文档介绍：模具高速铣削加工技术|第1
二、高速铣削加工机床
高速切削技术是切削加工技术的主要发展方向之一,它随着C技术、微电子技术、新材料和新结构等基础技术的发展而迈上更高的台阶。由于模具加工的特殊性以及高速加工技术的自身特点,对模具高速加工的相关技术及工艺系统(加工机床、数控系统、刀具等)提出了比传统模具加工更高的要求。
1. 高稳定性的机床支撑部件
高速切削机床的床身等支撑部件应具有很好的动、静刚度,热刚度和最佳的阻尼特性。大部分机床都采用高质量、高刚性和高抗张性的灰铸铁作为支撑部件材料,有的机床公司还在底座中添加高阻尼特性的聚合物混凝土,以增加其抗振性和热稳定性,这不但可保证机床精度稳定,也可防止切削时刀具振颤。采用封闭式床身设计,整体铸造床身,对称床身结构并配有密布的加强筋等也是提高机床稳定性的重要措施。一些机床公司的研发部门在设计过程中,还采用模态分析和有限元结构计算等,优化了结构,使机床支撑部件更加稳定可靠。
2. 机床主轴
高速机床的主轴性能是实现高速切削加工的重要条件。高速切削机床主轴的转速范围为10000~100000m/min,主轴功率大于15km。还要求主轴具有快速升速、在指定位置快速准停的性能(即具有极高的角加减速度),因此高速主轴常采用液体静压轴承式、空气静压轴承式、热压氮化硅(Si3N4)陶瓷轴承磁悬浮轴承式等结构形式。润滑多采用油气润滑、喷射润滑等技术。主轴冷却一般采用主轴内部水冷或气冷。
3. 机床驱动系统
为满足模具高速加工的需要,高速加工机床的驱动系统应具有下列特性:
(1) 高的进给速度。研究表明,对于小直径刀具,提高转速和每齿进给量有利于降低刀具磨损。目前常用的进给速度范围为20~30m/min,如采用大导程滚珠丝杠传动,进给速度可达60m/min;采用直线电机则可使进给速度达到120m/min。
(2)高的加速度。对三维复杂曲面廓形的高速加工要求驱动系统具有良好的加速度特性,要求提供高速进给的驱动器(快进速度约40m/min,3D轮廓加工速度为10m/min),。
机床制造商大多采用全闭环位置伺服控制的小导程、大尺寸、高质量的滚珠丝杠或大导程多头丝杠。随着电机技术的发展,先进的直线电动机已经问世,并成功应用于C机床。先进的直线电动机驱动使C机床不再有质量惯性、超前、滞后和振动等问题,加快了伺服响应速度,提高了伺服控制精度和机床加工精度。
4. 数控系统
先进的数控系统是保证模具复杂曲面高速加工质量和效率的关键因素,模具高速切削加工对数控系统的基本要求为:
(1) 高速的数字控制回路(Digital control loop),包括:;极短的直线电机采样时间。
(2)速度和加速度的前馈控制(Feed forens系统可达1000~2000个程序段),以便在被加工表面形状(曲率)发生变化时可及时采取改变进给速度等措施以避免过切等。
(5)误差补偿功能,包括因直线电机、主轴等发热导致的热误差补偿、象限误差补偿、测量系统误差补偿等功能。此外,模具高速切削加工对数据传输速度的要求也很高。
(6) 传统的数据接口, ,而许