Анализ функций и областей применения обрабатывающих центров
I. Введение
Обрабатывающие центры, являясь ключевым оборудованием современного производства, славятся своей высокой точностью, эффективностью и многофункциональностью. Они объединяют в себе различные процессы обработки и способны выполнять многооперационную обработку сложных деталей за один зажим, значительно сокращая время обработки заготовок между различными станками и погрешности зажима, а также значительно повышая точность обработки и эффективность производства. Различные типы обрабатывающих центров, такие как вертикальные обрабатывающие центры, горизонтальные обрабатывающие центры, многостоловые обрабатывающие центры и многопозиционные обрабатывающие центры, обладают уникальными конструктивными особенностями и функциональными преимуществами, подходящими для обработки различных типов деталей и отвечающими требованиям различных производственных процессов. Глубокое понимание функциональных характеристик этих обрабатывающих центров имеет большое значение для рационального выбора и применения обрабатывающих центров для повышения уровня производства и качества продукции в обрабатывающей промышленности.
Обрабатывающие центры, являясь ключевым оборудованием современного производства, славятся своей высокой точностью, эффективностью и многофункциональностью. Они объединяют в себе различные процессы обработки и способны выполнять многооперационную обработку сложных деталей за один зажим, значительно сокращая время обработки заготовок между различными станками и погрешности зажима, а также значительно повышая точность обработки и эффективность производства. Различные типы обрабатывающих центров, такие как вертикальные обрабатывающие центры, горизонтальные обрабатывающие центры, многостоловые обрабатывающие центры и многопозиционные обрабатывающие центры, обладают уникальными конструктивными особенностями и функциональными преимуществами, подходящими для обработки различных типов деталей и отвечающими требованиям различных производственных процессов. Глубокое понимание функциональных характеристик этих обрабатывающих центров имеет большое значение для рационального выбора и применения обрабатывающих центров для повышения уровня производства и качества продукции в обрабатывающей промышленности.
II. Вертикальные обрабатывающие центры
(А) Функциональные характеристики
- Возможность многопроцессной обработки
Шпиндель расположен вертикально и может выполнять различные виды обработки, такие как фрезерование, расточка, сверление, нарезание резьбы метчиком и резьбонарезание. Он имеет как минимум трёхкоординатное двухосное соединение, а обычно может работать с трёхкоординатным. Некоторые высокопроизводительные модели могут даже выполнять пяти- и шестикоординатное управление, что позволяет обрабатывать относительно сложные криволинейные поверхности и контуры. Например, при изготовлении пресс-форм, во время фрезерования полости пресс-формы, многокоординатное соединение позволяет добиться высокоточного формования криволинейных поверхностей. - Преимущества при фиксации и отладке
- Удобное зажимное приспособление: заготовки легко зажимаются и позиционируются, можно использовать такие распространённые приспособления, как плоскогубцы, прижимные пластины, делительные головки и поворотные столы. Для небольших деталей правильной или неправильной формы плоскогубцы позволяют быстро зафиксировать их, что облегчает пакетную обработку.
- Интуитивная отладка: траектория движения режущего инструмента легко отслеживается. Во время отладки программы операторы могут наглядно видеть траекторию движения режущего инструмента, что удобно для своевременного контроля и измерений. При обнаружении проблем станок можно немедленно остановить для обработки или внести изменения в программу. Например, при обработке нового контура детали ошибки можно быстро обнаружить, визуально контролируя соответствие траектории движения режущего инструмента заданной.
- Хорошее охлаждение и удаление стружки
- Эффективное охлаждение: условия охлаждения легко организовать, и охлаждающая жидкость может напрямую поступать на режущий инструмент и обрабатываемую поверхность, что эффективно снижает износ инструмента и температуру обработки заготовки, а также улучшает качество обработанной поверхности. При резке металлических материалов достаточная подача охлаждающей жидкости может снизить термическую деформацию режущего инструмента и обеспечить точность обработки.
- Плавное удаление стружки: стружка легко удаляется и отваливается. Под действием силы тяжести стружка естественным образом отваливается, предотвращая царапание обрабатываемой поверхности. Это особенно подходит для обработки мягких металлов, таких как алюминий и медь, предотвращая повреждение поверхности остатками стружки.
