為了發(fā)揮高速加工的優(yōu)越性搓侄，車間必須評(píng)估和最優(yōu)化全部生產(chǎn)過(guò)程：機(jī)床消弧、它的主軸和工藝裝備系統(tǒng)以及它的編程軟件。按照美國(guó)Absolute 機(jī)床公司總裁Steve Ortner說(shuō)林慷，成功建立在設(shè)計(jì)用于高速加工的系統(tǒng)基礎(chǔ)上浓蜈，具有補(bǔ)充的能力，而不是標(biāo)準(zhǔn)的髓无，用高速改裝的阔踢。
        
        用于高速加工的機(jī)床必須有剛性結(jié)構(gòu)，能抗振沫十，剛性好蛋昙，在高加速度率下不撓曲。這些機(jī)床都用加重型筋的鑄件制成建淘，經(jīng)過(guò)有限元分析最佳化沧源，抗振浴恐，提供最佳的刀具壽命和表面光潔度。
        
        雙立柱設(shè)計(jì)對(duì)于中到大型高速加工機(jī)床是很理想的波财。這是因?yàn)閅和Z軸載荷固定总枢，只工作臺(tái)載荷是變化的。
        
        相反退疫， C形框架機(jī)床渠缕，X軸在Y軸之上，有兩個(gè)軸載荷變化褒繁，受工作臺(tái)載荷變化的影響亦鳞，使機(jī)床難于調(diào)諧和控制。但對(duì)于中棒坏、小型機(jī)床燕差，工作臺(tái)載荷通常額定在1500磅以下，因而C形框架設(shè)計(jì)是可控制的坝冕，而且成本效益高徒探。
        
        對(duì)于直線導(dǎo)軌的機(jī)床，重量支持在軸承上喂窟，容易控制和調(diào)諧機(jī)床测暗，用于高速。在中谎替、小型機(jī)床上偷溺，用低轉(zhuǎn)矩主軸，直線導(dǎo)軌系統(tǒng)效果好阅权。但在大到中型機(jī)床上娱陈，用高轉(zhuǎn)矩主軸， Y和Z軸常用箱形導(dǎo)軌而X軸用直線導(dǎo)軌啸需。
        

成功的高速加工需要配合機(jī)床 的能力雳誉、控制、工藝裝備和編 程軟件

        大直徑機(jī)床滾珠絲杠在高速加工時(shí)斯智，可防止撓曲和振動(dòng)各祠。滾珠絲杠應(yīng)加預(yù)應(yīng)力以消除熱變形，防止膨脹附舌，加強(qiáng)軸的剛性渺纯。如果機(jī)床的結(jié)構(gòu)不能支持預(yù)應(yīng)力滾珠絲杠，則滾珠絲杠必須用循環(huán)液體冷卻蛉差，這又產(chǎn)生維修問(wèn)題正蹋。
        
        沒(méi)有預(yù)應(yīng)力滾珠絲杠的機(jī)床，為了精度的要求，必須要有標(biāo)尺钧宠，但可能仍然缺乏軸的剛度男窿。長(zhǎng)行程的機(jī)床，滾珠絲杠很長(zhǎng)瑟曲，應(yīng)該用固定絲杠和回轉(zhuǎn)螺母裝置饮戳，以防止絲杠抖動(dòng)。伺服馬達(dá)應(yīng)該用剛性聯(lián)軸節(jié)直接聯(lián)接到滾珠絲杠上洞拨。
        
        由于高速加工的加速度扯罐，用平衡重是行不通的。必須使用不用平衡的大伺服馬達(dá)或者液壓平衡系統(tǒng)烦衣。
        
        控制裝置篮赢、馬達(dá)和驅(qū)動(dòng)裝置
        
        控制裝置、馬達(dá)和驅(qū)動(dòng)裝置共同工作琉挖，以便最佳化速度和可靠性。為了選擇高速切削的控制/馬達(dá)/驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)涣脚，必須考慮以下幾個(gè)方面：
        
        ◆ 控制速度是處理3軸運(yùn)動(dòng)信息塊示辈，通過(guò)伺服系統(tǒng)執(zhí)行信息塊并得到閉環(huán)反饋的能力。
        
        ◆ 塊先行 ( Block Lookahead ) 是在程序中控制系統(tǒng)控制矢量變化的先行塊的數(shù)量遣蚀》椋控制系統(tǒng)越快，需要先行塊越多善答。
        
        ◆ 自動(dòng)加速/減速仁墅，結(jié)合用塊先行，自動(dòng)減小進(jìn)給率缤币，以保持輪廓精度和完整冲倡。
        
        ◆ 需要大容量程序存儲(chǔ)器和一個(gè)以太網(wǎng)接口，帶一個(gè)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器或ATA卡旬敞，以便從存儲(chǔ)器直接運(yùn)行蒸橡。Ortner先生說(shuō)，RS-232DNC 方式不夠快深境。
        
        ◆ 需要大的交流數(shù)字伺服馬達(dá)和驅(qū)動(dòng)裝置每玛，以快速起動(dòng)和停止高速加工機(jī)床。
        
        ◆ 需要帶編碼器或線性標(biāo)度的高分辨率反饋旅雇，以便知道機(jī)床在哪里芦赔。
        
        ◆ 特別重要的是當(dāng)工作臺(tái)載荷變化時(shí)，伺服器可以調(diào)諧跃旁，以適應(yīng)機(jī)床軸慣性的變化桥膝。控制系統(tǒng)必須調(diào)諧，適應(yīng)各種精度與速度的對(duì)比等級(jí)勾笆。
        

Johnford Hi-Net DCM系 列加工中心的特點(diǎn)是雙 立柱(橋式銑床)敌蚜，Y和Z 軸有箱形導(dǎo)軌，X軸為滾 柱型直線導(dǎo)軌窝爪，用于高速 加工中型到大型工件弛车，工 件臺(tái)能承受重載。

