鑽切（qiē）銑複合機床的技術（shù）應用-數控機床市場網

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鑽切（qiē）銑複合機床的技術應用

2022-4-19 來源：滕州市三合機械股份有限公司作者：康彬孫翠洪

一、概（gài）述（shù）

製造業發展到當前階段，產能過剩，利潤微薄，降本增效成為當前工業製造業企業突圍的出路。對於（yú）鋼板作為生產原材料製（zhì）造的企業來說，如何提高（gāo）材料利用效率（lǜ）、減少加工周轉時間，降低人工勞動，提高生產效率，每個企業都會依據自身情況的不（bú）同都有不同的做法。

三合機械一直（zhí）也在（zài）降本增效方麵持（chí）續地做著改進（jìn）工作，其中包括了在切割套料中合（hé）理（lǐ）排版提高材料利用率、多采用加工中心、多功能機等降低加工周轉（zhuǎn）工序、減少輔助工時等具體的舉措。

我們公司在參加國外（wài）機床展覽會的時候就（jiù）發現 : 有美國廠商開發出立（lì）式加工中心與等離子切割機複（fù）合（hé）加工的設備，但價格昂貴。公司結合企業加工生產狀況並且經論證，開發此機型設備很有必要，市場前景較好，使用該設備會讓用戶企業在（zài）鈑金下料、機械加工方麵的效率有（yǒu）很大提（tí）升。

開（kāi）發此類具有切鑽（zuàn）功能的複合機床，從（cóng）行業的角度看，第（dì）一（yī）它可以作為（wéi）定製款為大企業服務（wù），針對企業用量比較大（dà）、特殊形狀（zhuàng）、工序要求較多（duō）的板類零件或其它薄零（líng）件（jiàn）提供優（yōu）化的操作程序（xù）、工裝夾具配件，使其加工更加高效、更加（jiā）適合具體的要求。第二它可以為中厚板材經銷商提供板材零售分割服（fú）務，拓展業務範圍，使切鑽銑機床（chuáng）並入互聯網，我們可以為經銷商編製、改動切割套（tào）料程序，減少他們（men）專業人員的配置（zhì），經銷商既（jì）可以（yǐ）為用料大客戶提（tí）供半成品板（bǎn）服（fú）務，也可通過網絡承接來（lái）自（zì）小企業的批量小、品種多的小訂單。

采用複合機床進行加工生產，減少了工件裝卸、更換和調整刀具的輔（fǔ）助時間，以及中間（jiān）周轉過程中（zhōng）產（chǎn）生的（de）誤差（chà），提高了零件（jiàn）的加工精度，縮短（duǎn）了（le）產品製造周期，提高了生產效率和製（zhì）造商的市場反（fǎn）應能力，相對於傳統工序（xù）分散的（de）生產方法具（jù）有明（míng）顯的優勢。

隨著現代機械加（jiā）工要求的不斷提高和（hé）環保要（yào）求的提升，複合型的、多軸聯型的、綠色（sè）環保的數控機床越來（lái）越受到大中企業的歡（huān）迎。未來綠色製（zhì）造的大趨勢將使（shǐ）具有節能環保的機床加（jiā）速發展、占領更多的市場。我們的機床配有集（jí）渣機構、除塵設備，迎合了市場需求，具有良好的市場前景。項目達（dá）產後，不僅能（néng）為我（wǒ）們企業自身帶來一定的經濟利（lì）潤、增加製造用工需求，同時也會（huì）為上下遊的供（gòng）應商增加就業機會和（hé）經濟增長點。

二、設（shè）備介紹

本機（jī）床采用龍門式橫梁為（wéi）主體不動，鑽銑頭和切割頭在橫（héng）梁上沿導（dǎo）軌移動，其次布局送料架（jià）夾持板料往（wǎng）前移、往（wǎng）後退，再細劃各功能動作的細節過程，最後輔以換刀、切割、冷卻、收集（jí）、吸塵等附加功能。在開發過程中我們解決了三大難題（tí） : 銑削動態夾（jiá）持的問題。研發組通（tōng）過對國內外相關的成熟技術進行對比分（fèn）析並消化（huà）吸收，再向科研院所的專家學者進行谘詢並進行相關機構可靠性研討（tǎo），認為五（wǔ）個液壓夾持鉗為主力、鑽銑頭下設（shè）輔（fǔ）助滾壓盤的結構方式比較穩（wěn）妥可靠。為了鉗口適應 6~40mm 不同板厚的夾持，上鉗（qián）口（kǒu）設計（jì）出獨特的曲線。對（duì）這（zhè）兩項的結構，利用三維立體設計軟件多次演示，反複進行動態受力模擬和分析驗證。為了更緊湊的布局刀庫、鑽（zuàn）銑（xǐ）頭和切割頭，研發（fā）課題組在常規主軸（zhóu）單元動力傳動形式的應用基礎上，采用內置打刀缸的主軸單元。

