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加工中心:大型零件的精密加工
2025-12-21 10:47:36

Oskar Frech 公司过去使用的是卧式四轴加工中心。在使用了五轴加工中心之后,同样零件的切削加工时间可缩短20% ;随着经验的积累,切削加工的时间甚至缩短30%。


一直以来,Oskar Frech公司被视为热芯盒和冷芯盒压铸技术领域中的市场领导者。为了满足较高的质量要求,该公司在Schorndorf生产基地的生产厂中采用了成熟的生产制造技术。近年来,他们在车削加工领域中投资购买了许多设备,并从2018年起又增添了一些铣削加工机床。在购置新铣床之前,他们一直使用的是卧式四轴铣削加工中心。而这种四轴铣削加工中心的设备调整时间非常长,从而导致公司的决策层重新思考设备投资方向,明确了新的设备投资目标。新的卧式五轴加工中心应将切削加工时间缩短20%。


这个项目被认为是一个整体性项目。最初计划购进两台Heller 公司生产制造的五轴加工中心,并为每一台加工中心配备一个Fastems公司生产制造的自动化系统;在最后的扩建阶段计划再引进两台设备。Heller公司的地区销售经理Christopher Weber表示:“就五轴加工中心的功能和可选设备而言,由于Oskar Frech公司都是标准化的产品,因此我们的HF系列五轴加工中心能够轻松满足所有的要求。该系列的五轴加工中心配备了切削加工用的第五运动轴、使用的是扭矩十分强劲的大扭矩主轴和大容量刀具库:HF 3500型五轴加工中心的链式刀具库可以容纳240把刀具,HF 5500型五轴加工中心可以容纳150把刀具。”


Oskar Frech公司的生产经理Thomas Reiber很快决定在切削加工过程中使用第五轴:“我们在自己的车间里用第五轴上的夹具夹住毛坯进行切削加工。经验告诉我们:机床设备的旋转部件是工作最不稳定的部件。但我们在Schorndorf的生产厂中使用了第五轴,员工也已经习惯在四轴加工中心中使用第五轴了。但我们绝不会同时使用两台Heller五轴加工中心的第五轴,仅仅是把第五轴作为一个夹具轴来使用。”


这也就意味着可以减少设备调整工作量了。因为“夹具轴”上的零件毛坯可以按照一定的倾斜角度夹紧定位:将零件毛坯送入机床工作台上,利用第五轴的旋转倾斜一定的角度后夹紧,开始切削加工。Thomas Reiber表示,除了可以节约大量的设备调整时间之外,还极大地提高了设备操作的安全性。


在决定使用第五轴装夹零件之后,一切都进行的相对顺利。首先开始的是确定技术标准。由于被加工零件尺寸较大,只有两家机床设备制造商相对较快地进入了统一标准的工作流程之中。最终决定的是购买两台Heller公司的五轴加工中心:一台HF 3500和一台HF 5500,每台都配备了Fastems公司研发生产的自动化系统。


在HF 系列五轴加工中心中加工的主要产品是批量数为1~10件的产品,而且也很容易满足切削加工公差的要求


这两台五轴加工中心加工的大多数都是客户经常下单的零件,每一份订单的订货数量在1 ~ 10件之间。其中大约50%的都是机床设备的铸件毛坯。其他的诸如液压阀块或易损件等,使用的都是合金钢材料。两台五轴加工中心能够完全满足这些产品加工时的公差要求。HF 3500型五轴加工中心配用的是HSK-A63刀柄、12 000 r/min、输出扭矩228 Nm的Power Cutting主轴;HF 5500型配用的是Heller 公司自己开发设计的DC-Spindel主轴,配用的是HSK-A 100型刀柄,12 000 r/min,输出扭矩高达400 Nm。


自购入这两台五轴加工中心之后,Oskar Frech公司的设备操作人员实现了缩短20% 加工时间的目标。Thomas Reiber表示:“我们现在已经可以节约30% 的加工时间。然而这么多的时间并不仅是切削加工设备所带来的结果,因为我们还在Heller公司的设备上采用了其他技术措施。但我们这里谈到的加工时间都是纯机动切削的机动工时,设备调整的辅助时间没有计算在内。通过我们夹具技术的升级换代和Fastems公司自动化系统的引进,还大幅缩短了设备调整的辅助时间。”


从更高层次的角度来看,Schorndorf生产厂的机床设备稳定性、加工工艺稳定性以及成本密集型的零件都是必须优先考虑的重要问题。


为确保两个稳定性,确保成本密集型毛坯不会变成废品,Schorndorf生产厂的员工不是尝试着缩短几秒钟的时间,甚至不会尝试缩短一分钟的时间。但与过去不同的是:在目前使用小型刀具、切削进给量更小的情况下,进给速率却得到了大幅提高。包括购买Fastems公司自动化系统在内的设备投资是Schorndorf生产厂管理人员和设备操作人员的一大进步。

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自购买HF 3500五轴加工中心之后,Schorndorf生产厂还实现了无人值守的三班制切削加工。这也就有了再次购买Heller公司HF 3500和HF 5500五轴加工中心的计划。

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