加工中心的高速、、高可靠性發(fā)展趨勢

一、高速度、率

眾所周知，機(jī)床向高速化方向發(fā)展，不但可以大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且還可提高零件的表面加工質(zhì)量和精度。是進(jìn)入新世紀(jì)以來國內(nèi)外機(jī)床技術(shù)發(fā)展的重要趨勢。20世紀(jì)90年代以來，歐、美、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國家爭相開發(fā)應(yīng)用新一代高速數(shù)控機(jī)床，加快機(jī)床高速化發(fā)展步伐。高速主軸單元(電主軸，轉(zhuǎn)速15000～100000r/min)、高速且高加/減速度的進(jìn)給運(yùn)動部件(快移速度60～120m/min，切削進(jìn)給速度高達(dá)60m/min)、率的自動換刀裝置、數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)以及數(shù)控工具系統(tǒng)都出現(xiàn)了新的突破，達(dá)到了新的技術(shù)水平。

二、

追求加工中心的，一直是世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國家努力的方向。當(dāng)前，在機(jī)械加工的要求下，普通級數(shù)控機(jī)床的加工精度已由±10μm提高到±5μm；精密級加工中心的加工精度則從±3～5μm提高到±1～1.5μm，甚至更高。

三、高可靠性

隨著數(shù)控機(jī)床應(yīng)用領(lǐng)域的日益普及，數(shù)控機(jī)床的高可靠性已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)制造廠家和數(shù)控機(jī)床制造廠家十分注重和追求的目標(biāo)。數(shù)控機(jī)床也只有首先具有較高的可靠性，才能談得上高速度、率和。這已經(jīng)是眾多的數(shù)控系統(tǒng)制造廠家和高速立式加工中心制造廠家達(dá)成的共識。

加工中心多種誤差控制和補(bǔ)償技術(shù)

一、控制熱變形和振動

為了保證，采用了多種措施來減少加工中心的熱變形和振動。如主軸套筒和前后軸承座恒溫循環(huán)冷卻，油氣潤滑減少軸承發(fā)熱，后軸承使用圓柱滾子軸承，一旦發(fā)生熱變形，主軸就向后伸長，不會影響加工精度；大流量冷卻刀具和工件，減少切削熱產(chǎn)生；床身上兩個螺旋排屑器及時將切屑排出，避免切屑大量堆積引起床身熱變形；機(jī)床對稱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，平衡熱變形等；主軸具有中心內(nèi)冷卻功能，內(nèi)冷壓力為2.2MPa，可滿足進(jìn)行高速切削、小孔加工和深孔加工時對排屑暢通、及時帶走加工熱量的要求。

為了使主軸運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，降低噪聲，減小振動，對主軸采用兩次動平衡，一次是主軸與轉(zhuǎn)子熱裝后，第二次是所有回轉(zhuǎn)零件裝配好后且?guī)缀尉葯z驗(yàn)完畢后。另外，在主軸前后位置設(shè)計(jì)有平衡環(huán)以備在線動平衡用。

二、提高空間位置精度的補(bǔ)償技術(shù)

為了在較高的運(yùn)動速度下，提高加工中心的定位精度和加工精度，特別是定位精度，機(jī)床上安裝了精度為0.003mm的封閉式光柵尺，進(jìn)行全閉環(huán)控制。但機(jī)床的定位精度只能評價機(jī)床在特定位置時的精度，如果遠(yuǎn)離測量面進(jìn)行加工時，加工的位置度會有較大誤差。而傳統(tǒng)的螺距補(bǔ)償只能對特定位置絲杠的螺距誤差進(jìn)行補(bǔ)償，并不能降低整個加工面的位置度誤差。為了盡可能消除加工區(qū)域內(nèi)的位置度誤差，提高機(jī)床的加工精度，增加了空間誤差補(bǔ)償功能。

三、Z軸熱補(bǔ)償技術(shù)

主軸在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，電動機(jī)、軸承及其它運(yùn)動部件會因摩擦、損耗等產(chǎn)生熱量。如果熱量不能及時散發(fā)和排出，則會嚴(yán)重影響機(jī)床精度。因此，對主軸電動機(jī)外套和軸承座外套用通過恒溫油的方式進(jìn)行循環(huán)冷卻，使主軸運(yùn)轉(zhuǎn)過程中絕大部分的熱量隨循環(huán)油帶出機(jī)體，以減小熱變形。但是，再完善的冷卻也仍然會有部分熱量因傳導(dǎo)速度快而不能及時排出，使主軸產(chǎn)生熱變形。為了進(jìn)一步解決主軸這部分熱變形對精度的影響，對主軸向熱變形用軟件補(bǔ)償?shù)霓k法進(jìn)行了補(bǔ)償。補(bǔ)償數(shù)據(jù)是通過實(shí)驗(yàn)獲得的。

數(shù)控加工中心的夾具和刀具選擇

一、數(shù)控加工中心工件的裝夾與定位

在加工中心上，夾具的任務(wù)不僅是夾緊工件，而且還要以各個方向的定位面為參考基準(zhǔn)，確定工件編程的零點(diǎn)。在加工中心上加工的零件一般都比較復(fù)雜。零件在一次裝夾中，既要粗銑、粗鏜，又要精銑、精鏜，需要多種多樣的刀具，這就要求夾具既能承受大切削力，又要滿足定位精度要求。而加工中心的自動換刀（ATC）功能又決定了在加工中不能使用支架、位置檢測及對刀元件。

在加工中心機(jī)床上，要想合理應(yīng)用好夾具，首先要對加工中心的加工特點(diǎn)有比較深刻的理解和掌握，同時還要考慮如下因素：（1）加工零件的精度；（2）批量大??；（3）制造周期；（4）制造成本。

根據(jù)加工中心機(jī)床特點(diǎn)和加工需要，目前常用的夾具結(jié)構(gòu)類型有夾具、組合夾具；可調(diào)整夾具和成組夾具。在選擇時要綜合考慮各種因素，選擇、的夾具形式。

二、數(shù)控加工中心刀具選擇

選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。生產(chǎn)中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平面時，應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀，加工凸臺、凹槽時，選高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時，可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀；對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。

在進(jìn)行自由曲面（模具）加工時，由于球頭刀具的端部切削速度為零，因此，為保證加工精度，切削行距一般采用頂端密距，故球頭常用于曲面的精加工。而具在表面加工質(zhì)量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀，因此，只要在保證不過切的前提下，無論是曲面的粗加工還是精加工，都應(yīng)優(yōu)先選擇。