CNC-svarvnings- och fräsningskompositcentret är en typ av maskinverktyg som utvecklats baserat på CNC-svarvningsmaskinen, med ytterligare borrnings- och fräsningsfunktioner. Det har en svarvbädd, en svarvspindel och en hjälpspindel för fräsnings- och borrningsoperationer. Maskinen fokuserar främst på svarvning, med fräsning och borrning som kompletterande funktioner, därav namnet svarvnings- och fräsningskompositcenter.

Som visas i figur 1 har små och medelstora svarv- och fräsmaskiner i kompositmaterial en struktur som liknar en horisontell CNC-svarv, med en lutande bädd och en svarvspindel i botten. Svarvspindeln inkluderar även Cs-axelstyrning och är utrustad med tillbehör som en dubbdocka och svarvmaskiner. Maskinens övre del består av en hjälpspindel och en automatisk verktygsväxlare, som antar strukturen hos en fräs- och borrmaskin. Svarv- och fräsverktygen använder en enhetlig verktygshållare, och verktygen byts ut med en robotarm.

CNC turning-milling composite center
Figur 1: CNC-svarvnings- och fräsningscenter för komposit CNC-svarvnings- och fräsningscenter för komposit

Den största skillnaden mellan svarv- och fräsningskompositcentret och svarvcentret ligger i hjälpspindeln och den automatiska verktygsväxlaren. Svarvcentret, liknande en fullt fungerande CNC-svarv, använder en revolverhållare, och verktygsbyten sker genom revolverindexering. Elverktygen och transmissionssystemen är inrymda inuti revolvern. Denna struktur möjliggör enkla verktygsbyten med höghastighetsbyten och god verktygsstyvhet. För fräs- och borrningsoperationer har maskinen dock begränsningar såsom en liten Y-axelrörelse, svag fräsningskapacitet och ett komplext hjälpspindeldrivsystem med en lång transmissionskedja, låg spindelhastighet och dålig styvhet. Därför är dess fräs- och borrningskapacitet relativt svag.

Hjälpspindeln i kompositsvarvningscentret använder vanligtvis en direkt motoranslutning eller elektrisk spindeldrift, vilket ger en enkel, styv struktur med höga hastigheter på upp till tiotusentals varv/min. Den kan också hantera vanliga fräs- och borrverktyg, vilket avsevärt förbättrar maskinens fräs- och borrningskapacitet.

Hjälpspindeln i svarv- och fräsningskompositcentret kan svänga inom ett brett område på cirka 225° (B-axel), vilket möjliggör justeringar av verktygsorienteringen för både svarvning och lutande ytfräsning och borrningsoperationer. Till exempel, när maskinen används för invändig eller utvändig cylindrisk svarvning eller ändsvarvning, låses svarvverktyget i position och B-axeln är inställd på 0° eller 90° för positionering och fastspänning. Arbetsstycket roterar med huvudspindeln, medan X- och Z-axlarna styr rörelsen för svarvning. När maskinen används för sido- eller ändsvarvning och fräsning av en roterande kropp, växlar svarvspindeln till C-axelstyrning och blir en CNC-roterande axel. Vid denna tidpunkt utför hjälpspindeln borrnings-, fräsnings- och borrningsoperationer på arbetsstycket som är monterat på svarvspindeln. Med fem koordinataxlar (X, Y, Z, B och C) kan maskinen bearbeta i 5 axlar.

Detta svarv- och fräscenter för kompositer löser effektivt problemet med fräsbegränsningar i svarvcenter och möjliggör 5-axlig bearbetning. Dess automatiska verktygsväxlarstruktur är dock relativt komplex, och den sneda bäddkonstruktionen medför vissa begränsningar för Y-axelns rörelse. För att hantera dessa problem använder större svarv- och fräscenter för kompositer ibland en kolumnrörlig struktur som liknar en vertikal 5-axlig fleroperationsmaskin, med ett A-axelrotationsbord och en spindelboxsväng. I det här fallet använder A-axeln en svarvspindelstruktur, komplett med en dubbdocka och mittpunkter, vilket gör att svarv- och fräsmaskinen för kompositer fullt ut kan integrera svarvfunktionerna hos en CNC-svarv och borr- och fräsfunktionerna hos en fräsmaskin.