高速加工中心的特点和发展

高速加工中心的特点和发展

现如今我国也正在加快发展高速加工中心的生产和研究应用,据初步统计,最近几年进口高速加工中心高达数亿美元,已是我国许多产业部门的进口热点,今天笔者就来为您介绍高速加工中心的特点和发展:

立式数控加工中心高速主轴

高速主轴是高速加工中心最要害的部件之一。目前主轴转速在20000～40000r/min的加工中心越来越普及,一些欧洲的高速加工中心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。高速加工中心的转速、马力、动态平衡、刚性、锥度孔型及热变形特性等,对高速加工中心的刚性和热稳定性都有相当程度的影响。这样就要求高速加工中心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,减少传动部件,具有更高的可靠性。

主轴主轴轴承也是决定主轴寿命和负荷容量的要害部件。为了适向高速切削加工,高速加工中心的主轴设计采用了先进的主轴轴承的润滑、散热技术。目前高速主轴主要采用3种非凡轴承:(1)陶瓷轴承;(2)磁力轴承;(3)空气轴承。主轴轴承润滑对主轴转速的提高起着重要。

高速进给系统，立式数控加工中心

提高切削进结速度是提升加工效率所必须的。目前高速加工中心的切削进给速度一般为20-40m/min,有的直线电机驱动X、Y轴的立式加工中心超高速定位速度达140m/min,有的高速加工中心进给速度高达208m/min。要实现并准确控制这样高的进给速度,对高速加工中心导轨、滚珠丝杆、伺服系统、工作台结构等提出了新的要求。直线电机的成熟应用使高速加工中心在效率、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,采用这种技术,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,立式数控加工中心为传统驱动装置的10-20倍,进给速度是传统的4-5倍。

高速CNC控制系统

高速加工中心要求CNC控制系统具有快速数据处理能力和高的功能化特性,以保证在高速切削(非凡是4-5轴坐标联动加工复杂曲面时)仍具有良好的加工性能。高速加工中心须选择传输速度快,CPU运算速度快,预读单节及NURBS功能等适当的CNC控制器,才能发挥高速切削加工的效能。OPEN架构及PC-Based也是发展的一个新潮流。结合PC在通讯及网络上的发展,建立参数资料库系统、CAD/CAM整合模拟系统及标准化电控模组,也是未来发展的新趋势。

高速CNC数控系统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,要求单个程序段处理时间要短,为此,需使用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能,此外,还可采用NURBS(非线性B样条)插补、回冲加速、平滑插补、立式数控加工中心、钟型加减速等轮廓控制技术。

立式数控加工中心高速切削加工CNC系统的功能特征包括:(1)加减预插补;(2)前馈控制;(3)精确矢量补偿;(4)拐角减速度。