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高速加工中心的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
日期：2009年08月13 來(lái)源：本站原創(chuàng) 關(guān)鍵字：加工中心
對(duì)高速加工中心機(jī)床性能的要求：
1.高的主軸轉(zhuǎn)速，一般在每分8000轉(zhuǎn)以上；（按機(jī)床規(guī)格的大小而不同）
2.高的進(jìn)給速度，一般在每分15米以上；
3.快的移動(dòng)速度，一般在每分55米以上（按機(jī)床規(guī)格的大小而不同）；
4.高的加（減）速度，一般在0.5g-1.5g以上（按機(jī)床規(guī)格的大小而不同）；
5.微米級(jí)的加工精度；
6.高的靜、動(dòng)態(tài)剛度和輕量化的移動(dòng)部件。
按照上述要求，臥式高速加工中心在結(jié)構(gòu)上有以下特點(diǎn)：
主軸一般采用電主軸，電主軸具有結(jié)構(gòu)緊湊、精密、轉(zhuǎn)速高的特點(diǎn)。
三座標(biāo)的結(jié)構(gòu)有少數(shù)機(jī)床采用動(dòng)柱式結(jié)構(gòu)，其余大多數(shù)則采用“箱中箱”式結(jié)構(gòu)。“箱中箱”式結(jié)構(gòu)是幾種形式中速度和加速度水平最高的。
一般移動(dòng)速度在50m/min以下的加工中心大都采用新設(shè)計(jì)的立柱移動(dòng)式結(jié)構(gòu)，配上外置Z軸或者外置X軸，則機(jī)床制造上非常簡(jiǎn)單，工藝性好，因而成本低，是一種比較經(jīng)濟(jì)的高速加工中心。
由于動(dòng)柱式加工中心立柱本身是一種懸臂梁結(jié)構(gòu)，切削力產(chǎn)生的顛覆力矩將使立柱產(chǎn)生變形和位移，影響機(jī)床的精度，所以立柱一般設(shè)計(jì)得較重，當(dāng)驅(qū)動(dòng)立柱移動(dòng)時(shí)較高的立柱將因頭重腳輕而不適合較高的速度和加速度，因此高速移動(dòng)的立柱一般不宜太高因而影響上下移動(dòng)的行程。
為了減小切削力產(chǎn)生的顛覆力矩，機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)常把立柱后導(dǎo)軌加高，與前導(dǎo)軌不在一個(gè)平面上，但是后導(dǎo)軌因空間限制不能提得太高，太高將與主軸電機(jī)相干涉。當(dāng)把后導(dǎo)軌提到立柱上端問(wèn)題得到解決，這樣就產(chǎn)生了框架式結(jié)構(gòu)，原來(lái)的立柱變成了有著上下導(dǎo)軌的滑架。加上前面支撐主軸滑枕的框架合在一起形成了今天流行的“箱中箱”結(jié)構(gòu)。所以它上下兩個(gè)導(dǎo)軌支撐的滑架就相當(dāng)于動(dòng)柱式機(jī)床的立柱，這樣這個(gè)立柱就由懸臂梁結(jié)構(gòu)變成具有兩端支撐的簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)。簡(jiǎn)支梁的最大變形點(diǎn)在中間，同等條件下它的最大變形僅有懸臂梁的十六分之一。這樣這個(gè)滑架就可以在不影響剛性的情況下做得比較輕，為高速度和高加速度提供了條件，這就是“箱中箱”結(jié)構(gòu)得以流行的主要原因。
線性伺服進(jìn)給驅(qū)動(dòng)采用直線電機(jī)已很普遍，但更多的還是采用旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)加滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)。伺服電機(jī)加滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)雖然在速度和加速度等方面不如直線電機(jī)，但經(jīng)濟(jì)節(jié)能，也非常可靠，因此被廣泛采用。
一些公司也在采用直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，如SPECHT500L移動(dòng)速度達(dá)到100米和120米/分。直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)具有更好的動(dòng)態(tài)特性，結(jié)構(gòu)也更簡(jiǎn)單，具有高的直線速度、高加速度、行程長(zhǎng)度不受限制、機(jī)械零件少、無(wú)磨損、高剛度等優(yōu)點(diǎn)。
它的缺點(diǎn)是：
巨大的強(qiáng)磁吸力作用于導(dǎo)軌上，采用雙直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)雖然可以抵消作用力但將增加成本；
不可能放大拖動(dòng)力；
高功率損失及高發(fā)熱；
產(chǎn)生干擾磁場(chǎng)；
防鐵屑困難；
造價(jià)較高。
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的這些缺點(diǎn)將被逐步克服，使用直線電機(jī)是將來(lái)高速移動(dòng)裝置的發(fā)展方向。
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