一种加装高速主轴的普通金属CNC机及其使用方法与流程

本发明涉及cnc机械加工技术领域，具体涉及为一种加装高速主轴的普通金属cnc机及其使用方法。

背景技术：

目前，智能手机等消费电子产品外观结构件通常有三种类型：金属外观件、塑胶外观件和塑胶金属复合件。金属外观件通常是由普通金属cnc机加工成型的，塑胶外观件是由注塑机注塑成型的，塑胶金属复合件是将铝合金或镁合金压铸中板通过模内嵌件注塑成型的。塑胶外观件和塑胶金属复合件上的按键孔、usb孔、耳机孔、喇叭孔等孔位通常是采用cnc机加工成型的。

对于用于加工智能手机等消费电子产品金属外观件的主流cnc机型称为普通金属cnc机，普通金属cnc机的主轴最高转速通常低于24000转/分钟，且一般机型都配备刀具库、四轴工作台。因此，采用普通金属cnc机加工塑胶外观件或塑胶金属复合件四个侧面的所有孔位，在一台普通金属cnc机上只需一次装夹就能够完成四个侧面所有孔位的自动加工。但是，由于普通金属cnc机的主轴最高转速相对较低，而实际加工塑胶外观件或塑胶金属复合件时，考虑到震动及动平衡因素，主轴转速通常控制在16000-18000转/分，因此加工时产品所受的切削力较大，会产生应力痕，会造成塑胶与金属接合处开裂，会在孔位边沿产生较大尺寸的崩漆，从而造成加工良率低。

对于用于加工智能手机等消费电子产品塑胶外观件的主流cnc机型称为塑胶cnc机，塑胶cnc机的主轴最高转速可高达60000转/分钟。采用塑胶cnc机加工塑胶外观件或塑胶金属复合件的四个侧面孔位，产生的应力痕较轻，造成塑胶与金属接合处开裂的概率低，在孔位边沿产生较大尺寸崩漆的概率低。但是，常用的塑胶cnc机没有配备刀具库，其夹具工作台通常只能提供x轴、y轴的平移运动，不能提供x轴的旋转运动。因此，采用塑胶cnc机加工塑胶外观件或塑胶金属复合件四个侧面的所有孔位，需要将加工过程拆分为四个工序，在一台塑胶cnc机上只加工一个侧面的孔位，再转移工件到下一台塑胶cnc机上加工下一个侧面的孔位，如此，需要四台塑胶cnc机通过四个工序才能完成一个工件在四个侧面的所有孔位的加工。由于加工一个工件需要的工序多、装夹次数多、机台数量多，造成物流和检验消耗的人力和时间成本高，从而造成加工效率低，同时工件多次转移及多次装夹造成损伤的概率增大，从而降低加工良率。

而采用超高速金属cnc机加工塑胶外观件或塑胶金属复合件的四个侧面孔位，虽然能够提高加工良率，又能提高加工效率。但是，超高速金属cnc机相对普通金属cnc机价格昂贵，其高额的投入成本并不是大多数企业所能承担的起的。

因此，如何利用现有的普通金属cnc机来加工塑胶外观件或塑胶金属复合件，并提高加工良率成为困扰cnc工程师的一个难题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种加装高速主轴的普通金属cnc机及其使用方法，其主要目的在于利用普通金属cnc机加装高速主轴，在保证较高的加工效率下进一步提高加工良率，又不会涉及较大的成本投入，从而解决对于加工塑胶外观件或塑胶金属复合件的四个侧面孔位，采用普通金属cnc机加工存在加工良率低，采用塑胶cnc机加工存在加工效率低，采用超高速金属cnc机加工存在投入成本高的技术问题。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种加装高速主轴的普通金属cnc机，包括设置在机座上的四轴工作台、夹具、原配主轴和刀具库，所述四轴工作台位于所述原配主轴的下方，所述夹具安装在所述四轴工作台上，所述刀具库位于所述原配主轴的上方，所述刀具库夹持放置有多个不同规格的刀具，所述原配主轴上设置有高速主轴固定架，所述高速主轴固定架设置有高速主轴，所述夹具通过定位孔夹紧并固定有待加工的工件，所述高速主轴从所述刀具库抓取并夹持所述刀具加工所述工件，所述四轴工作台驱动夹紧所述工件的夹具做相对于所述高速主轴的四轴运动。

