轴控制的高速加工中心

作者：信息来源:info.mt.hc360.com 2006-4-2

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以往对飞机、涡轮机、水轮机和各类模具中具有高附加价值的复杂形状零部个，都采用多道工序和多台机床进行加工。这样有仅加工周期长，还由于多次装夹而难以达到高精度。牌价推出加工中心之后，在一次装夹中可以对坯料的五个面进行平面、曲面、钻孔和铰孔等多种加工，从而缩短了加工周期和提高了加工精度。现在则要进一步扩展...

超高速进给和加减速装置

这是一种采用高精度导准滚珠丝杠两条螺纹的结构，使其成为具有跟踪高加速度刚性和较少惯性的适用于高速加工中心使用的新型进给装置。再加上新开发的小惯性输出的伺服电动机和机床本体的高刚性结构，形成进给速度达到每分钟60m和1G加速度的高速进给驱动加工中心。

另外还开发了一种工作台进给系统。它是在X轴和Y轴之外附加一根U轴的独特交叉式进给驱动系统，其中的U轴位于工作台下，可驱动工作台作平行于X轴的移动。所使用的高精度导准滚珠丝杠则具有进给速度每分钟100m和2G以上加速度的特性。用线性电动机驱动的方式，主要是着眼于提高进给驱动系统的高速加减速特性。现在有些加工中心已采用这种方式驱动。

对用于模具加工的加工中心来说，还要解决热变位的问题。这很可能是今后的一个重要研究课题。

超高切削刀具

在研究超高速切削时，从动态平衡特性和切刃刚性出发开发了负前角超高速型立铣刀，现在已由各刀具制造厂生产并推向市场。今后则还将解决以下各种问题：

1、要使刀头刃尖的跳动极小：对立铣刀等刀具的使用寿命产生很大影响的因素之一是刀头刃尖的跳动，为此必须使这种跳动极小。此外，刀头刃尖的跳动还与加工面的表面精度有关，如果跳动稍大就不可能获得粗糙度良好的加工面。特别是在进行高速、高精度加工的立铣刀在L/D=3的条件下，理想的刀头刃尖跳动值应少5um。

2、刀具的高刚性、高效率设计：在适合使用立铣刀等高速回转加工的场合，在设计上应确保刀具的刃长达到最短、多刃和最大断面积，那就可以充分发挥这种刀具的高精度，高效率切削加工特性。

3、将刀具设计成适合于作CNC切削加工：在设计刀具进应考虑只需要使用很少种类刀具就可以作多种复合加工。即昼使一把刀具具有多种功能。例如用一把刀具可完成总沉坑、钻孔和切削内螺纹等功能，这样便可提高工作效率。

4、将刀具设计成便于供给冷却液的形状：主要是关于钻头，通常在钻孔时，难以向孔中供给冷却液。现在在钻头中心开设一通孔，从此孔中供给冷却液。这样便可以将冷却液直接送到切削部优质产品，因而延长了钻头的使用寿命，在向外排出冷却液时还可以帮助排出切屑。目前为了适应环境保护的要求而使用冷却空气和雾状冷却剂，要求新设计的刀具形状也有助于供给这两种冷却媒体。

5、将刀具设计成适合于高速回转的可调换刀头型式：这种可调换刀头刀具的本体通常用铝合金等轻型材料制造，这样在高速回转时可以降低离心力。预计这种刀具今后将在达到最高转速条件下使用

6、选择适用的刀具材料：应选择高温硬度特很好和工作状态很稳定的刀具材料，例如具有高密度涂层的硬质合金涂膜和金属陶瓷涂膜。

7、充分发挥立方氮化硼的作用：立方氮化硼材料具有良好的切削性能，所以应确立用立方氮化硼烧结体刀具的高效率、高精度的加工技术。

8、开发小直径立方氮化硼刀具：为了发挥立方氮化硼的良好特性，所以开发小直径立方氮化硼烧结体刀具，如直角形立铣刀、球头立铣刀和铰刀等。

适合于超高速的刀具夹持器

随着高速、高精度切削技术的不断进步，刀具夹持器也将发生较大的变化以作配合。

在目前不断向超高速回转方向发展的条件下，将要研究和开发加工中心主轴与刀具夹持器的新型连接方法。在转速超过每分钟3万转的高速加工中心中，采用主轴内藏式刀具夹持器效果理想。现在这种夹持器已投入实际使用，令用户可以充分发挥小直径切削刀具的性能。

快速调换刀具技术应按照使用目的来选择相适应的方式。从目前状况来看，插入式弹簧夹头具有较高的刚性，且跳动也很小，是可取的一个选择。

由实验得知，在同样的切削条件下，使用带有O形圈的刀具防振夹持器可以获得良好的加工面粗糙度，因为这种夹持器可以有效地吸收切削加工时年产生的振动，从而减少了刀具刃尖的跳动。不带O形圈的刀具防振夹持器的效果稍差，用常规刀具夹持器的加工面粗糙度最差。

还有一种是热套方式的刀具夹持器。这种夹持器在减少刀具刃法跳动和保持刀具刚性方面都具有良好的效果。但用这种夹持方式加工带台皆的工作时，由于夹持器的直径较大而接近性较差。随着加工速度不断提高，预计今后还将一切出各种新型的夹持刀具的方式。