高性能加工中心與高速加工中心的區(qū)別在于它除有一個(gè)能高速旋轉(zhuǎn)的主軸,還設(shè)計(jì)了高精度的直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌栋豫、大功率主軸電機(jī)躺潘、精密主軸軸承份帮、滾珠絲杠、高效伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及先進(jìn)的CNC系統(tǒng)等喳牌。因而使加工中心在高效率下加工出高精度的零件,大大提高市場競爭力肪禾。

1．直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌

加工中心的各軸向運(yùn)動(dòng)的速度和精度,對實(shí)現(xiàn)高速切削至關(guān)重要。JoeKraemer博士在為高性能加工中心下定義時(shí)指出,在機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速與刀具系統(tǒng)不變和保證滿足加工零件精度的前提下,如果各軸向運(yùn)動(dòng)不能達(dá)到f＝7.62-11.43m/min的進(jìn)給速度,那就不能稱之為高性能加工中心玲院。但是要達(dá)到如此高的進(jìn)給速度,采用普通機(jī)床的方形導(dǎo)軌是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能實(shí)現(xiàn)的袁羔。必須選用直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌。試驗(yàn)證明,直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的磨擦系數(shù)僅為普通方形導(dǎo)軌的1/20淡早。由于直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的滾柱與導(dǎo)軌間的接觸面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于方形導(dǎo)軌,因而使功率消耗也降低為方形導(dǎo)軌的1/20,且能保持長時(shí)間的很少磨損,大大提高導(dǎo)軌的使用壽命锭化。精密的直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌具有一個(gè)淬火硬度為HRC58-62的經(jīng)精密導(dǎo)軌磨床磨削的直線形導(dǎo)軌,而不像普通方形導(dǎo)軌那樣最少有一個(gè)V型導(dǎo)軌。因?yàn)閮蓷l直線形導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)簡單,因此容易加工巧鸭、裝配瓶您、測量以及能選擇合適的滾柱直徑等。

在機(jī)床開始沿直線運(yùn)動(dòng)時(shí),直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌只需166kg力的力矩克服靜摩擦,需69.2kg力的力矩克服動(dòng)摩擦纲仍。而方形導(dǎo)軌則需346kg力的力矩克服靜摩擦,103.8kg力克服動(dòng)摩擦呀袱。因而,采用直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌可使機(jī)床的最高進(jìn)給速度達(dá)63.5m/min,其中38.1m/min的進(jìn)給速度用得最多。使加速度能在0.6-1.0g范圍內(nèi)郑叠。力口之直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌具有高的剛度,與工作臺(tái)之間無間隙存在,因而很少產(chǎn)生振動(dòng),能加工出低表面粗糙度的零件表面,延長刀具的使用壽命夜赵。

2．精密的滾珠絲杠

機(jī)床滾珠絲杠直徑及螺距的大小直接影響加工零件的精度,尤其是在進(jìn)給量的切削條件下,采用直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的高性能加工中心都選擇小直徑的細(xì)牙螺距的單頭滾珠絲杠。也有的采用粗牙螺距的多頭滾珠絲杠乡革。一般采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠的傳動(dòng)方案寇僧。但是,滾珠絲杠在工作中,滾動(dòng)體作螺旋運(yùn)動(dòng)其自轉(zhuǎn)軸線的方向是變化的,因而會(huì)產(chǎn)生陀螺運(yùn)動(dòng)。當(dāng)陀螺運(yùn)動(dòng)中的陀螺力矩Mf超過滾珠體與滾道間的摩擦力時(shí),滾動(dòng)體將產(chǎn)生滑動(dòng),從而造成劇烈摩擦,使絲杠溫度升高,同時(shí)振動(dòng)和噪音增大,縮短了絲杠壽命,降低了滾珠絲杠的傳動(dòng)品質(zhì)沸版。為此開發(fā)出一種新型的高性能的滾動(dòng)絲杠——行星滾柱絲杠,較好地解決了以上技術(shù)難題嘁傀。

隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展,在超高進(jìn)給的情況下,工作臺(tái)加速度將達(dá)到3g以上,因此移動(dòng)件的慣性力也相當(dāng)大兴蒸。在進(jìn)行機(jī)械部分設(shè)計(jì)時(shí)必須力求減小移動(dòng)件的質(zhì)量和回轉(zhuǎn)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,進(jìn)一步提高進(jìn)給系統(tǒng)的剛度、靈敏度和精度细办。目前在加工中心上已采用由德國Ex-cell-o公司發(fā)明的大功率直線伺服電機(jī),直接驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)作直線運(yùn)動(dòng),并與由碳素纖維增強(qiáng)塑料制成的輕型結(jié)構(gòu)工作臺(tái)和直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副匹配,實(shí)現(xiàn)高進(jìn)給速度和高精度加工间歌。

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