高柔性、高效率的立式加工中心FZ 12K S

如果要想精密、經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行銑削、鉆孔、攻螺紋和 車削加工，那么對(duì)加工中心的要求是多方面的。

    在這種情況下，非常短的加工時(shí)間并保持所要求的幾何精度和公差，以及工件能在一次裝夾下進(jìn)行加工是最起碼的要求。立式加工中心必須要滿足這些要求，并且具有高的生產(chǎn)效率，從而使單件加工時(shí)間縮短，單件成本降低（如在汽車工業(yè)中的情況那樣），這是采用經(jīng)濟(jì)切削解決辦法的一種準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)。駐地在Tuttlingen的Chiron公司，通過新的FZ 12K S五軸立式加工中心證明，這種高效加工中心即使在單件和小批量構(gòu)件的綜合加工方面，也可以使用戶在加工時(shí)間和費(fèi)用方面居領(lǐng)先地位。

圖1 過程可靠性：立式加工中心FZ 12K S

五軸上蓋板能經(jīng)受住較高的機(jī)床動(dòng)載荷，并能

使切屑流暢地落到容屑槽里。

FZ 12K S 五軸型加工中心應(yīng)用范圍是很廣的。這種機(jī)床廣泛應(yīng)用于鐘表工業(yè)、醫(yī)療機(jī)械、工具和模具制造業(yè)或精密機(jī)械制造業(yè)。而且，對(duì)這些應(yīng)用，機(jī)床生產(chǎn)廠對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)的緊湊、柔性、簡(jiǎn)單化十分重視，且符合人體工學(xué)，可操作性佳。同時(shí)，為了能獲得最佳的切削性能和效果，機(jī)床廠對(duì)與其相關(guān)的如快速、可靠和精密等性能也非常重視。

圖2 FZ 12K S五軸：這種立式加工中心結(jié)

構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單，符合人體工學(xué)，可操作性佳。

同時(shí)將快速、可靠和精密等性能集于一體。

該機(jī)床另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是采用了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、費(fèi)用不高的主軸轉(zhuǎn)速分檔解決方案。這樣，工廠交貨時(shí)就可選擇不同的主軸轉(zhuǎn)速而得到15000（標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速）、24000、30000和40000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速。主軸驅(qū)動(dòng)采用同步驅(qū)動(dòng)技術(shù)，可進(jìn)行精確調(diào)整并具有較高的動(dòng)態(tài)性能，所以，如果最高額定速度為24000轉(zhuǎn)/分的主軸，只需0.6秒便可加速到這個(gè)最高轉(zhuǎn)速。特別是對(duì)于精密加工及深孔加工，能夠提供的通過主軸通道的冷卻液壓力可高達(dá)70巴。

圖3 動(dòng)態(tài)性能: FZ 12K S五軸加工中心在X、

Y和Z軸上快速行程速度可達(dá)到75m/min。第4

個(gè)軸(擺動(dòng)鞍座)可達(dá)到最高50 r/min的轉(zhuǎn)速。

第5個(gè)軸(回轉(zhuǎn)工作臺(tái))最高轉(zhuǎn)速可達(dá)200r/min。

刀庫容量可裝48把空心錐柄HSK-A-50（德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN69893）的刀具（標(biāo)準(zhǔn)型）或64把空心錐柄HSK-A-50的刀具，對(duì)于需要很多刀具的情況，可使用運(yùn)行不受基本時(shí)間影響、刀庫容量為161個(gè)刀座甚至是240個(gè)刀座的輔助刀庫。整個(gè)刀庫安裝在機(jī)床床身上，所以可有效地防止濺落上冷卻潤(rùn)滑液、油和切屑。更引人注目的是：換刀時(shí)間僅僅為0.9秒鐘，這使切屑到切屑的時(shí)間（即指兩次切削間的時(shí)間間隔——譯注）縮短至1.9秒。

