高速加工中心的结构特点及优点

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    用于模具加工的高速加工中心,一个普遍的结构特点是采用龙门式框架结构,以此增强机床刚性,且便于充分利用加工区的空间。机床床身的材料则多数采用了聚合物混凝土,由于这种材料具有较好的阻尼性能和较低的热传导率,故有利于提高模具的加工精度。目前,根据坐标轴的配置,五轴加工中心基本上可分为两种结构型式。一种是,三个直线轴(X/Y/Z)用于刀具运动和两个附加旋转轴(A和C)用于工件的回转和摆动的结构型式。这种类型的高速加工中心,如德国R?der公司的RXP500DS/RXP800DS,德国Alzmetall公司的GS1000/5-T,瑞士Mikro的HSM400U/HSM600U和称之为超高速加工中心的XSM400U/XSM600U,以及德国Hermle的C30U/C40U/C50U等。另一种是,五个坐标轴中的一个摆动轴(A)设置在主轴头上的结构型式,通过叉形主轴头实现主轴刀具的摆动,而摆动主轴头也可通过牢固夹紧,使其定位在摆动角度范围内的任意位置上。这种类型的机床如德国德马吉公司的DMC75Vlinear/DMC105Vlinear,Mikro的HPM1850U和德国RolfWisser的高速铣床GAMMA605/1200等。有个别机床有把摆动轴和回转轴均设置在主轴头上,如德国Parat公司的G996V/BSH/5A高速铣削中心和德国Edel公司的五轴或六轴龙门铣床。五轴高速加工中心在价格上要比三轴加工中心高很多,据德马吉DMC75V系列的五轴加工中心与三轴加工中心进行价格比较,五轴要比三轴的价格约高50%。五轴高速加工中心价格虽高,但这种**机床特别适合用来加工几何形状复杂的模具。五轴加工中心在加工较深、较陡的型腔时,可以通过工件或主轴头的附加回转及摆动为立铣刀的加工创造*佳的工艺条件,并避免刀具及刀杆与型腔壁发生碰撞,减小刀具加工时的抖动和刀具破损的危险,从而有利于提高模具的表面质量、加工效率和刀具的耐用度。用户在采购加工中心时,是选用三轴加工中心还是五轴加工中心,应根据模具型腔几何形状的复杂程���和精度等要求来决定。从高速加工中心不断**的过程中可以看出,充分利用当今技术领域里的*新成就,特别是利用驱动技术和控制技术的*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*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。(完)

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