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數(shù)控技術(shù)的高速、高精密化
日期：2010年06月13 來源：沈陽機床集團 關(guān)鍵字：數(shù)控車床
新一代數(shù)控機床(含加工中心)只有通過高速化大幅度縮短切削工時才可能進一步提高其生產(chǎn)率。這與超高速加工特別是高速加工中心的開發(fā)應用緊密相關(guān)。20世紀90年代以來，德、美、日各國爭相開發(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(zhuǎn)速為15 ooO～lo。。00 r／…)、高速且高加／減速度的進給運動部件(快移速度為60～120 n√叫n’切削進給速度高達60 fn／刪n)、高性能數(shù)控和伺服系統(tǒng)“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(shù)水平。隨著超高速切削機理、超硬耐磨長壽命刀具和磨料磨具、大功率高速電主軸、高加／減速度直線電機驅(qū)動進給部件以及高性能控制系統(tǒng)(含監(jiān)控系統(tǒng))和防護裝置等一系列技術(shù)領(lǐng)域中關(guān)鍵技術(shù)的解央，應不失時機地開發(fā)應用新一代高速數(shù)控機床。為了實現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發(fā)展，應用領(lǐng)域進一步擴大。
依靠快速、準確的數(shù)字傳遞技術(shù)對高性能的機床執(zhí)行部件進行精密度、高響應速度的實時處理。由于采用了新型刀具，當分辨率為1 Pm時切削速度在100 m／mln(有的到200Ⅱ一IIlln)以上，分辨率為O．1 Pm時切削速度在24m／…以上；自動換刀速度在1 s以內(nèi)；小線段插補進給速度達到lzⅡ√帆根據(jù)高技率、大批量生產(chǎn)需求和電子驅(qū)動技術(shù)的飛速發(fā)展，高建直線電機的推廣應用，已開發(fā)出一批高速、高效及高速響應的數(shù)控機床。
從精密加工發(fā)展到超嚴密加工(特高精度加工)，是世界各工業(yè)強國致力發(fā)展的方向。其精度已達微米緞，乃至納米級(<10 nm)，其應用范圍日趨廣泛。超精密加工主要包括超精密切削(車、銑)、超精密磨削、超精密磨研拋光以及超精密特種加工(微細電火花加工、微細電解加工和各種復合加工等)。隨著現(xiàn)代科學拄術(shù)的發(fā)展，對超精密加工技術(shù)不斷提出了新的要求。新材料及新零件的出現(xiàn)，更高精度要求的提出等，都需要超精密加工工藝，發(fā)展新型超精密加工機床，完善現(xiàn)代超精密加工技術(shù)，以適應現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展。
現(xiàn)代科學技術(shù)與生產(chǎn)的發(fā)展，對機械加工和測量提出r越來越高的精度要求。加T精密化不只是發(fā)展新技術(shù)的需求，而且也是提高普通機電產(chǎn)品性能質(zhì)量、壽命和可靠性的需要，同時還是減少機械產(chǎn)品裝配的修配工作量，提高裝配效率的需要。故機床的加工精度有提高的趨勢。如近lo年來，普通級數(shù)控機床的加工精度已由原來的!lo腫提高到±5“m和土2 pmI精密級已達±5 pm，最高町達士1 pm以內(nèi)。主軸回轉(zhuǎn)精度為o 02～O 05 Pm、加工圓度為0．1 pm、表面粗糙度R。為O 003岫的超精密機床，已有多種產(chǎn)品在市場上出現(xiàn)。2000年普通加工和精密加工的精度與1980年比，分別提高了4～5倍，定位精度達到微米級、納米級。
效率和質(zhì)量是先進制造技術(shù)的主體。高速、高精密度加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量和檔次．縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術(shù)研究會將其州為五大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學會(cIRP)將其確定為21世紀的中心研究方向之一。如在轎車工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn)30萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是40秒／輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一。在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，由于其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，因此只有在高切削速度和切削力程小的情況下，才托對這些零件進行加工。近來采用對大型整體鍋合金坯料“掏空”的方法來制造機募、機身等大型零件，以替代多個零件通體眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝大型零部件，使構(gòu)件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精度和高柔性的要求。
從EM(Ⅺ001展會情況來看，高速加工中心進給速度可達80叫呲甚至更高，空運行速度可達100 n—mm左右。目前世界上許多汽車廠，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機床。美國【MNN皿公司的H峭№ch機床進給速度最大達60Ⅱ一～．快速為100州m加速度達219，主軸轉(zhuǎn)速已達60 o。0一mm。加工一薄壁飛機零件只用30 r啪，而同樣的零件在一般高速銑床上加工需要3 h，在普通銑床上加工需8 h。德國nM6公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達到1z 000—rrun和1 g。
提高生產(chǎn)率的另一措施就是把非切削時間縮減到最短。主要體現(xiàn)在加快移動速度和縮短換刀時間與工作臺交換時間。各坐標軸快速移動速度已由8～12 n一…提高到18～24 rn，，mm，30～40m／…的機床也穩(wěn)定用于生產(chǎn)。意太利FA s公司s630v型5軸控制的立式加工中心的進給速度最高達到蛆m巾邶，采用直線電動機進給速度達60～120m/min，加速度1 g。在縮短換刀時間和T作臺交換時間方面也取得了較大進展•數(shù)控車床刀架轉(zhuǎn)位時間已從1～3 s減少到0．4～o．6 s。加工中心由于刀庫和換刀結(jié)構(gòu)的改進，使換刀時間從5～lO s減少到l～3 s．如日本大阪機工的一臺臥式加工中心換刀時間為O 6 s。T作臺的交換時間也由12～20 s減少到6～10 s，有的在2 5 s以內(nèi)。
數(shù)控機床長期以來一直采用高速鋼和硬質(zhì)合金的YJ．縣-材料，致使一般切削速度最多只有60～70州刪n。到了20世紀70年代末80年代初期，涂層高速鋼和涂層硬質(zhì)合金刀具材料得到了廣泛應用。由于其耐磨性和熱硬性的提高，因而使切削速度提高到200～300n√nm或更高。近年來陶瓷刀具、聚晶金剛石刀具逐步實用化和普及，使切削速度高達每分鐘數(shù)百至上千米。而采用(刖砂輪用于生產(chǎn)的磨削速度已達到120～250m/min.
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