    在軸加速度和快速行程速度方面的峰值是Chiron公司所有加工中心性能的基礎(chǔ)。FZ 12K S五軸型加工中心在X軸(500mm)、Y軸(400mm)和Z軸(360mm)的快速行程速度達(dá)75m/min。其雙軸擺動(dòng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)同樣令人印象深刻：由經(jīng)預(yù)緊而無間隙的精密傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的第4個(gè)軸，在其±120詼段諞 15m/s2的軸加速度加速至最高轉(zhuǎn)速50 r/min。第5個(gè)軸(回轉(zhuǎn)工作臺(tái)直徑250mm，1000Nm的夾緊力)由一個(gè)轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)的最高轉(zhuǎn)速為200 r/min。為了給夾具提供動(dòng)力源，還安裝了六個(gè)液壓和氣動(dòng)接頭。值得注意的是：還可以選擇1000r/min轉(zhuǎn)速的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。由此，F(xiàn)Z 12K S五軸也適合于進(jìn)行車削加工。

圖4 符合人機(jī)工程學(xué)：通過較大的側(cè)面窗

口和可擺動(dòng)的操縱臺(tái)，使調(diào)整人員和機(jī)床操作

人員在任何情況下能看到整個(gè)加工區(qū)。

工作臺(tái)允許載重為320kg。在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)左邊和右邊，擺動(dòng)鞍座布置有規(guī)格尺寸為M16× 15H7×50mm的一組定位緊固孔。恰恰是這種特征的擺動(dòng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，給用戶創(chuàng)造了為不同工件實(shí)現(xiàn)最佳定位的許多結(jié)構(gòu)自由度，也可以按兩次進(jìn)行裝夾。

    Chiron公司加工中心的床身采用動(dòng)態(tài)阻尼和熱穩(wěn)定性最佳的聚合物混凝土結(jié)構(gòu)，因此，五軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的較高動(dòng)態(tài)性能不會(huì)影響到精度。為了實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)軸的精密定位，采用了直接的、數(shù)字控制的驅(qū)動(dòng)裝置和非常精密的位移測(cè)量系統(tǒng)及角度測(cè)量系統(tǒng)。這樣，回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸以±5秒的精度進(jìn)行工作。對(duì)于控制系統(tǒng)，用戶可以從Siemens、Fanuc和Heidenhain公司目前的CNC系統(tǒng)中選擇。

圖5 主軸機(jī)能： FZ 12K S五軸加工中心

的主軸轉(zhuǎn)速有15000 r/min（標(biāo)準(zhǔn)型）24000

r/min，30000 r/min和40000 r/min。通過主

軸通道的冷卻潤(rùn)滑液的壓力可高達(dá)70巴。

不銹鋼疊層蓋板是用于加工區(qū)承受切屑碎落用的。這些蓋板有兩個(gè)功能：一是它能經(jīng)受住極高的機(jī)床動(dòng)載荷；二是它能使切屑流暢地落到中央的容屑槽里。為采用潤(rùn)滑油，Chiron公司提供相應(yīng)的成套裝置。通過打開活動(dòng)門，就能很方便地接近主軸、雙軸擺動(dòng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和夾具。通過較大的側(cè)面窗口及可擺動(dòng)的操縱臺(tái)，調(diào)整人員和機(jī)床操作人員便可以看到整個(gè)加工區(qū)。

    然而，F(xiàn)Z 12K S 五軸加工中心是一種可滿足眾多需求的積木式機(jī)床。為此，有許多可集成的選項(xiàng)。其中這些選項(xiàng)包括：出排屑裝置，冷卻潤(rùn)滑液處理裝置，刀具壽命監(jiān)控系統(tǒng)，Chiron激光檢驗(yàn)裝置，測(cè)量頭，抽吸裝置和過濾器等裝置。為了降低成本的壓力，Chiron公司可提供諸如電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的活動(dòng)門、工業(yè)機(jī)器人接口、工件交換裝置和隨行夾具托板等自動(dòng)化解決方案的多種裝置。