當(dāng)前位置：
沈陽一機 > >
新聞中心 > >
行業(yè)動態(tài) > > 數(shù)控機床技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢--數(shù)控機床的高速、高精密化
數(shù)控機床技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢--數(shù)控機床的高速、高精密化
日期：2009年09月23 來源：本站原創(chuàng) 關(guān)鍵字：數(shù)控機床
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能進一步提高其生產(chǎn)率。超高速加工(特別是超高速銑削)與新一代高速數(shù)控機床(特別是高速加工中心)，6開發(fā)應(yīng)用緊密相關(guān)。20世紀(jì)如年代以來，歐、美、日各國爭相開發(fā)和應(yīng)用新一代高速數(shù)整機床，加快機床高速化發(fā)展步伐。高速主軸單元(電主軸轉(zhuǎn)速15 000~100000r／min)、高速且高加堿速度的進給運動部件(快移速度60~120m／min，切削進給速度高達60m／min)、高性能數(shù)控和伺服系統(tǒng)以及數(shù)控工具系統(tǒng)都出現(xiàn)了新的突破，達到了新的技術(shù)水干。隨著超高速切削機理、超硬耐磨長壽命刀具材料和磨料唐具，大功率高速電主軸、高加／減速度直線電動機驅(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)健技術(shù)的突破，應(yīng)當(dāng)不失時機地開發(fā)和應(yīng)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、直線電動機)得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進一步擴大。依靠快速、準(zhǔn)確的數(shù)字量傳遞技術(shù)對高性能的機床執(zhí)行部件進行高精密度、高響應(yīng)速度的實時處理，由于采用了新型刀具，車削和銑削的切削速度已達到5000~8000m／min以上；主躺轉(zhuǎn)數(shù)達30000r／min(有的高達100000r／mm)以上；工作臺的移動速度(進給速度)，在分辨為為lgm時在lOOm／min(有的到200ngmin)以上，在分辨率為0lgxn時在24m／rain以自自動換刀速度在“以內(nèi)；小線段插補進給速度達到12m／rain。FANUC開發(fā)了大推力直線電動機，其加速度22、速度2m／s。用于超高速驅(qū)動的直線電動機鼉大加速度可達7．5g，可進行高速高精度驅(qū)動。而FANUC的同步內(nèi)裝式力矩電動機DIS110／300，具有偏心力修正功能，采用鎳鎘永磁材料，使力矩電動機的出力增加，并開發(fā)了大型力矩電動機用于關(guān)節(jié)式搬運機器人。FANUC的大型伺服電動OtoaS3000／2000P，扭矩300Nm，可用于汽車大型覆蓋件的沖壓成形加工，汽車行業(yè)對此頗感興趣。而THK開發(fā)d9超小型直線電動機，比手指還細(xì)。臺灣上銀科技開發(fā)的LMS+PMOL直線電動機速度可達15hi／sec，可用于高速驅(qū)動。滾珠絲杠高速化的趨勢也很明顯。2006年THK推出了最高5Q加速度、5．6mis速度的滾珠絲杠。40mmx40mm的大導(dǎo)程滾珠絲杠實現(xiàn)200m／rain的移動遵度和2f的加速度。根據(jù)高效率、大批量生產(chǎn)需求和電子驅(qū)動技術(shù)的飛速發(fā)展以及高速直線電動機的推廣應(yīng)用，開發(fā)出一批高速、高效、快速響疵的數(shù)控機床以滿足汽車、農(nóng)機等行業(yè)的雷求。還由于新產(chǎn)品更新?lián)Q代周期加快，模具、航空航天、軍事等工業(yè)的特殊零件復(fù)雜且品種增多。美國CINCINNATI公司的HyperMach機床的進給速度高達‘O一100ro／min、加速度達2J、主軸轉(zhuǎn)速達60000r／rain。加工一個飛機薄壁零件只用30rain，而同樣的零件在飛高速銑床上加工需lh，在普通銑床上加工需8h：德國DMG公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達12000r／mm。