本機床是集切割、鑽、銑於一體的數控鑽（zuàn）切機床，集冷（lěng）、熱加（jiā）工為一體的高效率加工設備。作為多功能的、理想的板材（cái）加工係統，它（tā）集合了數控鑽銑床的快（kuài）速鑽削、銑（xǐ）削（xuē）、攻絲和等離子切割技術的多項功能為一體，一次裝（zhuāng）夾能對工（gōng）件完成下料、鑽、攻等多道工序，省（shěng）卻了二次或三次加（jiā）工、減少了工件周轉次數（shù），使得生產（chǎn）效率上升到了一個新的（de）台階。它配備的（de）具有 16 把（bǎ）刀位的快（kuài）速換刀係統（tǒng），使機器的功能更加強大，換（huàn）刀更加迅速，基本能應付得了（le）加工鈑金類零件的（de）多種工序要求。機床整體布局圖如圖 1 所示。

圖 1 整體布（bù）局圖

產品主（zhǔ）要（yào）構造由機（jī）架部分、鑽銑頭部（bù）分、切割頭（tóu）部分、送料架部分、前接料（liào）架部分（fèn）、後托料（liào）架部分組成，采用了電（diàn）、液、氣動力，輔加了掃屑輥、刀庫、冷（lěng）卻係統、吸塵淨化係統。機器有三（sān）個方（fāng）向（xiàng）的主運動，另外還有兩大輔助運動（dòng）。

各部分結構簡介如下 :

如圖 2 所示，機架部（bù）分由碳鋼板（bǎn）焊接加工而成（chéng），正麵鑲有兩根平行的（de）滾動導軌，上部裝有齒條，左側端頭裝（zhuāng）有圓盤式刀庫，機架頭下部裝有掃（sǎo）屑輥。

圖 2 機架（jià）結構簡圖

鑽銑頭（tóu）部分設有導軌、絲杠（gàng）、直聯伺服電機，配有液壓缸做動（dòng）力升降的輔助滾壓盤（pán）（見圖 3）。

圖 3 鑽銑部分簡圖

當主軸抓刀後，鑽銑頭部分在（zài）橫（héng）梁上移到預定位時，滾壓（yā）盤（pán）由液壓（yā）缸帶動下（xià）降至（zhì）預定（dìng）位置，機頭（tóu）箱通過（guò）伺服電機、絲杠移動帶（dài）動主軸下降（jiàng）完成鑽孔等切削加工功（gōng）能。切（qiē）割（gē）頭部分前端附著割矩，由另外一個伺服電機通過（guò）絲杠帶動下降到所需位置，再通過套料軟件的程序控製切（qiē）割出所需形狀。

送料架部分由夾鉗作為（wéi）主體的夾持部（bù）件、齒輪齒條（tiáo）傳動部件、電（diàn）機液壓缸等動力部件組成。當板料被送至夾鉗口，夾料液壓缸動作，夾持力由壓力檢測（cè）開關限定，Y 向電機動（dòng）作，通（tōng）過齒輪齒（chǐ）條帶動板料沿導軌前後（hòu）移動（dòng）。

前（qián）接料（liào）架部分由（yóu）兩部分合成，類（lèi）似排屑（xiè）器的小件收（shōu）集器及板條托架（jià）。被切（qiē）割的小件（jiàn）從傾料台處滑入收集（jí）器（qì）槽，再隨鏈板被傳動到料箱內。大件及切割餘框被推至板條托架上。

後托料架部分用來放置原（yuán）材板料，為了減少原材料前後（hòu）滾動及右移至鉗口的運動磨擦力，托料架上設置了長的圓滾筒及（jí）諸多個滾球。

機（jī）架（jià）的左端頭配備了圓盤式刀庫，右端頭裝有（yǒu）懸臂式操作台。

在工藝實施方麵，機床關鍵結構（gòu）部件及（jí）承重部件，采用高強度（dù）、高剛性的鋼（gāng）板焊接（jiē）式結構，銑削頭主軸箱選用高強度箱體式結構，通過計算（suàn）機仿真分析（CAE）最大限度地（dì）保證機（jī）床（chuáng）在（zài）鑽切、銑削時的（de）抗彎（wān）和抗扭曲強度 ; 箱體運行導軌采用對稱設計，保證機床在（zài）運（yùn）動中保持最佳（jiā）的穩定性 ,為實現孔的（de）鑽攻和板料的銑削（xuē）功能奠定了基礎，保證了加工的（de）精度和尺寸的穩定性。

XY 兩個方向因行程較長而采用了齒輪（lún）齒條的傳動（dòng）方式，以（yǐ）確保傳動過程中的精（jīng）度及加工時需要的扭矩（jǔ）。

環保方麵的設計，割矩下方設有集塵渣吸塵空間，通過風管被吸塵器抽走大部分的煙塵，並經濕式除塵法淨化，再排到大氣中，在一定程度上減少切割粉塵對環境（jìng）的汙染（rǎn）。

節約能源方麵，X/Y/Z 向伺（sì）服（fú）電機經（jīng）過計算優選，既能保證傳動（dòng）的足夠扭矩，又減少了對能源的消耗。

導軌是機床運動（dòng）精度的直接體現，導軌的質量和精（jīng）度是（shì）機床實現切削功能的根（gēn）本基礎。機頭移動方（fāng）向、送料方向、鑽銑頭、割（gē）矩升降方向均采用精密線性導軌，承載好、精度穩定，具有（yǒu）良好的剛性和運動精度。