普通金属cnc机自带配备刀具库和四轴工作台，其中，刀具库用于夹持待用的刀具，四轴工作台为夹具提供相对于高速主轴的四轴运动，以便在一台普通金属cnc机上只需一次装夹工件就能够完成工件的四个侧面所有孔位的自动加工，提高加工效率。在原配主轴上利用高速主轴固定架加装高速主轴，利用高速主轴夹持刀具对工件进行加工，由于经加装高速主轴后可以进行更高转速的加工，其产生的应力痕较轻，提高了加工良率；相对购买超高速金属cnc机高昂的采购费用，采用价格较低的高速主轴也大幅度地降低企业机床采购成本。高速主轴又称为高速电主轴，高速主轴内置三相变频异步高效电机，由变频器根据编码器指令进行无级变速控制。高速主轴与编码器、变频器、冷却装置、润滑装置、自动换刀装置和刀具配合完成对工件的加工，这些装置都可直接在市场上购买得到，如高速主轴可选用广州市昊志机电股份有限公司的型号为dgz-06260/1.8b1-ipwjm的产品，另外，该公司还出售高速主轴相关的配套产品。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述高速主轴固定架通过第一螺栓垂直紧固在所述原配主轴上。如此设置，便于组装和拆卸高速主轴固定架。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述高速主轴通过第二螺栓垂直紧固在所述高速主轴固定架上。如此设置，便于组装和拆卸高速主轴。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述高速主轴的最高转速为24000～100000转/分钟。高速主轴选用最高转速可达100000转/分钟的高速电主轴，由于转速较高，产生的应力痕较轻，造成塑胶与金属结合处开裂的概率低，在孔位边沿产生较大尺寸崩漆的概率低。

优选地，所述高速主轴选用最高转速为60000转/分钟的高速主轴。考虑到震动及动平衡因素，加工塑胶外观件或塑胶金属复合件时，高速主轴的转速控制在30000～40000转/分钟之间效果最佳。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述四轴工作台驱动夹紧所述工件的所述夹具沿x轴方向和y轴方向平移以及绕x轴旋转，所述高速主轴夹持所述刀具沿z轴方向移动加工所述工件。如此设置，相对于需要四台塑胶cnc机通过四个工序才能完成一个工件四个侧面所有孔位的加工而言，采用四轴工作台，只需一个工序即可完成，装夹次数少，加工效率高。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述工件为塑胶外观件或塑胶金属复合件。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述工件的侧面经所述高速主轴加工后形成有至少一个孔位。通过高速主轴对工件的侧面加工形成不同的孔位。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述孔位包括按键孔、usb孔、耳机孔和喇叭孔。

此外，还提供一种加装高速主轴的普通金属cnc机的使用方法，具体包括以下步骤：

步骤一、将待加工的工件放置于夹具上的定位孔中并合拢夹具夹紧工件；

步骤二、启动加装高速主轴的普通金属cnc机，按照预先设定的cnc加工程序运行；

步骤三、高速主轴从刀具库抓取相应的刀具，并夹持固定刀具；

步骤四、高速主轴高速旋转驱动刀具在工件的一个侧面上加工所有孔位；

步骤五、在加工完成工件上一个侧面的所有孔位后，四轴工作台驱动夹具使工件转到另一个侧面，并在该侧面上加工孔位；

步骤六、待所有侧面上的所有孔位都自动加工完成后，高速主轴停止转动，打开夹具，取出已完成加工后的工件；

步骤七、如此重复步骤一至步骤六的操作，在加装高速主轴的普通金属cnc机上依次批量加工工件。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：

1、对于加工塑胶外观件或塑胶金属复合件的四个侧面孔位，加装高速主轴的普通金属cnc机的主轴转速高，比普通金属cnc机的加工效率高和加工良率高；

2、对于加工塑胶外观件或塑胶金属复合件的四个侧面孔位，加装高速主轴的普通金属cnc机具有四轴工作台，工件装夹次数少，比塑胶cnc机的加工效率高和加工良率高；

3、利用已有的普通金属cnc机通过加装高速主轴，相对于购买超高速金属cnc机，可以降低设备投资成本；

4、采用本发明加装高速主轴的普通金属cnc机的使用方法来加工工件，操作简单、加工工序少，加工效率高且加工良率高。

附图说明

图1为本发明加装高速主轴的普通金属cnc机的结构示意图；

图2为本发明加装高速主轴的普通金属cnc机的拆分示意图。

附图标记：101、刀具库；102、原配主轴；103、高速主轴固定架；104、高速主轴；105、夹具；106、四轴工作台；107、刀具；108、第一螺栓；109、第二螺栓。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

参照图1和图2，示出了一个实施例中一种加装高速主轴的普通金属cnc机，包括设置在机座上的四轴工作台106、夹具105、原配主轴102和刀具库101，所述四轴工作台106位于所述原配主轴102的下方，所述夹具105安装在所述四轴工作台106上，所述刀具库101位于所述原配主轴102的上方，所述刀具库101夹持放置有多个不同规格的刀具107，所述原配主轴102上设置有高速主轴固定架103，所述高速主轴固定架103设置有高速主轴104，所述夹具105通过定位孔夹紧并固定有待加工的工件，所述高速主轴104从所述刀具库101抓取并夹持所述刀具107加工所述工件，所述四轴工作台106驱动夹紧所述工件的夹具105做相对于所述高速主轴104的四轴运动。

