加工中心的高速、、高可靠性發(fā)展趨勢(shì)

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(lái)國(guó)內(nèi)外機(jī)床技術(shù)發(fā)展的重要趨勢(shì)。20世紀(jì)90年代以來(lái)，歐、美、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家爭(zhēng)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(dòng)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(dòng)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(guó)家努力的方向。當(dāng)前，在機(jī)械加工的要求下，普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由±10μm提高到±5μm；精密級(jí)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(shí)。

加工中心進(jìn)給伺服系統(tǒng)導(dǎo)軌的選擇

要實(shí)現(xiàn)高速切削，沒有達(dá)到7.62~11.43m/min的進(jìn)給速度就無(wú)法配合高速運(yùn)動(dòng)的主軸，而普通機(jī)床運(yùn)用的滑動(dòng)導(dǎo)軌雖然有著結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單，工藝加工容易，便于保證剛度的特點(diǎn)，但是在要求高進(jìn)給速度的時(shí)候，摩擦因數(shù)大和磨損快的缺點(diǎn)就被無(wú)限放大了，這將造成使用壽命短和低速爬行這樣嚴(yán)重影響精度的問題。為了解決這些問題就必須使用滾動(dòng)導(dǎo)軌。在相互配合的兩個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)放置滾動(dòng)體，使得原先是滑動(dòng)摩擦的導(dǎo)軌轉(zhuǎn)為滾動(dòng)摩擦，這將把摩擦因數(shù)下降到只有原來(lái)的1/20，這樣的導(dǎo)軌就是滾動(dòng)導(dǎo)軌。滾動(dòng)導(dǎo)軌特點(diǎn)就是摩擦因素小了，一般是（0.0025~0.005），而且靜摩擦因素和動(dòng)摩擦因素相差不大，因?yàn)檫@樣滾動(dòng)導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)靈敏度高，發(fā)熱小，精度保持性好，重載低速時(shí)的運(yùn)動(dòng)也很平穩(wěn)，沒有爬行現(xiàn)象，對(duì)于移動(dòng)精度要求高和定位精度要求高的加工中心來(lái)說(shuō)是必不可少的。而且滾動(dòng)導(dǎo)軌安裝和潤(rùn)滑都很簡(jiǎn)單，維護(hù)起來(lái)也很方便，所以對(duì)于高精密的高速加工中心，使用滾動(dòng)導(dǎo)軌是必然的。為了保證傳動(dòng)的，以及為了保證導(dǎo)向的，必須確保從動(dòng)側(cè)的滾動(dòng)滑軌與基準(zhǔn)側(cè)的滾動(dòng)滑軌的平行度，所以要加上固定臺(tái)階和固定螺釘。

怎樣選擇合適的加工中心

首先要明確準(zhǔn)備加工的對(duì)象。一般來(lái)說(shuō)，具備下列特點(diǎn)的零件適合在加工：多工序集約型工件指在一個(gè)工件上需要用許多把刀具進(jìn)行加工。定位繁瑣的工件例如有一定位孔距精度要求的多孔加工，利用機(jī)床定位精度高的特點(diǎn)，很方便實(shí)施。重復(fù)生產(chǎn)型的工件適合加工單件小批量生產(chǎn)。小批量指在1-100件，每批數(shù)量不多，但又需要重復(fù)生產(chǎn)。

另外，即使工件形狀尺寸不同，但又是相似工件，易于實(shí)現(xiàn)成組加工(GT)工藝的零件。復(fù)雜形狀的零件模具、航空零件等復(fù)雜形狀工件，能借助自動(dòng)程序編制技術(shù)在加工中心上加工各種異形零件。箱體類、板類零件在臥式加工中心上利用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，對(duì)箱體零件進(jìn)行多面加工，如主軸箱體、泵體、閥體、內(nèi)燃機(jī)缸體等。如果連頂面也要一次裝夾中加工，可選用五面體加工中心。立式加工中心適合加工箱蓋缸蓋、平面凸輪等。加工中心用于加工大型箱體、板類零件，如內(nèi)燃機(jī)車缸體、加工中心立柱、床身、印刷墻板機(jī)等。

機(jī)床規(guī)格的選定根據(jù)確定的加工工件的大小尺寸，相應(yīng)確定所需機(jī)床的工作臺(tái)尺寸和三個(gè)直線坐標(biāo)系的行程。工作臺(tái)尺寸應(yīng)保證工件在其上面能順利裝夾工件，加工尺寸則必須在各坐標(biāo)行程內(nèi)，此外還要考慮換刀空間和各坐標(biāo)干涉區(qū)的限制。

機(jī)床精度的選定加工中心的精度分類為普通型和精密型，其主要精度項(xiàng)目見下表：加工中心主要精度項(xiàng)目精度項(xiàng)目普通型(mm)精密型(mm)直線定位精度±0.01/全程±0.005/全程重復(fù)定位精度±0.006±0.002。

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(gè)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(dòng)換刀（ATC）功能又決定了在加工中不能使用支架、位置檢測(cè)及對(duì)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(duì)加工中心的加工特點(diǎn)有比較深刻的理解和掌握，同時(shí)還要考慮如下因素：（1）加工零件的精度；（2）批量大小；（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(shí)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(shí)，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(shí)，應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀，加工凸臺(tái)、凹槽時(shí)，選高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時(shí)，可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀；對(duì)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(shí)，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(wú)論是曲面的粗加工還是精加工，都應(yīng)優(yōu)先選擇。