為了保證機床的精度，零件從加工和裝配方麵嚴格按照工藝操作規程操作，關鍵零部件的加工由數控龍門銑和（hé）落地鏜來保證。機床裝配在高清潔（jié）度安裝車間進行，保證（zhèng）了安（ān）裝部件的潔淨。

本機床具有自（zì）身特有的（de）加工係統程（chéng）序，加工程序流（liú）程圖如圖 4 所示，包括兩（liǎng）種加工（gōng）流程，鑽銑（xǐ）加工和切割加工所有控製程序的開發（fā）研製是自主研發的（de），並（bìng）已取得軟件著作權，著（zhe）作權號:2021SR0512247

圖 4 軟件（jiàn）加工流程圖

鑽銑（xǐ）步驟 : 確定加（jiā）工刀具參數，識別加工工藝表，確定刀位，然後刀庫配刀，根據工藝表生成加工（gōng）程序，將加工程序反饋至鑽切（qiē）銑複合數控係統，鑽切銑複合數控（kòng）係統將加工（gōng）信號發（fā）送至主軸開始工作，主軸開始工作後判斷是（shì）否完成，未完成（chéng）將繼（jì）續完成，如果完成將發送完成信號至鑽切銑複合數（shù）控係統，同（tóng）時伺服電機通過網線將加工數據（jù）反饋至鑽切銑複（fù）合數控（kòng）係統 ;切割步驟 : 確定鋼板參數後產生（shēng）工件參數表，根據切割電流、速度電機（jī）噴嘴型號確定切（qiē）割工藝表，確定切割路徑（jìng）生成切割程序，切割（gē）程序通過網線反饋至鑽切銑複合數控係統。鑽切銑複合數控係統將鑽銑完（wán）成信號發送至等（děng）離子切割後開始進行切割加（jiā）工，根（gēn）據切割程序切割完成後，切割後的成品及廢料經前接料架自動翻轉卸料，同時等離子切割加（jiā）工將切割數據反饋至鑽切銑複合數控係統。

機（jī）床已達到的的（de）技（jì）術質量指標如下 :

三、技術創（chuàng）新

本機床創新性體現（xiàn）在銑削時能隨動夾持板（bǎn）料，並且把冷卻、集渣、集塵綜合布局（jú）了進去，利於環保。

主要創新點（diǎn）為 :

（1）該產品把立式加工中心的功能（néng）和等離（lí）子切割的功能通過軟件完美無縫對接（jiē），實現了中厚板材類零件的從原材料板材直接加工出合格的零件（jiàn），實現了下料和多工序金切複合和冷熱加工的複合，提高了產品質量和加工效率。達到了快速、省工、經濟的板材下料目的。雙頭關鍵部件如圖5 所示。

圖 5 雙頭關鍵部件圖

（2）采用多個夾（jiá）鉗為主（zhǔ）夾持、隨動滾壓盤（pán）為輔助壓料的夾緊方式，實現了原料板材在移動中被銑削的夾持方式（shì）。使隨動銑削功能得到應用。

（3）采用內置液壓（yā）打（dǎ）刀缸的主（zhǔ）軸（zhóu）單元（見圖6），使銑削機頭結（jié）構更加緊湊外形更小，為刀庫換刀功能增加（jiā）了穩定性（xìng），並為切割功能提供（gòng）了更多的行（háng）程。

圖（tú） 6 主軸單元示意（yì）圖

（4）采用五個夾鉗夾持大麵積板（bǎn）材，伺服電機帶動齒（chǐ）輪沿齒條運動來實現板料的進退（tuì）、輔助以數（shù）個滾球支撐，減少了板料移動中的磨擦力。

（5）運用傾料台的（de）下降及（jí）定向旋轉使被切割後的小板料從主板（bǎn）分離後滑入集料器，省卻了人（rén）工拾取工件的（de）過程。

四、市場前景

本機床技術先進、附加值高，主要（yào）客戶對象為國內中厚（hòu）板材供應商，也可銷往歐洲市場、北美市（shì）場以及（jí）南非市（shì）場，產品適（shì）銷對路，市場廣闊（kuò），可以為國家創收外匯，項目具有較好的社會（huì）效益。在研發過程中，公司貫（guàn）徹技（jì）術進步的方針，積極采用（yòng）具有國內外先進（jìn）水平的製造工（gōng）藝和裝（zhuāng）備，以保證產品的高質（zhì）量和低成本。本機床的工藝及裝備水平（píng）居國內（nèi）同行業先進水平。

在研發時充分考慮了環境保護和勞動安全衛生等因素。對（duì）各（gè）種可能產（chǎn）生的汙染和危害均采取了有效的防（fáng）範措施，達到了國家規定的有關標準和要求。同時該產品產業化後，可直接（jiē）提供大量就業崗位，拓展相關延伸供應鏈，帶動相關產業的進一步發展。

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