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    cnc走心機|百科
    發布時間:2023-09-06瀏覽次數:

    一、 名稱定義
    cnc走心機全稱走心式數控車床,簡稱走心機,學名定義:主軸箱移動式數控車床。
    車床的走心模式起源于瑞士,在國際上稱為瑞士精密自動車床。
    絕大多數走心機以縱切的形式進行車削,因此在中國市場又稱縱切式數控車床。
    因數控走心機標準配置都帶有側面動力頭,可以完成銑削工藝,又稱走心式車銑復合車床。

    02.jpg
    二、 原理
    1、 cnc走心機與數控走刀機的區別
    cnc走心機與數控走刀機都屬于數控臥式車床。
    傳統的數控車床以走刀模式為主,稱為走刀車床。

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    在上料裝夾方面分為:機械手、棒料送料機、人工上料等方式;
    但產品單次夾持位始終保持不變,不能進行多次送料,只能通過主軸C軸的旋轉及刀架Z/X/Y移動對產品進行加工。
    針對長軸類產品只能采用頂針頂著端面以及額外安裝跟刀支架,但最終很難做到理想精度以及一次性完成產品工藝要求。

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    而走心機則是刀具始終在固定的位置,通過主軸Z軸的前后移動以及C軸旋轉對產品進行加工,支持多次送料,理論上單個產品的長度可以達到送料機支持的單根材料最大的最大長度。
    建克走心機目前做過最長的單個產品為材質45#不銹鋼,直徑20mm,長度1780mm。

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    因此相比于走刀式的機床,走心機車削時,棒料軸向進給通過中心導套,刀具切削點緊靠導套口端,剛性好,消除了棒料在刀具切削壓力作用下的變形,保證了零件的精度,加工細長軸類零件有絕對性的優勢。
    2、cnc走心機對原材料的要求
    走心機正常情況下只支持長棒料(單根2-4米)批量加工;不能像走刀機一樣,可短料單件加工。同時因為棒料需要通過整個主軸及夾頭、導套,走心機對原材料的直線度、橢圓度要求也較高。
     一般需要2至4米的磨光棒料,表面粗糙度不大于Ra2.5,棒料直徑公差在0.020mm以內,每根棒料的圓度是制品的最小公差尺寸的1/3~1/2,錐度在0.020毫米以內變化。

    直徑與直線度允許范圍
    大彎曲度 每1000mm小彎曲度 每300mm
    A級B級C級A級B級C級
    φ3mm以下--------------------------------0.025mm以內0.05mm以內-----------
    φ3-10mm0.25mm以內0.5mm以內1mm以內0.1mm以內
    φ10-38mm

    以上表格及參數只適用于絕大多數產品及材料,僅供參考。實際加工根據最終產品的公差要求以及工藝安排,可適當放寬或者加嚴對原材料的要求。
    3、 走心機有導套模式與無導套模式的區別
    因走心機采用長棒料加工,在整根材料的末端需要留有余量給予夾具夾持的空間,因此走心機加工存在尾料浪費的弊端。

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    建克全系列走心機均具備有導套(走心)與無導套(走刀)兩種切削模式任意切換的功能。
    三、 走心機加工區域的結構
    走心機主要加工區域的結構由主軸(副主軸)及刀架構成。

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    1 、主軸:具備 Z 1 軸方向移動及 C 1 軸任意分度旋轉及定位,支持多次送料;
    2 、副主軸:具備 Z 2 、 X 2 軸方向移動及 C2軸任意分度旋轉及定位,輔助主軸加工、接料,以及在副軸對應的刀架上完成產品的后續工序,加工過程中使用獨立的控制通道,與主軸互補干預,實現兩個主軸同時加工,縮短產品的整體加工效率。
    3 、刀架:
    ①、車刀:位于主軸刀架,可實現車槽、車外徑、車螺紋、切斷等工藝。
    ②、側面動力頭:位于主軸刀架可對產品進行鉆孔、攻絲、鋸槽、銑扁、銑槽等工藝加工,部分機型支持拔插拓展功能,可加裝端面動力頭、旋風銑、角度動力頭等機構,完成更復雜工藝要求。
    ③、端面固定座:位于主軸刀架端面,以產品中心為圓心,配合主軸 C 1軸旋轉,可對產品進行鉆孔、攻絲、鏜孔等工藝要求。
    ④、副軸端銑座:位于副軸刀架,通過刀架的Y2軸與副主軸的 X2 、 Z2 軸以及 C2 軸配合,對產品可進行鉆孔、攻絲、鋸槽、銑扁、銑槽等工藝加工,所有系列機型都支持拔插拓展功能。


    四、 走心機型號
    走心機的型號命名一般由設備最大的加工直徑、主軸數量及移動軸數作為參考命名。
    1、 加工直徑范圍:
    因走心機加工使用的是長棒料作為原材料,而且原材料要通過主軸,為了使加工精度更加穩定,所以走心機根據不同直徑材料的離心率、主軸功率、主軸轉速等因素來確定加工范圍。
    目前中國國產走心機的加工最大直徑型號為 12、16、20、25/26、32mm。
    38mm機型因市場需求量小,研發成本大,絕大多數廠家因收益問題,不做研發。
    個別廠家以32mm機型擴大主軸孔至38mm,生產偽38機,因為不是真正意義上的38機,其鋼性、扭矩力、電機功率及穩定性存在很大的問題。
    2、 移動軸以及主軸數量:
    常規走心機根據主軸數量分為單主軸數控走心機及雙主軸數控走心機。