(B) Применимые отрасли
- Прецизионная машиностроительная промышленность: производство небольших прецизионных компонентов, включая детали часов, миниатюрные структурные детали электронных устройств и т. д. Высокоточная способность обработки, а также удобные характеристики зажима и отладки позволяют удовлетворить сложные требования к обработке этих мелких деталей и гарантировать точность размеров и качество поверхности.
- Производство пресс-форм: Вертикальные обрабатывающие центры позволяют гибко обрабатывать полости и стержни небольших пресс-форм, выполняя такие операции, как фрезерование и сверление. Благодаря многокоординатному сопряжению возможна обработка сложных криволинейных поверхностей пресс-форм, что повышает точность изготовления и эффективность производства пресс-форм, а также снижает стоимость их изготовления.
- Область образования и научных исследований: В лабораториях факультетов машиностроения в колледжах и университетах или научно-исследовательских институтах вертикальные обрабатывающие центры часто используются для учебных демонстраций и экспериментов по обработке деталей в научно-исследовательских проектах из-за их относительно интуитивного управления и относительно простой конструкции, что помогает студентам и научным сотрудникам ознакомиться с работой и процессами обработки на обрабатывающих центрах.
III. Горизонтальные обрабатывающие центры
(А) Функциональные характеристики
- Многоосевая обработка и высокая точность
Шпиндель расположен горизонтально и, как правило, имеет от трёх до пяти координатных осей, часто оснащён поворотной осью или поворотным столом, что позволяет осуществлять многостороннюю обработку. Например, при обработке корпусных деталей, благодаря поворотному столу, фрезерование, расточка, сверление, нарезание резьбы и т.д. могут выполняться последовательно на четырёх боковых поверхностях, обеспечивая точность позиционирования между ними. Точность позиционирования достигает 10–20 мкм, скорость вращения шпинделя находится в диапазоне от 10 до 10000 об/мин, а минимальное разрешение обычно составляет 1 мкм, что соответствует требованиям к обработке высокоточных деталей. - Магазин инструментов большой емкости
Вместимость инструментального магазина, как правило, велика, и некоторые из них способны вместить сотни режущих инструментов. Это позволяет обрабатывать сложные детали без частой смены инструмента, сокращая вспомогательное время обработки и повышая эффективность производства. Например, при обработке деталей аэрокосмической техники могут потребоваться режущие инструменты различных типов и спецификаций, а большой объём инструментального магазина обеспечивает непрерывность процесса обработки. - Преимущества пакетной обработки
Для коробчатых деталей, изготавливаемых партиями, при условии их однократного закрепления на поворотном столе возможна обработка нескольких поверхностей. В случаях, когда требования к позиционным допускам, таким как параллельность систем отверстий и перпендикулярность отверстий к торцевым поверхностям, относительно высоки, точность обработки легко обеспечивается. Благодаря относительно сложной отладке программы, чем больше количество обрабатываемых деталей, тем меньше среднее время обработки каждой детали на станке, что делает их пригодными для пакетной обработки. Например, при производстве блоков автомобильных двигателей использование горизонтальных обрабатывающих центров может значительно повысить эффективность производства, обеспечивая при этом качество.
(B) Применимые отрасли
- Автомобильная промышленность: Обработка корпусных деталей, таких как блоки двигателей и головки блоков цилиндров, является типичной областью применения горизонтальных обрабатывающих центров. Эти детали имеют сложную конструкцию, множество систем отверстий и плоскостей обработки, а также предъявляют чрезвычайно высокие требования к точности позиционирования. Возможность многосторонней обработки и высокая точность горизонтальных обрабатывающих центров позволяют удовлетворить производственные требования и обеспечить производительность и надежность автомобильных двигателей.
- Аэрокосмическая промышленность: такие детали, как корпус двигателя и шасси аэрокосмических двигателей, имеют сложную форму и предъявляют строгие требования к скорости съёма материала, точности обработки и качеству поверхности. Большой объём инструментального магазина и высокая точность обработки горизонтальных обрабатывающих центров позволяют решать сложные задачи обработки различных материалов (таких как титановый сплав, алюминиевый сплав и т. д.), гарантируя, что качество и эксплуатационные характеристики аэрокосмических компонентов будут соответствовать высоким стандартам.
- Тяжёлое машиностроение: обработка крупногабаритных деталей коробчатого типа, таких как редукторы и станины станков. Эти детали имеют большой объём и вес. Горизонтальное расположение шпинделя и высокая режущая способность горизонтальных обрабатывающих центров позволяют стабильно обрабатывать их, обеспечивая точность размеров и качество поверхности деталей, отвечая требованиям сборки и эксплуатации тяжёлого машиностроения.
