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高速切削技術(shù)
閱讀：2303 發(fā)布時(shí)間：2010-7-1| 高速切削技術(shù) | |
| 雙擊自動滾屏 | 發(fā)布者：admin 發(fā)布時(shí)間：2009-7-21 閱讀：147次 |
1. 機(jī)床主軸 高速機(jī)床的主軸性能是實(shí)現(xiàn)高速切削加工的重要條件。高速切削機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速范圍為10000"100000m/min，主軸功率大于15kW。通過主軸壓縮空氣或冷卻系統(tǒng)控制刀柄和主軸間的軸向間隙不大于0.005mm。還要求主軸具有快速升速、在位置快速準(zhǔn)停的性能（即具有*的角加減速度），因此高速主軸常采用液體靜承式、空氣靜承式、熱壓氮化硅（Si3N4）陶瓷軸承磁懸浮軸承式等結(jié)構(gòu)形式。潤滑多采用油氣潤滑、噴射潤滑等技術(shù)。主軸冷卻一般采用主軸內(nèi)部水冷或氣冷。 2. 高穩(wěn)定性的機(jī)床支撐部件 高速切削機(jī)床的床身等支撐部件應(yīng)具有很好的動、靜剛度，熱剛度和*的阻尼特性。大部分機(jī)床都采用高質(zhì)量、高剛性和高抗張性的灰鑄鐵作為支撐部件材料，有的機(jī)床公司還在底座中添加高阻尼特性的聚合物混凝土，以增加其抗振性和熱穩(wěn)定性，這不但可保證機(jī)床精度穩(wěn)定，也可防止切削時(shí)刀具振顫。采用封閉式床身設(shè)計(jì)，整體鑄造床身，對稱床身結(jié)構(gòu)并配有密布的加強(qiáng)筋等也是提高機(jī)床穩(wěn)定性的重要措施。一些機(jī)床公司的研發(fā)部門在設(shè)計(jì)過程中，還采用模態(tài)分析和有限元結(jié)構(gòu)計(jì)算等，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)，使機(jī)床支撐部件更加穩(wěn)定可靠。 3. 機(jī)床驅(qū)動系統(tǒng) 為滿足模具高速加工的需要，高速加工機(jī)床的驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)具有下列特性： （1） 高的進(jìn)給速度。研究表明，對于小直徑刀具，提高轉(zhuǎn)速和每齒進(jìn)給量有利于降低刀具磨損。目前常用的進(jìn)給速度范圍為20"30m/min，如采用大導(dǎo)程滾珠絲杠傳動，進(jìn)給速度可達(dá)60m/min；采用直線電機(jī)則可使進(jìn)給速度達(dá)到120m/min。 （2）高的加速度。對三維復(fù)雜曲面廓形的高速加工要求驅(qū)動系統(tǒng)具有良好的加速度特性，要求提供高速進(jìn)給的驅(qū)動器（快進(jìn)速度約40m/min，3D輪廓加工速度為10m/min），能夠提供0.4m/s2到10m/s2的加速度和減速度。 機(jī)床制造商大多采用全閉環(huán)位置伺服控制的小導(dǎo)程、大尺寸、高質(zhì)量的滾珠絲杠或大導(dǎo)程多頭絲杠。隨著電機(jī)技術(shù)的發(fā)展，*的直線電動機(jī)已經(jīng)問世，并成功應(yīng)用于CNC機(jī)床。*的直線電動機(jī)驅(qū)動使CNC機(jī)床不再有質(zhì)量慣性、超前、滯后和振動等問題，加快了伺服響應(yīng)速度，提高了伺服控制精度和機(jī)床加工精度。 4. 數(shù)控系統(tǒng) *的數(shù)控系統(tǒng)是保證模具復(fù)雜曲面高速加工質(zhì)量和效率的關(guān)鍵因素，模具高速切削加工對數(shù)控系統(tǒng)的基本要求為： （1） 高速的數(shù)字控制回路（Digital control loop），包括：32位或64位并行處理器及1.5Gb以上的硬盤；極短的直線電機(jī)采樣時(shí)間。 （2）速度和加速度的前饋控制（Feed forward control）；數(shù)字驅(qū)動系統(tǒng)的爬行控制（Jerk control）。 （3） *的插補(bǔ)方法（ 基于NURBS的樣條插補(bǔ)），以獲得良好的表面質(zhì)量、的尺寸和高的幾何精度。 （4）預(yù)處理（Look-ahead）功能。要求具有大容量緩沖寄存器，可預(yù)先閱讀和檢查多個(gè)程序段（如DMG機(jī)床可多達(dá)500個(gè)程序段，Simens系統(tǒng)可達(dá)1000"2000個(gè)程序段），以便在被加工表面形狀（曲率）發(fā)生變化時(shí)可及時(shí)采取改變進(jìn)給速度等措施以避免過切等。 （5）誤差補(bǔ)償功能，包括因直線電機(jī)、主軸等發(fā)熱導(dǎo)致的熱誤差補(bǔ)償、象限誤差補(bǔ)償、測量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償?shù)裙δ堋?此外，模具高速切削加工對數(shù)據(jù)傳輸速度的要求也很高。 （6） 傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口， 如RS232串行口的傳輸速度為19.2kb，而許多*的加工中心均已采用以太局域網(wǎng)（Ethernet）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，速度可達(dá)200kb。 5. 冷卻潤滑 高速加工采用帶涂層的硬質(zhì)合金刀具，在高速、高溫的情況下不用切削液，切削效率更高。這是因?yàn)椋恒娤髦鬏S高速旋轉(zhuǎn)，切削液若要達(dá)到切削區(qū)，首先要克服極大的離心力；即使它克服了離心力進(jìn)入切削區(qū)，也可能由于切削區(qū)的高溫而立即蒸發(fā)，冷卻效果很小甚至沒有；同時(shí)切削液會使刀具刃部的溫度激烈變化，容易導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生，所以要采用油/氣冷卻潤滑的干式切削方式。這種方式可以用高壓氣體迅速吹走切削區(qū)產(chǎn)生的切削，從而將大量的切削熱帶走，同時(shí)經(jīng)霧化的潤滑油可以在刀具刃部和工件表面形成一層極薄的微觀保護(hù)膜，可有效地延長刀具壽命并提高零件的表面質(zhì)量。 | |