CNC 走心式自动车床,也叫纵切车床,是精密加工领域中极为重要的设备。它主要用于加工高精度、小直径的轴类零件,凭借独特的加工方式和先进的数控系统,在机械制造、电子、医疗器械、汽车零部件等众多行业广泛应用。
二、结构特点
1、送料机构
Ø 走心式车床配备专门的送料装置,可实现连续、稳定的棒料送进。常见的送料方式有气动送料、液压送料和伺服送料等。以伺服送料为例,它通过伺服电机精确控制送料的速度和长度,送料精度可达 ±0.01mm 甚至更高,能满足对零件尺寸精度要求极高的加工任务。
Ø 送料机构还具备自动上料功能,当一根棒料加工完毕后,可自动将新的棒料送入加工区域,大大提高了生产效率,减少了人工干预。
2、主轴结构
Ø 主轴通常采用高精度的轴承支撑,以保证在高速旋转时的稳定性和回转精度。部分高端走心式车床的主轴转速可达 20000r/min 以上,能实现高效的切削加工。
Ø 主轴还带有 C 轴功能,即主轴可以进行圆周方向的分度和定位。这使得在加工过程中,零件可以在圆周方向上进行各种角度的加工,如钻孔、铣槽等,极大地拓展了加工工艺的多样性。
3、刀架系统
Ø 走心式车床一般配备多个刀架,常见的有排刀式刀架和转塔刀架。排刀式刀架结构简单,刀具安装方便,能够快速进行换刀操作,适用于一些简单的加工工序。转塔刀架则可安装更多种类的刀具,通常可容纳 8 - 12 把刀具,通过转塔的旋转实现刀具的快速切换,适合复杂零件的多工序加工。
Ø 刀架在 X 轴、Y 轴和 Z 轴方向上具有高精度的运动控制能力,能够实现刀具与零件之间的精确相对运动,保证加工精度。
三、工作原理
CNC 走心式自动车床的工作原理基于数控系统的精确控制。首先,操作人员将编写好的加工程序输入到数控系统中,程序中包含了零件的加工尺寸、工艺参数、刀具路径等信息。
在加工过程中,棒料由送料机构按照程序设定的速度和长度逐步送入主轴。主轴带动棒料高速旋转,同时,刀架根据数控系统发出的指令,在 X、Y、Z 轴方向上进行精确的运动,驱动刀具对旋转的棒料进行切削加工。
例如,在加工一个带有外圆、台阶、螺纹和轴向孔的轴类零件时,首先刀具在 X 轴和 Z 轴方向上联动,加工出零件的外圆和台阶部分;然后,通过 C 轴与 X 轴、Z 轴的联动,进行螺纹的车削加工;最后,利用 Y 轴方向的运动,进行轴向孔的钻孔加工。整个加工过程完全由数控系统自动控制,保证了加工的精度和一致性。
四、加工优势
1、高精度
Ø 由于采用了高精度的送料机构、主轴和刀架系统,以及先进的数控控制技术,走心式车床能够实现极高的加工精度。尺寸精度通常可控制在 ±0.005mm 以内,表面粗糙度可达 Ra0.4 - 0.8μm,能够满足对零件精度要求苛刻的行业,如航空航天、医疗器械等。
Ø 连续的送料方式使得在加工长轴类零件时,避免了因多次装夹而产生的累积误差,进一步提高了零件的整体精度。
2、高效率
Ø 自动送料和多刀架的配置,使得走心式车床可以在一次装夹中完成多个工序的加工,减少了辅助时间。同时,高速的主轴转速和快速的刀具移动速度,提高了切削效率。相比传统的加工方式,走心式车床的加工效率可提高 3 - 5 倍甚至更高。
Ø 设备可以实现 24 小时不间断运行,通过自动化的生产模式,大大提高了企业的生产能力和经济效益。
3、复杂形状加工能力
Ø 借助 C 轴功能以及多轴联动控制,走心式车床能够加工出各种复杂形状的零件。除了常见的圆柱面、圆锥面、螺纹等,还可以加工出异形轮廓、偏心孔、交叉孔等复杂特征,满足了多样化的产品设计需求。
五、应用领域
1、电子行业
Ø 在电子设备制造中,走心式车床常用于加工各类微型轴、接插件、电子元器件引脚等。例如,手机内部的振动电机轴、耳机插头的金属插针等,这些零件尺寸小、精度要求高,走心式车床能够高效、精准地完成加工。
2、医疗器械行业
Ø 医疗器械中的许多关键零部件,如注射器推杆、牙科种植体、骨科植入物等,都需要极高的加工精度和表面质量。走心式车床可以加工出符合医疗器械行业严格标准的零件,确保医疗器械的安全性和可靠性。
3、汽车零部件制造
Ø 汽车发动机中的喷油嘴针阀、变速器中的换挡拨叉轴、传感器的轴类零件等,都可以通过走心式车床进行加工。其高精度和高效率的特点,有助于提高汽车零部件的质量和生产效率,降低生产成本。
4、钟表制造
Ø 钟表的机芯中有大量微小且精密的轴类零件,如擒纵轮轴、摆轮轴等。走心式车床能够满足钟表行业对零件精度和外观质量的苛刻要求,为制造高精度的钟表提供了有力的技术支持。
六、与走刀式车床的对比
1、加工方式
Ø 走心式车床是通过送料机构将棒料沿着主轴轴线方向送进,刀具在 X、Y、Z 轴方向上对旋转的棒料进行切削加工。而走刀式车床是刀具沿着床身导轨在 X 轴和 Z 轴方向上移动,对固定在卡盘上的工件进行加工。
2、适用零件
Ø 走心式车床更适合加工细长轴类零件,尤其是直径较小、长度较长的零件,如直径在 0.5 - 20mm,长度可达 200 - 300mm 的轴。走刀式车床则适用于加工直径较大、长度相对较短的零件,一般直径在 20 - 200mm,长度在 50 - 200mm 范围内。
3、加工精度
Ø 由于走心式车床送料方式的特点,在加工长轴类零件时,避免了多次装夹带来的误差,加工精度相对更高。走刀式车床在加工过程中,工件的装夹和刀具的磨损等因素对精度的影响相对较大。
4、加工效率
Ø 走心式车床在一次装夹中可完成多个工序的连续加工,且送料和换刀速度快,加工效率较高。走刀式车床在加工复杂零件时,可能需要多次装夹和换刀,加工效率相对较低。
总之,CNC 走心式自动车床凭借其独特的结构、先进的工作原理和显著的加工优势,在精密加工领域发挥着重要作用,为众多行业的发展提供了关键的技术装备支持。