IV. Многостоловые обрабатывающие центры
(А) Функциональные характеристики
- Многостоловая онлайн-зажимная и механическая обработка
Станок оснащён более чем двумя сменными рабочими столами, смена которых осуществляется посредством транспортировочных рельсов. В процессе обработки возможна реализация зажима в режиме онлайн, то есть одновременной обработки, загрузки и выгрузки заготовок. Например, при обработке партии одинаковых или разных деталей, пока заготовка обрабатывается на одном рабочем столе, другие рабочие столы могут выполнять загрузку и выгрузку заготовок, а также подготовительные работы, что значительно повышает коэффициент использования станка и эффективность производства. - Усовершенствованная система управления и магазин инструментов большой емкости
Станок оснащён передовой системой ЧПУ с высокой скоростью вычислений и большим объёмом памяти, способной выполнять сложные задачи обработки и управлять несколькими рабочими столами. Вместительный инструментальный магазин позволяет удовлетворить разнообразные потребности в инструментах при обработке различных деталей. Станок имеет сложную конструкцию, занимая большую площадь для размещения нескольких рабочих столов и соответствующих механизмов перемещения.
(B) Применимые отрасли
- Электроника и электроприборы: При серийном производстве корпусов и структурных деталей некоторых небольших электронных изделий многостоловые обрабатывающие центры позволяют быстро переключаться между различными задачами обработки для удовлетворения требований к обработке различных моделей изделий. Например, при обработке корпусов мобильных телефонов, радиаторов компьютеров и других компонентов благодаря скоординированной работе многостоловых обрабатывающих центров повышается эффективность производства, что позволяет удовлетворить рыночный спрос на быстрое обновление электронных изделий.
- Медицинская промышленность: компоненты медицинских устройств часто предъявляют самые разнообразные требования к точности. Многостоловые обрабатывающие центры позволяют обрабатывать различные типы деталей медицинских устройств на одном станке, например, рукоятки и шарнирные соединения хирургических инструментов. Благодаря онлайн-зажиму и передовой системе управления обеспечивается точность и стабильность обработки деталей, что повышает качество и эффективность производства медицинских устройств.
- Индивидуальное машиностроение и механическая обработка: Многостоловые обрабатывающие центры могут гибко реагировать на мелкосерийное производство некоторых видов продукции по индивидуальному заказу. Например, для деталей, изготовленных по индивидуальным требованиям заказчика, каждый заказ может быть небольшим, но иметь разнообразный ассортимент. Многостоловые обрабатывающие центры позволяют быстро адаптировать процесс обработки и способ крепления, снижая себестоимость продукции и сокращая производственный цикл, обеспечивая при этом высокое качество.
V. Центры комплексной обработки
(А) Функциональные характеристики
- Многосторонняя обработка и гарантия высокой точности
После одного зажима заготовки возможна обработка нескольких поверхностей. Обычный пятисторонний обрабатывающий центр может выполнить обработку пяти поверхностей, за исключением нижней монтажной поверхности, после одного зажима, выполняя функции как вертикального, так и горизонтального обрабатывающего центра. В процессе обработки обеспечивается эффективное соблюдение позиционного допуска заготовки, что позволяет избежать накопления погрешностей, вызванных многократным зажимом. Например, при обработке некоторых аэрокосмических компонентов сложной формы с несколькими обрабатываемыми поверхностями, многосторонний обрабатывающий центр может выполнять несколько операций обработки, таких как фрезерование, расточка, сверление, на нескольких поверхностях, за один зажим, обеспечивая относительную точность позиционирования каждой поверхности. - Многофункциональная реализация посредством вращения шпинделя или стола
Один вариант предполагает поворот шпинделя на соответствующий угол, превращая его в вертикальный или горизонтальный обрабатывающий центр; другой вариант предполагает поворот стола вместе с заготовкой, при этом шпиндель не меняет своего направления, обеспечивая пятистороннюю обработку. Такая многофункциональная конструкция позволяет станку для комплексной обработки адаптироваться к заготовкам различной формы и требованиям к обработке, но это также приводит к усложнению конструкции и высокой стоимости.