其中，刀具库用于夹持待用的刀具，四轴工作台为夹具提供相对于高速主轴的四轴运动，以便在一台普通金属cnc机上只需一次装夹工件就能够完成工件的四个侧面所有孔位的自动加工，提高加工效率和加工良率。在原配主轴上利用高速主轴固定架加装高速主轴，利用高速主轴夹持刀具对工件进行加工，由于经加装高速主轴后可以进行更高转速的加工，其产生的应力痕较轻，提高了加工良率；相对购买超高速金属cnc机高昂的采购费用，采用价格较低的高速主轴也大幅度地降低企业机床采购成本。高速主轴又称为高速电主轴，高速主轴内置三相变频异步高效电机，由变频器根据编码器指令进行无级变速控制。高速主轴与编码器、变频器、冷却装置、润滑装置、自动换刀装置和刀具配合完成对工件的加工，这些装置都可直接在市场上购买得到，如高速主轴可选用广州市昊志机电股份有限公司的型号为dgz-06260/1.8b1-ipwjm的产品，另外，该公司还出售高速主轴相关的配套产品。

作为进一步的优选实施方式，所述高速主轴固定架103通过第一螺栓108垂直紧固在所述原配主轴102上。如此设置，便于组装和拆卸高速主轴固定架。

作为进一步的优选实施方式，所述高速主轴104通过第二螺栓109垂直紧固在所述高速主轴固定架103上。如此设置，便于组装和拆卸高速主轴。

作为进一步的优选实施方式，所述高速主轴104的最高转速为24000～100000转/分钟。高速主轴选用最高转速可达100000转/分钟的高速电主轴，由于转速较高，产生的应力痕较轻，造成塑胶与金属结合处开裂的概率低，在孔位边沿产生较大尺寸崩漆的概率低。

作为进一步的更加优选实施方式，所述高速主轴104选用最高转速为60000转/分钟的高速主轴。考虑到震动及动平衡因素，加工塑胶外观件或塑胶金属复合件时，高速主轴的转速控制在30000～40000转/分钟之间效果最佳。

作为进一步的优选实施方式，所述四轴工作台106驱动夹紧所述工件的所述夹具105沿x轴方向和y轴方向平移以及绕x轴旋转，所述高速主轴104夹持所述刀具107沿z轴方向移动加工所述工件。如此设置，相对于需要四台塑胶cnc机通过四个工序才能完成一个工件四个侧面所有孔位的加工而言，采用四轴工作台，只需一个工序即可完成，装夹次数少，加工效率高。

作为进一步的优选实施方式，所述工件为塑胶外观件或塑胶金属复合件。

作为进一步的优选实施方式，所述工件的侧面经所述高速主轴加工后形成有至少一个孔位。通过高速主轴对工件的侧面加工形成不同的孔位。

作为进一步的优选实施方式，所述孔位包括按键孔、usb孔、耳机孔和喇叭孔等不同功能用途的孔位，以便后续用于组装相应的配件。

在组装时，先将最高转速为60000转/分钟的高速主轴104使用第二螺栓109垂直紧固在高速主轴固定架103上，然后再使用第一螺栓108将高速主轴固定架103垂直紧固在普通金属cnc机上的原配主轴102上，并将高速主轴104的电气部分连接至变频器和普通金属cnc机的控制台，完成整个加装高速主轴的安装。

本发明一种加装高速主轴的普通金属cnc机的使用方法，具体包括以下步骤：

步骤一、将待加工的工件放置于夹具105上的定位孔中并合拢夹具105夹紧工件；

步骤二、启动加装高速主轴的普通金属cnc机，按照预先设定的cnc加工程序运行；

步骤三、高速主轴104从刀具库101抓取相应的刀具107，并夹持固定刀具107；

步骤四、高速主轴104高速旋转驱动刀具107在工件的一个侧面上加工所有孔位；

步骤五、在加工完成工件上一个侧面的所有孔位后，四轴工作台106驱动夹具105使工件转到另一个侧面，并在该侧面上加工孔位；

步骤六、待所有侧面上的所有孔位都自动加工完成后，高速主轴104停止转动，打开夹具105，取出已完成加工后的工件；

步骤七、如此重复步骤一至步骤六的操作，在加装高速主轴的普通金属cnc机上依次批量加工工件。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：

1、对于加工塑胶外观件或塑胶金属复合件的四个侧面孔位，加装高速主轴的普通金属cnc机的主轴转速高，比普通金属cnc机的加工效率高和加工良率高；

2、对于加工塑胶外观件或塑胶金属复合件的四个侧面孔位，加装高速主轴的普通金属cnc机具有四轴工作台，工件装夹次数少，比塑胶cnc机的加工效率高和加工良率高；

3、利用已有的普通金属cnc机通过加装高速主轴，相对于购买超高速金属cnc机，可以降低设备投资成本；

4、采用本发明加装高速主轴的普通金属cnc机的使用方法来加工工件，操作简单、加工工序少，加工效率高且加工良率高。

由于普通金属cnc机已自带配备刀具库和四轴工作台，刀具库可以夹持并提供待用的刀具，四轴工作台可以为夹具提供相对于高速主轴的四轴运动，本发明仅涉及刀具库和四轴工作台的连接，不对其原理和功能作进一步改进。高速主轴，为市售产品，本发明仅涉及使用高速主轴，不对其原理和功能结构作进一步改进。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。