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精密車削加工型材加工中心配置及要求
精密車削加工型材加工中心與普通型鋼加工中心對(duì)比區(qū)別還是很多的,比如說(shuō)主軸、刀庫(kù)、刀具、數(shù)控系統(tǒng)等等,主要在于主軸轉(zhuǎn)速和切削進(jìn)給。一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的高速cnc加工中心必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的高速cnc加工中心要求。
一、高速cnc加工中心對(duì)主軸的要求
精密車削加工型材加工中心的高速主軸應(yīng)具有精密度高、剛性好、運(yùn)行平穩(wěn)和熱變形小等特點(diǎn)。精密車削加工型材加工中心比較普及的主軸有這么幾種形式:皮帶式、齒輪式、直結(jié)式和電主軸。精密車削加工型材加工中心可以使用直結(jié)式主軸和電主軸,其余的主軸基本上達(dá)不到高速cnc加工中心的基本轉(zhuǎn)速要求。高速cnc加工中心主軸轉(zhuǎn)速最低不能低于10000rpm,這么高的轉(zhuǎn)速基本上只有直結(jié)式主軸和電主軸才能達(dá)到。
直結(jié)式主軸最大轉(zhuǎn)速?zèng)]電主軸高,在國(guó)外,有的高速cnc加工中心廠家已經(jīng)研發(fā)出精密車削加工型材加工中心,那種精密車削加工型材加工中心主軸轉(zhuǎn)速破十萬(wàn)是非常簡(jiǎn)單的事,但是我們都知道,主軸轉(zhuǎn)速越高,切削力度越不足,所以直結(jié)式主軸的切削力遠(yuǎn)比電主軸更好。
二、精密車削加工型材加工中心切削進(jìn)給
數(shù)控機(jī)床中,可以說(shuō)提高機(jī)床切削進(jìn)給就相當(dāng)于提升加工效率。精密車削加工型材加工中心更是如此,精密車削加工型材加工中心切削進(jìn)給一般在20-40m/min,當(dāng)然切削進(jìn)給更快的也不是沒(méi)有,蘇州高瑞數(shù)控的幾款精密車削加工型材加工中心切削進(jìn)給就超過(guò)了40m/min。
直線電機(jī)的成熟使用讓高速cnc加工中心有了質(zhì)的飛躍,在加工效率和加工精度都有全方位的提高。直線電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式為非接觸的直接驅(qū)動(dòng)方式,移動(dòng)部件少,無(wú)扭曲變形問(wèn)題,采用這種技術(shù),機(jī)床制造達(dá)到了傳統(tǒng)滾珠絲桿所無(wú)法達(dá)到的水平。直線電機(jī)具有高加速度和減速特性,加速度可達(dá)2g,為傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置的10-20倍,進(jìn)給速度是傳統(tǒng)的4-5倍。
三、精密車削加工型材加工中心數(shù)控系統(tǒng)
精密車削加工型材加工中心的數(shù)控系統(tǒng)比一般的加工中心數(shù)控系統(tǒng)要求要更高一些。精密車削加工型材加工中心的數(shù)控系統(tǒng)必須有更快的數(shù)據(jù)處理能力和更高的功能化特性。而四軸或五軸的精密車削加工型材加工中心更是對(duì)如此。優(yōu)先選擇32位或64為處理器的數(shù)控系統(tǒng),這兩種數(shù)控系統(tǒng)非常之強(qiáng),是普通的數(shù)控系統(tǒng)無(wú)法媲美的。
四、精密車削加工型材加工中心刀具
精密車削加工型材加工中心刀具并不是說(shuō)刀具的類型,而是精密車削加工型材加工中心的刀具材質(zhì)。精密車削加工型材加工中心常用的刀具材質(zhì)有聚晶金剛石、立方氮化硼、硬質(zhì)含涂層刀具。好的刀具可以使切削速度向更高的高度發(fā)展。
