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五轴高速加工中心的发展现状

更新日期:2007-08-03  作者:  来源:光学精密机械网(ChinaOptic.Com.Cn)收集整理

    从高速加工中心不断创新的过程中可以看出,充分利用当今技术领域里的最新成就,特别是利用驱动技术和控制技术的最新成果,是不断提高加工中心高速性能、动态特性和加工精度的关键。

    电主轴

    高速电主轴是高速加工中心的核心部件。在模具自由曲面和复杂轮廓的加工中,常常采用2~12mm较小直径的立铣刀,而在加工铜或石墨材料的电火花加工用的电极时,要求很高的切削速度,因此,电主轴必须具有很高的转速。目前,加工中心的主轴转速大多在18000~42000r/min,瑞士Mikro的高速加工中心XSM400U/XSM600U其主轴转速已达54000r/min。而对于模具的微细铣削(铣刀直径一般采用0.1~2mm),则需要更高的转速。如德国Kugler公司的五轴高精度铣床,其最高主轴转速达160000r/min(采用空气轴承),这样的高转速,当采用0.3mm直径的铣刀加工钢模时,就可达到150m/min的切削速度。目前,德国Fraunhofer生产技术研究所正在开发转速为300000r/min的空气轴承支撑的主轴。
 
   加工模具时,总是采用很高的转速,而高转速产生的发热,以及切削时可能产生的振动是影响模具加工精度的重要因素。为保证高速电主轴工作的稳定性,在主轴上装有用来测量温度、位移和振动的传感器,以便对电机、轴承和主轴的温升、轴向位移和振动进行监控。由此为高速加工中心的数控系统提供修正数据,以修改主轴转速和进给速度,对加工参数进行优化。当主轴产生轴向位移,则可通过零点修正或轨迹修正来进行补偿。

 直线电机

    目前,模具加工用的高速加工中心或铣床上多数还是采用伺服电机和滚珠丝杠来驱动直线坐标轴,但部分加工中心已采用直线电机,例如德国Röders公司的RXP500DS/RXP800DS型高速铣床和德吉马公司的DMC75V linear型高速加工中心(其轴加速度达2g和快速行程速度达90m/min)。由于这种直线驱动免去了将回转运动转换为直线运动的传动元件,从而可显著提高轴的动态性能、移动速度和加工精度。

    采用直线电机驱动的机床可显著提高生产率。例如在加工电火花加工用的电极时,加工时间要比采用传统高速铣床减少50%。 字串1

    直线电机可以显著提高高速机床的动态性能。由于模具大多数是三维曲面,刀具在加工曲面时,刀具轴要不断进行制动和加速。只有通过较高的轴加速度才能在很高的轨迹速度情况下,在较短的轨迹路径上确保以恒定的每齿进给量跟踪给定的轮廓。如果曲面轮廓的曲率半径愈小,进给速度愈高,那么要求的轴加速度愈高。因此,机床的轴加速度在很大程度上影响到模具的加工精度和刀具的耐用度。

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