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由于高轉(zhuǎn)速主軸采用車間的壓縮空氣作為動(dòng)力，因此擴(kuò)大了加工車間立式加工中心的工作范圍。

 

Bryan機(jī)械服務(wù)公司有一臺(tái)坐標(biāo)磨床，但現(xiàn)在，該機(jī)床已不像其過去那樣參與更多的生產(chǎn)加工了。一個(gè)重新出現(xiàn)的零件編號(hào)揭示了其中的原因。該零件上有一系列的孔徑，其中有兩個(gè)孔徑需要磨削加工。在過去，當(dāng)孔徑在其一臺(tái)Haas加工中心上鉆削加工后，這個(gè)位于印第安納州的Huntington加工車間會(huì)把這個(gè)零件再送到其磨削加工室的坐標(biāo)磨床上進(jìn)行磨削加工。

現(xiàn)在，該零件仍然留在加工中心上加工。在這同一臺(tái)機(jī)床上，除了鉆削加工外，還可進(jìn)行磨削加工。機(jī)床本身并沒有改變，只是添加了一個(gè)附件——一根由車間壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力軸。這根轉(zhuǎn)速為40000r/min的動(dòng)力軸，就像一把刀柄那樣被安裝在機(jī)床的主軸之中。
 

圖1 空氣動(dòng)力軸通過坐標(biāo)磨削方式對(duì)孔徑進(jìn)行精密加工。該空氣動(dòng)力軸像刀柄那樣被安裝在主軸之中。車間中使用的空氣通過安裝在機(jī)床上的耦合裝置輸入

Bryan Machine機(jī)械公司擁有6臺(tái)VMC，它們的尺寸范圍從Mini Mill微型銑床到VF-6型立式加工中心，通過添加壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的高速動(dòng)力軸，使其所有的機(jī)床具有更多樣化加工的技術(shù)特點(diǎn)。除了坐標(biāo)磨床的磨削加工外，該車間還使用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力軸，用于外形輪廓的磨削、雕刻加工、石墨銑削和使用小型刀具的加工。在每一種情況下，采用動(dòng)力軸加工，不用進(jìn)行調(diào)試設(shè)置，從而節(jié)約了生產(chǎn)成本，而且在某些情況下，采用這種動(dòng)力軸還可擴(kuò)大車間所能執(zhí)行的工作范圍。
 

圖2 由于空氣是自動(dòng)接通的，沒有軟管，空氣動(dòng)力軸可通過刀具交換裝置安裝，并可放到機(jī)床的刀具圓盤傳送帶上傳送

這種動(dòng)力軸的設(shè)計(jì)是由該公司的老板Steve Bryan本人發(fā)明的。他的車間生產(chǎn)這些動(dòng)力主軸，不過銷售這些產(chǎn)品只是他們小小的一個(gè)副業(yè)。他說，今天的許多數(shù)控加工中心，雖然價(jià)格很低，但卻能夠做精密的插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)和提供精細(xì)的刀具路徑，使磨削加工或小刀具銑削加工更為切實(shí)可行。其所需要的一切就是較高的主軸轉(zhuǎn)速。大約在12年前，當(dāng)他購置*套空氣動(dòng)力軸時(shí)，他發(fā)現(xiàn)這個(gè)附件是一種能夠擴(kuò)大現(xiàn)代化VMC生產(chǎn)能力的低成本加工方式。

3D加工

具有諷刺意味的是，首先是軟件促進(jìn)該車間使用了這個(gè)稱之為硬件的附件。當(dāng)Bryan機(jī)械公司使用復(fù)雜的CAM軟件時(shí)，其能夠精密加工復(fù)雜3D表面的生產(chǎn)能力，才使其有可能為該車間從附近的模壓橡膠件制造商那里贏得了石墨電極的銑削加工項(xiàng)目。采用由該車間壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的低功率動(dòng)力軸，為該車間在其現(xiàn)有機(jī)床上加工石墨，提供了一個(gè)有效的手段，而不需要購買一臺(tái)專門加工石墨電極的銑床。

然而，Bryan發(fā)現(xiàn)，zui初的空氣動(dòng)力軸存在某些缺點(diǎn)。一個(gè)是與車間氣源的連接問題。該動(dòng)力軸必須采用人工才能將其安裝到主軸中，因?yàn)榭諝獾倪B接管是一根軟管，必須用人工安裝固定。而其更大的局限性在于該動(dòng)力軸只有一擋轉(zhuǎn)速。該車間購置了一套轉(zhuǎn)速為20000r/min空氣動(dòng)力軸，但發(fā)現(xiàn)加工某一工件卻需要高達(dá)30000r/min的轉(zhuǎn)速。