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淺析數控沖床的發展趨勢

  現在工業産品開發周期和制造周期越來越短,企業對産品的質量要求越來越高。同時,産品的品種也越來越多,産品的批量也越來越小,這對钣金行業是個挑戰,所以就要求钣金加工設備具有高生産效率、高柔性及較低的生産成本。數控沖床節省了大量的生産成本,縮短了生産周期,具有較大的加工範圍與加工能力,可以及時适應市場與産品的變化。

  數控沖床的特點

  數控沖床的钣金加工可以一次性自動完成多種複雜孔形的生産,可按要求加工不同尺寸、孔距和形狀的孔,也可用小沖壓模具,以步沖方式沖大圓孔、方形孔和各種形狀的曲線輪廓,還可以進行特許工藝加工。 數控沖床目前以其方便、快捷、精度高而被國内很多有實力的廠家所使用,其最大特點包括以下七方面。

  ⑴使用方便,節省開模費用。數控轉塔沖床可進行複雜的成形加工,更适用于對闆材成形要求較高的企業。通過簡單的模具組合,相對于傳統沖壓而言,節省了大量的模具費用,可以使用低成本和短周期加工小批量、多樣化的産品。

  ⑵加工效率相似的數控沖床與激光切割機相比,整機價格是其三分之一左右,且後續維護成本低,性價比高。數控沖床的模具使用成本相對于激光機消耗的氮氣、氧氣而言要低很多。

  ⑶加工精度高,具有穩定的加工質量。數控沖床沖切精度高,沖切毛刺小,工件平整度好,後續加工量少,廢品率低,成形質量高,數沖的加工尺寸精度一般可達0.1mm,産品的尺寸一緻性好。

  ⑷數控沖床可對工件單獨加工或用群命令對工件批量加工,提高生産效率。數控沖床的加工速度快,一般的液壓式設備沖程率可達500~600次/min,有的甚至高達900次/min,最大定位速度可達100m/min。

  ⑸對于大尺寸闆材基本可一次加工就能完成,而傳統的大尺寸闆材加工需多工序在很多不同的設備上完成。這樣由于減少了中間環節、減少了後處理工序、減少了模具設計等,且通過簡單的模具集成式,大大節約了勞動力,降低了生産成本。

  ⑹加工零件改變時,一般隻需要更改數控程序,可節省生産準備時間。

  ⑺對操作人員的素質要求較高,對維修人員的技術要求更高。

  數控沖床的加工方式

  數控沖床的加工方式可以分為單沖、多方向的連續沖裁、單次成形、同方向的連續沖裁、蠶食、陣列成形和連續成形。單沖即單次完成沖孔,包括圓周分布、圓弧分布、直線分布、栅格孔的分布。多方向的連續沖裁是使用小模具加工大孔的加工方式。單次成形是按模具形狀一次淺拉深成形的加工方式。同方向的連續沖裁是使用長方形模具部分重疊的加工方式,可以進行切邊、加工長形孔等。蠶食是使用小圓模以較小的步距進行連續沖制弧形的加工方式。陣列成形是在大闆上加工多件不同或相同的工件的加工方式。連續成形是成形比模具尺寸大的成形加工的方式,如加工滾台階、滾筋、大尺寸百葉窗等。

  數控沖床技術的發展趨勢

  目前,世界上數控技術及其裝備發展的趨勢主要有:高速、高精加工技術及裝備的新趨勢,效率、質量是先進制造技術的主體;5軸聯動加工和複合加工機床快速發展;智能化、開放式、網絡化的生産方式。

  數控沖床是按照事先編制好的加工程序自動地對闆料進行沖裁加工。在钣金件生産過程中,進行數控程序設計時,無論是手工編程還是自動編程,在編程前要對所加工的零件進行工藝分析,然後拟定加工方案。制定正确合理的加工工藝還要選擇合适的模具及加工速度,在數控程序的設計中,更應注意一些程序設計的工藝方法。如果忽視了一些工藝細節問題,有時即使加工程序是正确的,但由于加工程序的不合理,也同樣無法加工出合格的零件。進行數控程序設計時應盡可能保證闆料有良好的剛性,可适當地多留一些連接點,合理地利用沖切的M代碼和配置加工的路徑。

  系列化的闆材加工設備

  我國機床行業在世界機床工業體系和全球機床市場中占有重要地位,但目前我國仍然算不上機床強國。與世界機床強國相比,我國機床行業在中高檔機床方面的競争力不強。此外,受到國内外複雜經濟形勢的影響,我國機床行業發展回歸新常态,産業向中高端轉型升級的要求迫切。為迎合這一加工理念,國内外的廠家不斷開發與完善其設計制造技術,為钣金加工業提供了系列化的闆材加工設備,如:沖壓剪切複合機、激光沖裁複合機。

  沖壓剪切複合機

  數控沖床單機在迅速發展的同時,附屬自動化裝置及其延伸産品也有了長足進步。數控沖剪複合加工機就是其中之一,數控沖剪複合機是将數控沖床和數控直角剪闆機組合在一起,共用一套數控系統、一個工作台和一個液壓站,實現了結構緊湊,提高了生産效率和優化了生産工藝。圖1為薩瓦尼尼S4沖剪複合中心。

  數控沖剪複合機床在使用的過程中,闆材沖孔、成形及剪切過程一次完成,由原材料直接生成工件,替代了傳統的沖剪分離的加工工序,減少了約60%的加工時間,提高了加工效率,節省材料6%~10%,提高了材料的利用率,降低了生産成本。數控沖剪複合機還預留了可與倉庫、自動上料機械手和堆垛等裝置配套的接口,為進一步拓展自動化,構成數控沖剪闆材柔性加工生産線提供了方便。

  激光沖裁複合機

  激光沖裁複合機是将激光作為特殊模具的替代品,主要用于加工任意形狀和高質量沖孔的精密钣金産品。由于當時國内钣金行業發展的局限性,這種複合機的應用一直很少,随着钣金行業的迅速發展,激光切割機的普及應用,沖裁、激光複合機的應用将會越來越多。從沖壓加工到激光加工、或從激光加工到沖壓加工可在瞬間切換。通過同步控制,在嵌套排樣及多件沖切加工中,以往在所有沖壓加工結束後再進行激光加工的加工順序,可變為沖壓和激光交替進行的加工方式,因此不會浪費加工時間。這樣,消除了沖壓加工中的材料應力等造成的累計誤差,從而消除了影響工件品質的因素。圖2為 AMADA生産的光纖激光複合機LC-C1AJ系列。

  結束語

  我國已連續多年成為世界最大的機床裝備生産國、消費國和進口國。未來10年,電子與通訊設備、航空航天裝備、軌道交通裝備、電力裝備、汽車、船舶、工程機械與農業機械等重點産業的快速發展,以及新材料、新技術的不斷進步将對數控機床與基礎裝備提出新的戰略性需求和轉型挑戰。對數控機床與基礎制造裝備的需求将由中低檔向高檔轉變、由單機向包括機器人上下料和在線檢測功能的制造單元和成套系統轉變、由數字化向智能化轉變、由通用機床向量體裁衣的個性化機床轉變,電子與通訊設備制造裝備将是新的需求熱點。