(B) Применимые отрасли
- Производство пресс-форм высокого уровня: для некоторых крупных и сложных пресс-форм для автомобильных панелей или прецизионных литьевых форм многоцелевой обрабатывающий центр может выполнять высокоточную обработку нескольких поверхностей пресс-формы за один зажим, включая обработку полостей, стержней и различных боковых элементов, повышая точность изготовления и общее качество пресс-формы, сокращая объем работ по настройке во время сборки пресс-формы и сокращая цикл ее изготовления.
- Область прецизионного производства в аэрокосмической отрасли: ключевые компоненты, такие как лопатки и импеллеры аэрокосмических двигателей, имеют сложную форму и предъявляют чрезвычайно высокие требования к точности и качеству поверхности. Многосторонняя обработка и высокая точность, обеспечиваемая многофункциональным обрабатывающим центром, позволяют удовлетворить требования к обработке этих компонентов, гарантируя их производительность и надежность в экстремальных условиях эксплуатации, таких как высокие температуры и давление.
- Промышленность по производству высокоточного оборудования: Для обработки ключевых компонентов высокоточных станков с ЧПУ, таких как обработка станин и колонн станков, многоцелевой обрабатывающий центр может выполнять многостороннюю обработку этих компонентов, обеспечивая перпендикулярность, параллельность и другие позиционные точности между каждой поверхностью, повышая общую точность сборки и производительность станков с ЧПУ, а также способствуя технологическому прогрессу в отрасли по производству высокоточного оборудования.
VI. Заключение
Вертикальные обрабатывающие центры играют важную роль в таких отраслях, как производство мелких прецизионных деталей и пресс-форм, благодаря своим преимуществам удобного зажима и интуитивно понятной отладки; горизонтальные обрабатывающие центры широко используются в таких областях, как автомобилестроение и аэрокосмическая промышленность, благодаря своим преимуществам многоосевой обработки, большого магазина инструментов и пакетной обработки; многостоловые обрабатывающие центры подходят для серийного или индивидуального производства в таких отраслях, как электроника и электроприборы, медицинские приборы, благодаря своим возможностям онлайн-зажима и многозадачной обработки; составные обрабатывающие центры занимают важное место в высокотехнологичных производственных областях, таких как производство высококачественных пресс-форм, прецизионное производство в аэрокосмической промышленности, благодаря своей многогранной обработке и высокоточным гарантированным характеристикам. В современном производстве, в соответствии с различными требованиями к обработке деталей и производственными сценариями, рациональный выбор и применение различных типов обрабатывающих центров может в полной мере реализовать их функциональные преимущества, повысить эффективность производства и качество продукции, а также способствовать развитию обрабатывающей промышленности в направлении интеллекта, высокой точности и высокой производительности. Между тем, с непрерывным прогрессом науки и техники функции обрабатывающих центров будут продолжать совершенствоваться и расширяться, обеспечивая более мощную техническую поддержку для инноваций и модернизации обрабатывающей промышленности.
Вертикальные обрабатывающие центры играют важную роль в таких отраслях, как производство мелких прецизионных деталей и пресс-форм, благодаря своим преимуществам удобного зажима и интуитивно понятной отладки; горизонтальные обрабатывающие центры широко используются в таких областях, как автомобилестроение и аэрокосмическая промышленность, благодаря своим преимуществам многоосевой обработки, большого магазина инструментов и пакетной обработки; многостоловые обрабатывающие центры подходят для серийного или индивидуального производства в таких отраслях, как электроника и электроприборы, медицинские приборы, благодаря своим возможностям онлайн-зажима и многозадачной обработки; составные обрабатывающие центры занимают важное место в высокотехнологичных производственных областях, таких как производство высококачественных пресс-форм, прецизионное производство в аэрокосмической промышленности, благодаря своей многогранной обработке и высокоточным гарантированным характеристикам. В современном производстве, в соответствии с различными требованиями к обработке деталей и производственными сценариями, рациональный выбор и применение различных типов обрабатывающих центров может в полной мере реализовать их функциональные преимущества, повысить эффективность производства и качество продукции, а также способствовать развитию обрабатывающей промышленности в направлении интеллекта, высокой точности и высокой производительности. Между тем, с непрерывным прогрессом науки и техники функции обрабатывающих центров будут продолжать совершенствоваться и расширяться, обеспечивая более мощную техническую поддержку для инноваций и модернизации обрабатывающей промышленности.