加工數碼相機鏡頭的CNC車床

加工數碼相機鏡頭的CNC車床


能用CNC車床來做鋁合金的鏡面車削嗎？台灣正CNC車床加工代機械股份有限推出的TL系列CNC全自動車床已能很好地解決這個問題。
　　
　　大家知道，鏡面切削(有時又稱光亮車削)長久以來被認為是一種特殊、昂貴和極其精致的加工工藝。
　　
　　那麼何謂鏡面向車削？有何好處？如何達成？
　　
　　一般認為，鏡面車削的表面特征就是工件表面粗糙度Ra≦0。05μm，相對於其它的幾何輪廓的型線偏差＜0。125μm/Ø25mm(型線偏差包含表 面粗糙度、波度及形狀誤差)。尤其是對於大部分的有色金屬(如銅、鋁及合金等)，由於無法用通常的磨削方法來達到要求的光亮效果(高品質而又可視的表 面)，只能采用鏡面切削來完成。其結果是鏡面切削成為汽車、電子、燈具、家具、光學儀器、娛樂器械、衛生潔具等行業的首選工藝。
　　
　　當前，在大多數的工業行列的設計中，光亮車削還不被設計人員所熟知。要想批量制造中高品質表面生產品的話，都繞不開這類光亮車削工藝技術。因為采用傳 統的工藝流程已無法，可重復地、精確地達到加工工件的設計輪廓和勻質性。特別是那些對於要求的終端產品特別精密，采用這種加工方法就越有價值，因為由此制 造出來的終端產品的品質可以得到顯著的提高。
　　
　　另一方面，對於企業經營者來講，“如何降低產品成本”是一個永遠需要努力的主題。“如何減少二次加工？”和“如何降低廢品率？”則是在制定工藝過程中 必須考慮的問題。如果這些零件材料通過鏡面車削就能達到表面的品質要求，其後續常用的磨削和拋光工藝可以省略時，必被企業經營者接受。同時，鏡面車削一般 都不屬於單件加工，特別是在顏色、表面質量和材料特性、精度及其品質相同(設計輪廓及勻質性要求高)的批量加工。在這種加工過程有極高的可重復性和一致 性，能極大地提高產量並降低產品廢品率。
　　
　　要達到前面講到的鏡面車削要求的可重復性和一致性的要求，一個最好的解決辦法是采用計算機數字控制(CNC)車床。目前，台灣正代機械股份有限開發制 造的的TL系列CNC全自動車床能很好地提供解決方案。在使用TL系列的典型應用實例就是數碼相機鏡頭(圖一、圖二)和高檔音響旋鈕的生產(圖三)。這幾 種產品的加工工藝中，均不需做後續的二次加工，這樣就不會產生拋光或研磨材料對環境的污染以及因降低表面品質而造成的廢品浪費，還可以省略因材料缺陷或加 工表面缺陷需要的費時、費力、費成本補償性加工措施。

　　
　　有時，出於特定的使用效果要求，還有需要進行更深一步的加工。在此情形下，光亮車削表面可以提供非常有益的輔助，例如鍍高品質的真空鍍膜(PVD)的 鍍Cr、Ni、新型特殊效果(如實施極細表面圖案設計)、反差對比或深度效應等。這種鏡面車削使裝飾表面的高勻質或良好的技術特征(如附著特性、滑動特性 或配合精度)都可以獲得，而無需進行任何的二次加工。特別是對於達到裝飾效果：黃銅、銅、鋁、等有色金屬表面，不會出現視覺上的車削痕跡和凌亂的輪廓線。

　另外，采用這種鏡面車削的生產工藝，還有一個要提出的特點就是能使產品具有極高的輪廓品質來實現無縫的裝配。從特定且穩定的輪廓過渡，直至鋒利的邊緣， 這種鏡面車削工藝可以實現各加工工件的精密和無縫的裝配。原因在於CNC車床及所用的*所給予的特定加工特性，能產生出最小曲率半徑，使後續的邊角鈍化、 磨光、拋光等處理工序均可以省略，從而大大地降低了生產成本。
　　
　　由於人造金剛石*(PCD)的大量使用，目前還可以采用硬車削(即以車代磨)的生產工藝。PCD車削的特點是柔性、高效和經濟性好。特別采用車削復合 中心，在一次裝夾就可以完成全部加工，與磨削相比，直接的好處就是大大減少了因位置精度誤差造成的報廢損失，至於尺寸精度與表面粗糙度可以適度調整加工參 數而得到滿足。

那麼，台灣正代機械有限開發的TL系列CNC全自動車床是如何來解決上述鏡面車削的挑戰呢？
　　
　　首先，我們來分析機床的結構設計。TL系列車床的基體在結構上采用箱型並采用高級米漢納鑄鐵材料整體鑄造，一次成型。其內部的結構設計及高超的鑄造技 術保證了整體的優異剛性。而在後續的加工中，我們將所有的結合面都采用精密磨削後再加“鏟花”加工的技術。特別值得稱道的是該類TLCNC車床的所有滑動 表面均采用了滑動硬軌的設計。在加工工藝的安排上是將相對滑動表面經專門的表面淬硬熱處理後，先上磨床進行精密磨削，然後再用人工“鏟花”(注：這種工藝 至今無法用機械加工替代來起到相同的作用)。特殊地人工“鏟花”的標准、油道的設計及在自動潤滑打油機的配合下，能在各滑動面之間形成一層含油膜，起承 載、潤滑的功效。正是這層可貴的油膜，使Z軸的進給，達到通常只有線軌才能達到的20m/min。同時，大大提高了機床的剛性(可作光亮車削)、壽命 (5~10年)、精度(5μm以內)，這一切是貼耐磨片無法相比的。

第二，就是主軸的設計。TL系列車床的主軸采用P4級的精密角接觸滾珠軸承和NN滾柱軸承結合的設計。在軸承的布置上采用了三點支承設計。其效果是，既提 高了主軸的剛性，又解決了主軸溫升變形補償問題。這類TL系列數控車床除了適合高速(5000rpm)精密車削外，還能承擔低速切削的重任。

為了達到高速生產的目的，TL系列數控車床均采用正代自己開發設計、制造的伺服刀塔，日本伺服馬達驅動精密齒輪設計，換刀操作既快又穩。同時在結構上采 用，在單一刀座可同時安裝兩把內孔*，達到所謂的8把刀16支刀號的目的。其相鄰刀的換刀時間僅有0。1~0。2秒，大大地提升了加工效率。同時，外徑刀 座的剛性很高，可避免車削振動，在內徑刀方面，內徑刀座與主軸中心高度誤差制在5μm以內，使加工誤差降低到最低程度。