为加工车间带来强大优势的5轴联动机床

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采用5轴联动加工机床，优化刀具的长度、提高机床的精度和加工能力是十分关键的。
5 E! `. f* g) }( yTom Mullen先生于1978年创建了TNT EDM机床公司（设立在密执安州的Plymouth地区），当时的公司建筑面积仅为300m2，雇员4人。作为该公司总裁的Mullen先生采取了强有力的管理手段，使公司发展成为一个联合体，今天，公司的占地面积已超过7000m2（并在继续发展），雇员40人，大家都在努力向上的气氛中工作。该公司与其说是一个机加工车间，还不如说更像一个执行机构。
TNT工厂的设计反映了Mullen先生非同寻常的风格。公司的办公室与生产车间融为一体，亲密无间。到处可以看到用精选的天然木材和抛光的花岗岩建造的建筑。从铺满花岗石地板的走道，通过枫木装修的拱门就可进入到厂房。在那里，你可以看到从机床上高速切削下来的碎屑；从空气中可以闻到冷却液和机油的气味；刚刚加工完的零件从机床上迅速弹出。总之，从加工车间中可以反映出该公司注重质量和加工精度的一种气氛，这一切必定会给客户们留下深刻的印象。Mullen先生这样说：“要想获得成功需要三个条件：地道的客户、正确的人选和精良的设备。我们设计、制造的产品向客户们展示了我们的优势，我们的工厂设施为我们的职工们提供了一个极其舒适的工作环境。”
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图1 TNT EDM公司在创建时，只是一个小型的EDM加工车间。此后不断发展，并陆续引进了5台5轴联动机床，用于零件的加工生产
在当初，严格来说TNT公司只是一个EDM加工车间，主要为注塑模行业提供服务。Mullen先生说：“我依靠4台EDM沉孔模加工机床起家，然后业务迅速扩大，并添置了EDM线切割机床。我们增加了加工能力，以便承接更多的EDM加工业务。二年前，当我们添置了5轴联动加工机床以后，我们的生产加工能力给人们留下了极为深刻的印象，严格来说，我们现在承接的加工项目几乎都与机加工有关。”
2 m. I# v! ]0 i' \- r6 A/ m0 r在困难的应用领域方面，追求精益求精观点是Mullen先生一贯的业务理念。他说：“10年前，我们曾经为50家客户工作。但现在我们有意识地只选择了10家客户，其中4家只负责我们零散的加工件。我们想要消除精力分散的现象，因此我们尽最大的努力，为最忠实和最有价值的客户服务。相反，他们也将他们最有挑战性的一些活儿送到我们这里加工。”Mullen先生在这里所指的应用领域包括锻模零件、复杂的汽车零部件，其中包括粉末冶金件、注塑厂使用的模具、叶轮和航空工业使用的螺旋桨零件。
2000年，该公司购置了第一台5轴联动机床，此后又陆续添置了4台。这一业务部门的迅速发展，促使我们制定新的计划，逐步淘汰原来老式的3轴和4轴加工机床，以充分发挥5轴联动机床的整体工作能力。
8 R9 G4 s  n0 E1 _$ E, ?6 b/ z$ a所有的5轴加工任务都是在5台由Hermle公司提供的C系列加工中心上完成的，其中4台为C600U型，另1台为C800U型。Mullen先生说：“我们在购置第一台机床时经验还不足，因此我们就寻求外界的协助。考虑到所需加工的零件类型，我们建议Hermle公司从加工硬质材料出发，在保持紧密公差的基础上，发挥其在设计和能力方面的固有灵活性。我们加工的100%零件都是复杂的；90%的零件加工属于硬质材料加工。”
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图2 TNT EDM公司的业务范围包括锻模零件和复杂汽车零件的加工，其中包括粉末冶金零件、注塑厂使用的模具以及航空工业应用的叶轮和螺旋桨零件
Leon Carpenter先生是TNT公司的项目经理和编程员，是该公司具有9年工龄的老职工，在各个加工领域都有一定的经验。他说：“在Hermle公司机床上加工零件，使我们保持很好的销路，因为该机床采用Heindenhein控制系统，而且机床本身具有多种特性。控制系统具有易于学习的功能，适于倾斜轴加工和多轴联动加工。机床上装有接触式测试探针，允许我从机床上卸除加工零件前测试零件的公差。如结合使用可快速更换的刀具及利用可双向旋转110°的A轴功能，Hermle公司的机床可将无需空气的时间降到最低限度。”
6 x2 O2 {( }) l/ m" PCarpenter先生发现，5轴联动机床的真正价值远远超过其生产5轴零件的能力。如果在5轴联动机床上生产普通的3轴和4轴零件，通过观察放大的图像，他就能够确定所能节约的可观时间和资金。Carpenter先生说：“如果涉及到硬质材料的铣削加工，刀具是其中最大的消耗之一。我们所制造的零件复杂程度越高，那就意味着我们应尽可能延长刀具在机床上工作的使用寿命。采用5轴联动加工机床，优化刀具的长度、提高机床的精度和加工能力是十分关键的。如果加工的工件是工具钢，其硬度应该为52~62R。
公司欲延长刀具使用寿命的另一种方法是：降低机床的工作速度。5轴加工机床的主轴速度可以达到16000r/min，但公司一般运行机床的标准速度为12000r/min。他说：“合理的速度再加上主轴的刚性是保持机床精度、防止刀具损坏和延长刀具使用寿命的一大重要保证。”Carpenter先生继续说：“毫无疑问，在5轴机床上加工3轴或4轴零件，对任何加工车间来说，其最充分的理由是为了节约零件的装夹时间和对刀调整时间。因为机床多变灵活，可以从多个方位和角度接近零件，一般来说，零件的装夹比较简单，因此您可以节约大量的操作时间。例如，当我们加工一个汽车连杆的模具时，利用磁性卡盘工作台，可以同时夹紧两个毛坯件，利用夜班工作时间，同时加工两个零件。当您有限地加工高度复杂的零件时，采用这样的方案才能真正达到节约的目的。”
“我觉得除了购置5轴联动机床之外，没有理由购置其他任何机床。我建议任何加工车间都应该毫不例外地购置5轴联动加工机床。”Mullen先生认为，最大程度地增加机床的多功能性还有另外一个理由：“当我在观察今天所加工的工件时，我将它与5年前的情况做了比较，明显地发现，所加工的零件越来越复杂。此外，所加工的材料硬度也在不断提高。显然，如果想要继续提高产量，保持高标准要求，我们不能依赖于昨天的那种工作水平。我们需要那种能将我们带入明天的机床，对于我们目前来说，那就是5轴联动加工机床。”
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