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量和精度。是進入新世紀以來國內外機床技術發(fā)展的重要趨勢。20世紀90年代以來，歐、美、日等工業(yè)發(fā)達國家爭相開發(fā)應用新一代高速數(shù)控機床，加快機床高速化發(fā)展步伐。高速主軸單元(電主軸，轉速15000～100000r/min)、高速且高加/減速度的進給運動部件(快移速度60～120m/min，切削進給速度高達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，達到了新的技術水平。

二、

追求加工中心的，一直是世界各工業(yè)發(fā)達國家努力的方向。當前，在機械加工的要求下，普通級數(shù)控機床的加工精度已由±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)控機床應用領域的日益普及，數(shù)控機床的高可靠性已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)制造廠家和數(shù)控機床制造廠家十分注重和追求的目標。數(shù)控機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成的共識。

加工中心進給伺服系統(tǒng)導軌的選擇

要實現(xiàn)高速切削，沒有達到7.62~11.43m/min的進給速度就無法配合高速運動的主軸，而普通機床運用的滑動導軌雖然有著結構上簡單，工藝加工容易，便于保證剛度的特點，但是在要求高進給速度的時候，摩擦因數(shù)大和磨損快的缺點就被無限放大了，這將造成使用壽命短和低速爬行這樣嚴重影響精度的問題。為了解決這些問題就必須使用滾動導軌。在相互配合的兩個導軌平面內放置滾動體，使得原先是滑動摩擦的導軌轉為滾動摩擦，這將把摩擦因數(shù)下降到只有原來的1/20，這樣的導軌就是滾動導軌。滾動導軌特點就是摩擦因素小了，一般是（0.0025~0.005），而且靜摩擦因素和動摩擦因素相差不大，因為這樣滾動導軌的運動靈敏度高，發(fā)熱小，精度保持性好，重載低速時的運動也很平穩(wěn)，沒有爬行現(xiàn)象，對于移動精度要求高和定位精度要求高的加工中心來說是必不可少的。而且滾動導軌安裝和潤滑都很簡單，維護起來也很方便，所以對于高精密的高速加工中心，使用滾動導軌是必然的。為了保證傳動的，以及為了保證導向的，必須確保從動側的滾動滑軌與基準側的滾動滑軌的平行度，所以要加上固定臺階和固定螺釘。

怎樣選擇合適的加工中心

首先要明確準備加工的對象。一般來說，具備下列特點的零件適合在加工：多工序集約型工件指在一個工件上需要用許多把刀具進行加工。定位繁瑣的工件例如有一定位孔距精度要求的多孔加工，利用機床定位精度高的特點，很方便實施。重復生產(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，易于實現(xiàn)成組加工(GT)工藝的零件。復雜形狀的零件模具、航空零件等復雜形狀工件，能借助自動程序編制技術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工作臺，對箱體零件進行多面加工，如主軸箱體、泵體、閥體、內燃機缸體等。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，如內燃機車缸體、加工中心立柱、床身、印刷墻板機等。

機床規(guī)格的選定根據(jù)確定的加工工件的大小尺寸，相應確定所需機床的工作臺尺寸和三個直線坐標系的行程。工作臺尺寸應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行程內，此外還要考慮換刀空間和各坐標干涉區(qū)的限制。

機床精度的選定加工中心的精度分類為普通型和精密型，其主要精度項目見下表：加工中心主要精度項目精度項目普通型(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，確定工件編程的零點。在加工中心上加工的零件一般都比較復雜。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。

在加工中心機床上，要想合理應用好夾具，首先要對加工中心的加工特點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)加工中心機床特點和加工需要，目前常用的夾具結構類型有夾具、組合夾具；可調整夾具和成組夾具。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。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，應選硬質合金刀片銑刀，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，都應優(yōu)先選擇。