要對(duì)刀具結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)平衡,特別刀柄外伸較長(zhǎng)的刀具必須進(jìn)行動(dòng)平衡,以防止高速引起離心力使抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性都較低的刀柄或刀片發(fā)生斷裂,對(duì)精密車削加工型材加工中心和操作者帶來(lái)危險(xiǎn)。刀柄系統(tǒng)選擇也會(huì)影響自動(dòng)換刀的重復(fù)精度和刀具切削剛性。目前刀柄系統(tǒng)一般選擇7:24錐度的單面夾緊刀柄系統(tǒng)。
五、精密車削加工的數(shù)控編程
精密車削加工的數(shù)控編程不同于普通加工的數(shù)控編程。在高速加工中,由于進(jìn)給速度和加工速度很快,編程員必須能夠預(yù)見到切削刀具是怎樣切入工件中去的。加工時(shí)除了使用小的進(jìn)給量和淺的切削深度外,編制NC代碼時(shí)盡量避免加工方向的突然改變也是非常重要的,因?yàn)檫M(jìn)給方向的突然變化不僅會(huì)使切削速度降低,而且還有可能產(chǎn)生“爬行”現(xiàn)象,這會(huì)降低加工表面質(zhì)量,甚至還會(huì)產(chǎn)生過(guò)切或殘留、刀具損壞乃至主軸損壞的現(xiàn)象,特別是在三維輪廊加工過(guò)程中,將復(fù)雜型面或拐角部分單獨(dú)加工會(huì)比用“之”字形加工法、直線法或其他一些通用加工方法來(lái)一次加工出所有面更有利一些。
精密車削加工時(shí),建議刀具緩慢切入工件,同時(shí)盡量避免刀具切出后又重新切入工件,因此,從一個(gè)切削層緩慢地進(jìn)入另一個(gè)切削層比切出后再突然進(jìn)入要好,其次,盡可能地保持一個(gè)穩(wěn)定的切削參數(shù),包括保持切削厚度、進(jìn)給量和切削線速度的一致性,當(dāng)遇到某處切削深度有可能增加時(shí),應(yīng)降低進(jìn)給速度,因?yàn)樨?fù)載的變化會(huì)引起刀具的偏斜,從而降低加工精度、表面質(zhì)量和縮短刀具壽命。故在很多情況下,有必要對(duì)工作輪廊的某些復(fù)雜部分進(jìn)行預(yù)處理,以使高速運(yùn)行的精加工小直徑刀具不會(huì)因?yàn)榍暗拦ば蚴褂玫妮^大直徑刀具而留下的“加工殘余”而導(dǎo)致切削負(fù)載的突然加大。目前一些CAM軟件具有“加工殘余分析”的功能,這一功能使得CAM系統(tǒng)準(zhǔn)確地知道每次切削后加工殘余的位置所在,這是保持刀具負(fù)載不變的關(guān)鍵,而這一關(guān)鍵對(duì)高速加工的成功實(shí)現(xiàn)又是至關(guān)重要的。
總之,刀具路徑越簡(jiǎn)單越好,這樣,加工過(guò)程更有可能達(dá)到最大進(jìn)給速度,而不必由于密集的數(shù)據(jù)點(diǎn)簇和加工方向的突然改變而減速。在“之”字形切削路徑中,用“弧線”(或類似弧形線段)來(lái)連接相鄰的兩個(gè)直線段,將有利于減少加/減速程序的頻繁調(diào)用和轉(zhuǎn)換次數(shù)。
在精密車削加工中,無(wú)論從加工精度還是從加工安全性來(lái)說(shuō),CAM系統(tǒng)的自動(dòng)過(guò)切(殘余)保持功能是必不可少的。因?yàn)檫^(guò)切(殘留)對(duì)工件的損壞是不可修復(fù)的。而它對(duì)刀具的破壞亦是災(zāi)難性的,這就要求被加工幾何表面建立一個(gè)精確而連續(xù)的數(shù)字模型以及有一個(gè)高效的刀具路徑生成算法來(lái)保證加工輪廓的完整性。其次,CAM系統(tǒng)對(duì)刀具路徑的驗(yàn)證能力亦是非常重要的,這一方面可以允許程序員在把加工代碼送到車間之前驗(yàn)證程序編制的正確性,另一方面還可以對(duì)程序進(jìn)行優(yōu)化,根據(jù)不同加工路徑自動(dòng)地調(diào)節(jié)進(jìn)給速度以始終保持最大安全進(jìn)給速度。