圍繞加工工藝設(shè)計(jì)零件

1、大多數(shù)加工車間先是設(shè)計(jì)一個(gè)零件，然后再找一臺(tái)能夠加工這一零件的機(jī)床。 然而，Sikorsky 公司在創(chuàng)建其新的精密元件加工技術(shù)中心的時(shí)候，它采用了與此相反的方式。 Sikorsky Aircraft 飛機(jī)公司在最近的一個(gè)產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目上采取了一種不尋常的 不同方法。該公司首先在市場上物色現(xiàn)有機(jī)床的加工能力，而不是先確定零件的設(shè)計(jì)和 加工工藝，然后根據(jù)相應(yīng)的具體情況，再完成零件的設(shè)計(jì)。這種方法稱為可生產(chǎn)性設(shè)計(jì)（DFM）概念上的一個(gè)新的轉(zhuǎn)折點(diǎn)

2、。 事實(shí)上，這種方法 可確保所設(shè)計(jì)的零件可以順利地加工處理。然而，要顛覆先設(shè)計(jì)零件、后匹配機(jī)床的次序是并不簡單的。例如，Sikorsky 公司不得不重新考慮如何與機(jī)床制 造商合作的問題。在這種情況下，只有 Mitsui Seiki（三井精機(jī)）愿意與其合作，與 Sikorsky 公司一起解決其技術(shù)上存在的任何局限性問 題。 Sikorsky 公司 3 臺(tái)新型 5 軸三井精機(jī)加工中心中最大的一臺(tái)機(jī)床現(xiàn)正用于生產(chǎn)其從未設(shè)計(jì)過的兩個(gè)最大、最復(fù)雜

3、的鈦合金元件。一個(gè)是 直徑為 66in（1in=25.4mm）的主轉(zhuǎn)子中心體，其加工前的重量達(dá) 2450lb （1lb=0.454kg）。再加上卡具，其總重量超過了 10000lb。另一個(gè)是直徑為78in 的旋轉(zhuǎn)斜盤，其加工前的重量為 1450lb。加工這種尺寸的鈦合金工件，高扭矩主軸是必不可少的。一種 1900mm 的工作臺(tái)，是專門為這一應(yīng)用領(lǐng)域而設(shè)計(jì)的，它在卡具的設(shè)計(jì)和剛性方面也有很大的不同。 圖 1 這是直徑為 66in 的主轉(zhuǎn)子

4、中心體的半成品，安裝在其最大一臺(tái) 5 軸加工中 心托盤底板上的卡具上準(zhǔn)備進(jìn)一步加工DeBlasi 先生與 Tuscano 先生開始進(jìn)一步探討該項(xiàng)目的發(fā)展前途。然而，他們卻被告知，沒有一臺(tái)合適的機(jī)床具有理想的尺寸和能力來承擔(dān)全系列轉(zhuǎn)子頭零 件的生產(chǎn)任務(wù)。 盡 管缺少幾何圖形的細(xì)節(jié)，但 DeBlasi 先生和他的團(tuán)隊(duì)知道他們需要一臺(tái)配有高扭矩主軸的 5 軸機(jī)床，應(yīng)具有加工復(fù)雜幾何形狀和堅(jiān)硬材料的能力，應(yīng)能承受巨 大的重量和保持嚴(yán)格的公差尺寸

5、?！拔覀儗庸つ芰ψ髁朔治?，所以我們 知道最初我們需要 3 臺(tái)機(jī)床，然后又添置了兩臺(tái)?！盩uscano 先生說。 在這一點(diǎn)上，很顯然對于 DeBlasi 先生、Tuscano 先生和高級項(xiàng)目工程師 Ken Catino 先生來說，他們本質(zhì)上需要的是一套柔性生產(chǎn)系統(tǒng)（FMS）。 “我們在這里所談?wù)摰牟辉偈且慌_(tái)機(jī)床，而是工廠內(nèi)的一個(gè)真正的微型工 廠，”Tuscano 先生說，“我們將報(bào)過價(jià)的所有機(jī)床制造商放在一起，然后將范圍縮小到兩類加工

6、設(shè)備—5 軸加工中心和立式轉(zhuǎn)塔車床”。 Tuscano 先生說，對于 5 軸加工中心而言，Mitsui Seiki（三井精機(jī)）公司被列入到這一短短的名單之中，因?yàn)樵摴镜臋C(jī)床，在加工精度、鈦合金的加工經(jīng) 驗(yàn)、其產(chǎn)品系列的加工能力及其機(jī)床制造中的獨(dú)特工程設(shè)計(jì)方法等方面都很有名氣。 動(dòng)力和合作 當(dāng) DeBlasi 先生、Tuscano 先生和 Catino 先生與制造商的工作組會(huì)面時(shí)，他們知道了更多有關(guān)機(jī)床的知識(shí)，例如，機(jī)床必須具有足夠的剛

7、性，才能 始終如一地承受強(qiáng)力切削的負(fù)荷，從而保持批量生產(chǎn)的加工精度。此外，機(jī)床必須配置合適功率和扭矩的主軸以及驅(qū)動(dòng)絲杠的大型伺服電機(jī)。 對 于 3 臺(tái)機(jī)床中最大一臺(tái)機(jī)床的規(guī)格，隨后由制造商提出建議，其中包括 2000mm×1750mm×1400mm 的 X、Y、Z 工作區(qū)，以適應(yīng)旋轉(zhuǎn)斜盤的加工； 一個(gè)專用 A 軸托盤工作臺(tái)，其可傾斜角度范圍為 20°～-110°，遞增量為 0.001°；

8、以及一根以 0.001°旋轉(zhuǎn)遞增的 B 軸；一套特定的 50 號錐度主 軸，其轉(zhuǎn)速范圍 為 15～6000r/min，由一臺(tái) 37kW/30kW 電機(jī)驅(qū)動(dòng)。這一主軸的關(guān)鍵額定扭矩為 3332Nm。為了提高刀柄和主軸頭之間的連接 剛性，該機(jī)床還將包括一個(gè)BigPlus 雙接觸主軸接口。Sikorsky 公司指定由制造商提供自動(dòng)換刀系統(tǒng)，該 系統(tǒng)可儲(chǔ)存 360 把刀具，每把刀具重達(dá) 30kg，刀具長度在 650mm 范圍之內(nèi)。 當(dāng)

9、 Mitsui Seiki 公司獲悉，加工前的主轉(zhuǎn)子中心體與卡具的總重接近 10000lb 時(shí)，制造商對工作臺(tái)處于-90°位置時(shí)的一個(gè) 0.006in 軸承垂度同樣表示關(guān) 注。Mitsui Seiki 公司的工程師們設(shè)計(jì)了特殊的、直徑為 1900mm 的托盤工作 臺(tái)，它可用作卡具的底座，以滿足兩個(gè)主轉(zhuǎn)子中心體粗加工操作的要求。“將 卡具和工作 臺(tái)整合在一起是一個(gè)創(chuàng)舉，它可使我們能夠在那臺(tái)機(jī)床上加工大型轉(zhuǎn)子件?！盩uscano