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高速加工基地的特点和开展

发布时间:2015-05-20 17:36:00 浏览量:569 来源:http://www.duxinli.com

高速加工基地的特点和开展

1、高速主轴

高速主轴是高速加工基地最关键的部件之一。目前主轴转速在20000~40000r/min的加工基地越来越遍及如JASU V-850D加工基地最高转速在20000rpm,一些欧洲的高速加工基地的主轴转速已经达到60000r/min,转速高达100000r/min以上超高速主轴也正在研制开发中。高速加工基地的转速、马力、动态平衡、刚性、锥度孔型及热变形特性等,对高速加工基地的刚性和热稳定性都有相当程度的影响。这样就需求高速加工基地主轴和电机合二为一,制成电主轴,实现无中间环节的直接传动,削减传动部件,具有更高的可靠性。

主轴主轴轴承也是决定主轴寿数和负荷容量的关键部件。为了适向高速切削加工,高速加工基地的主轴设计采用了领先的主轴轴承的光滑、散热技能。目前高速主轴主要采用3种特殊轴承:(1)陶瓷轴承;(2)磁力轴承;(3)空气轴承。主轴轴承光滑对主轴转速的提高起着重要的作用,高速主轴通常采用油空气光滑或喷油光滑。

2、高速进给体系

提高切削进结速度是提升加工功率所必须的。目前高速加工基地的切削进给速度通常为20-40m/min,有的直线电机驱动X、Y轴的立式加工基地超高速定位速度达140m/min,有的高速加工基地进给速度高达208m/min。要实现并准确控制这样高的进给速度,对高速加工基地导轨、滚珠丝杆、伺服体系、工作台结构等提出了新的需求。直线电机的老练应用使高速加工基地在功率、精度和实用性方面翻开了新的一页。直线电机为非接触的直接驱动方式,移动部件少,无扭曲变形问题,采用这种技能,机床制造达到了传统滚珠丝杆所无法达到的水平。直线电机具有高加速度和减速特性,加速度可达2g,为传统驱动设备的10-20倍,进给速度是传统的4-5倍。

3、高速CNC控制体系

高速加工基地需求CNC控制体系具有快速数据处理能力和高的功用化特性,以保证在高速切削(特别是4-5轴坐标联动加工复杂曲面时)仍具有良好的加工功用。高速加工基地须选择传输速度快,CPU运算速度快,预读单节及NURBS功用等适当的CNC控制器,才能发挥高速切削加工的效能。OPEN架构及PC-Based也是开展的一个新潮流。结合PC在通讯及网络上的开展,建立参数资料库体系、CAD/CAM整合模拟体系及标准化电控模组,也是未来开展的新趋势。

高速CNC数控体系的数据处理能力有两个重要指标:一是单个程序段处理时间,为了适应高速,需求单个程序段处理时间要短,为此,需运用32位CPU和64位CPU,并采用多处理器;二是插补精度,为了确保高速下的插补精度,要有前馈和大数目超前程序段处理功用,此外,还可采用NURBS(非线性B样条)插补、回冲加速、平滑插补、钟型加减速等概括控制技能。高速切削加工CNC体系的功用特征包括:(1)加减预插补;(2)前馈控制;(3)精确矢量补偿;(4)最佳拐角减速度。

4、高速切削刀

已开展的刀材料主要有聚晶金刚石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)、硬质含金涂层刀、陶瓷刀等,都能适应铝合金、铸铁、钢和耐热合金的高速切削,其切削水平如下:铝合金2500~5000m/min(Si含量≥12%为500~ 1500m/min),铸铁500~ 1500m/min,钢300~1000m/min,淬硬钢、耐热合金100~400m/min,铁合金90~ 200m/min。有关研究机构正开发新的刀材料,向更高的切削速度开展。

要对刀结构进行动平衡,特别刀柄外伸较长的刀必须进行动平衡,以防止高速引起离心力使抗弯强度和开裂韧性都较低的刀柄或刀片发生开裂,对高速加工基地和操作者带来危险。刀柄体系选择也会影响自动换刀的重复精度和刀切削刚性。目前刀柄体系通常选择7:24锥度的单面夹紧刀柄体系,ISO、CAT、DIN、BT等都属此类,两面定位刀体系有HSK、KM、NC5、BIG-PLUS、WSU、ABSC等。

5、高速加工基地温控体系

高速加工基地的热特性是指高速加工基地结构在其内部热源和外部热源的作用下,发生结构变形和对加工精度影响的特性,为了改善高速加工基地的热特性,通常采用温控循环水(或其他介质)来冷却主轴电机、主轴轴承、直线电机、液压油箱、电气柜,有的甚至冷却主轴箱、横梁、床身等大构件。此外,还可采用低膨胀系数的铸铁来作高速加工基地的主轴箱体,以削减主轴的热伸长和主轴部件的热变形。

为了使高速加工基地正常运行和发挥效能,高速加工基地整体结构上还要设置刀库及换刀设备、冷却体系、温控体系、安全防护与实时监控体系、刀破损监控、刀长度及直径的激光检测设备、光栅尺丈量体系和排屑设备等。

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