種表麵（miàn）光潔（jié）度，所（suǒ）以（yǐ）我們就不需要（yào）再進行任何研磨加工了。”Lehner先生說。通過實時切換刀具還可以在立式或臥式滑枕上執（zhí）行一些特定的（de）研磨作業，如孔（kǒng）的內徑表麵研磨。

更為重要的是在車削之後執行鑽孔、攻螺紋和鉸孔的加（jiā）工。Vulkan公司製造的許多大（dà）型部件都具備大型螺栓孔，這些孔均需采用環形內插法來執行螺紋銑削。絕大多數螺紋都必（bì）須（xū）滿足一（yī）些關鍵性的技術規格，諸如（rú）那些因為（wéi）海事、發電和油田應用領域（yù）的各種認證計劃所強製執行的規格。

而這種多任務能力與同時具備立（lì）式和臥式滑枕的（de）特點相結合，就可以在無需重新夾裝的情況下完成整個部件的加工。除了工藝上的靈活性、效率和質量外，多任務能力還提升了Vulkan公（gōng）司（sī）在客戶服務方麵的聲譽（yù）。該公（gōng）司所完（wán）成的工作當（dāng）中有相當多的部分屬於緊急處理任務，通常沒有時間在各（gè）台機床之間以及各個加工企業（yè）之間轉送部件。“如果一隻拖船故障（zhàng）停（tíng）運了，或者遊輪的某一部分停止運行了，那麽客戶會（huì）說‘我現在就（jiù）需要這個部件。告訴我應該怎麽做。’而我們（men）就要付出一些加班作業，努力修理好部件並發貨。”Lehner先（xiān）生說。

“而從一（yī）項（xiàng）夾裝至另一項（xiàng）夾裝（zhuāng）的轉換時間（jiān）非常之（zhī）短。”Lehner先生說。具備32把刀具的自動刀庫、機載刀具預定位器和自動探針也能夠提升及時響應（yīng）性。與（yǔ）此類似，編程（chéng）工作可以在這台機床的FANUC 18iMC 控製台上采用Manual Guide i對話式編程方式進行（háng）手工操作。在車間現場編程能夠充分發揮出操作者的技能水平，而其操（cāo）作者都（dōu）擁有平（píng）均20年的經驗。Lehner先生說，“離線編程也可（kě）以實（shí）現，因為這座生產設施內的機床具備無線連（lián）接能力，而公司通常會使（shǐ）用自（zì）己製作的部件3D模型。”

添置You Ji車削中心讓Vulkan公司能夠控製其製造過程，並因此最大程度地擴大了自己對客（kè）戶要求做出響應的能力。“目前而言，我覺得我們並不需要外包（bāo）任何工作，”Lehner先生表示，“我們喜（xǐ）歡將工作留在內部完成。這些項目（mù）中存在（zài）很多容易出錯的地方，我們想要盡量將所有因素（sù）控製在自己手中。”

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