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    單主軸走心機 由主軸的 Z 軸、以及刀架的 X 、 Y 軸構成,因此又稱為三軸走心機,標配車刀、側面動力頭和端面鏜刀座,由一個系統通道控制。
    雙主軸走心機 除了具備單主軸走心機的 X 、 Y 、 Z 移動軸外,再增加了一個副主軸及多個移動軸。由兩個或者兩個以上獨立的系統通道控制,可完成更復雜多樣性的產品。

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    在加工能力上,單主軸走心機只能完成產品五個面的工藝,切斷面無法進行加工,而且在切斷產品的時候,受產品旋轉時候的離心率以及產品的自重的影響下,在切斷刀過產品中心點之前,產品已經離心力以及產品自重等原因自行折斷,因此會存在尾釘、毛刺,對產品要求較高的則需要二次處理去毛刺,該弊端所有的單軸車床都無法避免。

    而雙主軸走心機 在單主軸完成工藝的基礎上,由副主軸接過主軸的產品,在副主軸的刀架上進行第六個面的加工。同時副主軸因為是獨立的通道,在副主軸接到主軸的產品之后,主軸立刻開始加工下一個產品,副主軸在同一時間運行進行第六個面的加工,兩邊同時運行,大大縮短了整體加工的效率。
    各個走心機生產廠家對走心機的常規命名格式為(最大加工直徑) - (移動軸數)
    因此以最大加工直徑 20mm 為例,單主軸命名為 20-3 ,雙主軸則命名為 20-4 、 20-5 等等。
    目前中國國產常規走心機最高為六個移動軸。 2015年由南京建克機械自主研發發明了最高支持支持九個移動軸的九軸數控走心機,由三個獨立通道控制,并獲得了發明專利,代表中國走心機最高水平。

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    五、 刀架排刀結構及優缺勢
    走心機刀架排布以車刀切入方向分為側排刀結構和橫排刀結構。

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    側排刀
    優勢:因刀具平均分布于兩側,刀具之間的切換行程短,針對于用刀數量多、頻繁切換刀具的產品,加工效率有略微的節省。
    缺點:刀具由側面切入,對難斷屑的材料(例如鋁)容易造成屑末纏刀,導致設備報警停止加工。
       刀具排列緊密,無法使用拔插拓展功能。
    橫排刀
    優勢:刀具由上方切入,與側排刀結構相比較,更容易排屑,切削鋼性更強。
        刀具一字排開,動力頭之間的排距比較充裕,支持各種拔插拓展功能。
    缺點:因刀具都在刀架的上方,導致刀具行程較長,與側排刀結構相比較,在頻繁切換刀具的情況下,所花的時間略微增加。
    六、送料機構
    走心機只支持長棒料送料加工,而且長棒料會隨主軸的移動而進退材料,所以走心機的送料機與常規走刀機的送料機有所不同。
    適合走心機的送料機分為鏈條式送料機與油膜式送料機。

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    鏈條式送料相比較便宜,適合產品精度要求低,對環境噪音污染無要求的企業。
    油膜式送料機通過將材料封閉在料槽內,同時不斷注入潤滑油至料槽內,可保證材料旋轉的穩定性以及降低材料高速旋轉的時候產生的噪音污染。
    七、走心機的優點及應用領域
    1、走心機的優勢
    綜上所述,走心機與傳統走刀機相比較有以下的優勢:
    ①、長時間自動化運行:配合送料機的自動上料、自動換料,可實現24小時開機運行,除去刀具更換、保養維護等工作內容,實際加工運行時間可達20-22小時;
    ②、省人工:走心機可同時一次完成車﹑銑﹑鉆﹑鏜﹑攻、雕刻等復合加工,將傳統多臺種類設備分工序加工整合一體,由一臺設備代替多臺設備,可實現一人看5-10臺走心機,降低人工成本;
    ③、提高合格率:因走心機車銑復合以及自動化于一體,使產品加工的一致性更強,避免了多道工藝多次裝夾造成的精度偏差,以及降低工人情緒化等因素造成的產品高報廢率。同時走心機的走心模式,保障了軸類產品的精度要求,是傳統走刀機無法代替的;
    ④、高效率:多通道多主軸可同時運行的加工方式,有效提高了產品的加工效率,為客戶創造更多的產品價值。
    2、走心機的應用領域
    走心機配合自動送料機可以實現24小時開機運行,根據走心機可同時一次完成車﹑銑﹑鉆﹑鏜﹑攻、雕刻等復合加工的特性,可一次完成多批量、高復雜度的產品,大大節省了人工成本,提高加工效率以及產品合格率。走心機主要應用于醫療、軍工、汽配、五金、電子、鐘表、通信等行業的精密五金、軸類異型非標件的批量加工。

     


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