效率、質(zhì)量是先進制造技術(shù)的主體。高速高精度加工技術(shù)可極大地提高效串，提高數(shù)控機床產(chǎn)晶的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提升市場競爭能力。為此日本光端技術(shù)研究會將高速高精度加工列為五大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學(xué)會(CIRP)將其確定為2l世紀(jì)的中心研究方向之一。例如，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；在航空航天工業(yè)領(lǐng)域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很小，材料為鋁或鋁臺金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代；多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他連接方式拼裝，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、高精和高柔性的要求。
從精密加工發(fā)展到超精密加工<特高精度加工)，是世界各工業(yè)強國致力發(fā)展的方向。其；精度從微米級到亞微米級乃至納米級(<10nm)，其應(yīng)用范圍日趨廣泛。超精密加工主要技術(shù)’內(nèi)容包括在這樣一個精度等級上的加工工藝、機床設(shè)備、測量技術(shù)、加工環(huán)境控制、加工工具以及加工機理研究。具體加25T藝主要包括超精密切削<車、銑)、超精密磨削、超精密研磨拋光以及超精密特種加工(三束加工及話細(xì)電火花加工、微細(xì)電解加工和各種復(fù)合加工等)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對超精密加工技術(shù)不斷提出新的要求。
隨著微機電系統(tǒng)的發(fā)展，對非硅材料的三維復(fù)雜形狀微小零件提出越來越多的要求。例如，微小飛行器基體結(jié)構(gòu)和發(fā)動機制造，由于其結(jié)構(gòu)精巧，零件尺度一般約10mm，而切削加工用量在微米量級(主要用于微小飛行器、微小巡航導(dǎo)彈、微小機器人的加工)。作為傳統(tǒng)自由加工三維形狀的方法——切削、磨削技術(shù)，由于切削力大，以前在微細(xì)結(jié)構(gòu)件的加工方面應(yīng)用不多。但是，隨著機械加工機床精度的提高和超精密加工技術(shù)的發(fā)展，達到亞微米級的加工精度已經(jīng)不是一件難事，例如，依靠單晶金剛石進行鏡面切削加工技術(shù)已經(jīng)成熟，所以利用超精密切削加工以及超精密磨削加工技術(shù)進行／傲細(xì)結(jié)構(gòu)件的加工已成為可能。而且微細(xì)切削加工、磨削加工技術(shù)還具有較快的加工速度，能加工各種材料和加工各種復(fù)雜三維形狀等特點。
微細(xì)加工是指能夠達到極微細(xì)的運動精度和高重復(fù)精度的加工。在微機械研究領(lǐng)域，微細(xì)加工是微米級、亞微米級乃至納米級加工的通稱。微細(xì)加工方式十分豐富，包含各種特種加工、高能束加工，具體而言，常用的微細(xì)加工方式包括：光刻術(shù)(Photolithography)、蝕刻n"(EtchingTechnology)、LIGA(LithographicstructuringandGAlvanicreproduction)技術(shù)、薄膜制備技術(shù)、犧牲層技術(shù)(Sacrificial Layer Technology)和分子裝配技術(shù)(MolecularAssemblage)、集成機構(gòu)(IntegratedMechanism)制造技術(shù)以及微細(xì)切削加工等。目前，最為成熟的技術(shù)是硅各向異性刻蝕和LIGA技術(shù)，許多經(jīng)典的微型機械零件制造的成果，基本上都是采用這兩項技術(shù)完成的。但不管是蝕刻還是LIGA，都有它本身的缺陷和使用的局限性。從表1—2中可以看出，LIGA技術(shù)存在許多局限，主要是加丁材料受到很大限制，它較適合于二維結(jié)構(gòu)和深度在毫米級以下的三維結(jié)構(gòu)：采用犧牲層蝕刻技術(shù)，雖然可以實現(xiàn)準(zhǔn)三維加工，但易使材料產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，影響量終的機械性能；LIGA技術(shù)偽設(shè)備造價非常昂貴，高準(zhǔn)直度x射線一般要通過同步輻射加速器才能得到，價格比光刻設(shè)備高許多，一般實驗室和企業(yè)很難負(fù)擔(dān)得起；同時對金屬零件特別是復(fù)雜型面微小零件的加工，LIGA技術(shù)還難以勝任。
比較而言，微細(xì)切削加工具有尺寸范圍廣，設(shè)備成本相對較低，生產(chǎn)效率和加工精度高，且相關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)研究成熟等優(yōu)點。而且相對于LIG厶技術(shù)，微細(xì)切削能夠加工出小尺寸的三維結(jié)構(gòu)零件。
上一篇：普通機床數(shù)控技術(shù)的發(fā)展—普通機床數(shù)控技術(shù)的發(fā)展簡史 下一篇：
數(shù)控機床技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢--數(shù)控機床的高可靠性
銷售電話