        高速加工主軸
        
        由于皮帶的噪聲和振動(dòng)蒲每，用皮帶從變速箱驅(qū)動(dòng)的主軸纷跛，用40錐度時(shí)，速度限制在12000轉(zhuǎn)/分邀杏，用50錐度時(shí)限制在8000轉(zhuǎn)/分贫奠。這種主軸裝置產(chǎn)生大的切削力和轉(zhuǎn)矩，但在生產(chǎn)加工中望蜡，它的加速/減速時(shí)間慢唤崭，熱穩(wěn)定性一般，但這種傳動(dòng)鏈便宜脖律，維修成本低谢肾。
        
        在隔離式直接驅(qū)動(dòng)(IDD或DDS)中，主軸馬達(dá)安裝在主軸頂上苹衰，用精密聯(lián)軸節(jié)聯(lián)接芬赢。這種裝置速度可達(dá)20000轉(zhuǎn)/分。
        
        不像齒輪棘爱、皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)眷幢，用戶用低速馬達(dá)，通過(guò)改變皮帶輪比例柜棠，得到較高的速度酒舶；在隔離直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，主軸馬達(dá)以與主軸同樣的速度運(yùn)轉(zhuǎn)赋昔。這些系統(tǒng)有好的加速/減速質(zhì)量(類似于那些集成的主軸)和熱穩(wěn)定性据钱。
        
        根據(jù)Ortner先生所說(shuō)，高速亮绢、低振動(dòng)的最好系統(tǒng)是集成的或電動(dòng)的主軸箭谴，這種主軸的軸是轉(zhuǎn)子，而主軸的箱體是定子俘戈。通常速度范圍從15000～40000轉(zhuǎn)/分溉潭。這種主軸昂貴，維修費(fèi)用高少欺，但熱穩(wěn)定性好喳瓣，變形小馋贤，允許特別大的加速度、減速度畏陕，可提供足夠大的切削扭矩配乓。
        
        大切削扭矩需要大的主軸和電機(jī)，但可使速度減慢惠毁。當(dāng)切削速度提高時(shí)犹芹，主軸軸承和軸的直徑縮小，導(dǎo)致?lián)p失剛性和所用切削刀具型式的限制鞠绰。另外腰埂，用小的刀具系統(tǒng)則刀具長(zhǎng)度必然受到限制。
        
        工藝裝備系統(tǒng)
        
        大錐度刀柄的標(biāo)準(zhǔn)CAT/BT 系統(tǒng)蜈膨，其特性可能限制其使用于高速屿笼。這只取決于主軸錐度的接觸剛性，當(dāng)主軸速度提高時(shí)强剥，離心力可能打開(kāi)它們的拉釘夾持系統(tǒng)担擦。
        
        在高速下，由于離心力使得主軸口會(huì)稍微擴(kuò)張拟晋，因而導(dǎo)致傳統(tǒng)的刀柄由于恒定的拉力而進(jìn)一步移入主軸琅芍。刀具回拉改變Z軸的尺寸精度。
        
        MCAT/BBT系統(tǒng)由于機(jī)床主軸端面與刀柄法藍(lán)端面接觸馁筷，同時(shí)又與主軸錐度接觸，因而剛性提高捺盖。這可減少機(jī)床在高速下的振動(dòng)和機(jī)床主軸與刀柄錐部之間的磨蝕芥吧。但是，這種型式與CAT/BT 系統(tǒng)有同樣的拉釘夾緊裝置融唬，由于離心力漾衅，也有速度限制。
        
        對(duì)于高速切削芋困，HSK刀柄是最好的楞便，Ortner先生說(shuō)。不像傳統(tǒng)的刀柄利术，HSK刀柄是空心的呈野，它們的夾緊機(jī)構(gòu)從里面操作，使刀柄不受離心力的影響印叁。另外被冒，由于HSK短錐，為了高剛性轮蜕，機(jī)床主軸軸承接近主軸軸承昨悼。
        
        對(duì)于24000轉(zhuǎn)/分速度下的大扭矩切削，用HSK A型系統(tǒng)效果很好。另一方面率触， HSK E 型刀柄终议，沒(méi)有A型系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)槽，因此葱蝗，改善了高速下的平衡穴张。這種型式很適合用于高主軸速度、低扭矩進(jìn)行精加工垒玲。
        
        Ortner先生推薦HSK-100A(最大的HSK刀柄)用于高速到15000轉(zhuǎn)/分的重切削陆馁，HSK-63A(中等規(guī)格的刀柄)用于速度到24000轉(zhuǎn)/分的中到細(xì)切削，小型HSK-50E刀柄用于高速精加工参七。
        

配合高速加工技術(shù)励砸，用 OSG Tap & Die球端肋加 工刀具和2萬(wàn)轉(zhuǎn)/分的主 軸，車間在這模具零件 上切削每條肋用不到5 分鐘村次，而用電火花加工 要用幾小時(shí)招蓝。

        編程
        
        根據(jù)安大略溫莎一個(gè)模具車間Cutting-Edge Technologies的總裁Sean O’Nell介紹，編程對(duì)于高速加工是最關(guān)鍵的痒弃，雖然經(jīng)常被忽視翅拜。這是因?yàn)樵谲囬g里受過(guò)訓(xùn)煉和熟悉軟件系統(tǒng)的操作者，對(duì)其它更適合高速加工的程序缺乏研究仆扰。
        
        高速加工編程應(yīng)該在無(wú)人看管的情況下提供一致的效果瘫啦，從開(kāi)始到完成，用多把刀具加工一個(gè)零件而不用操作者介入祟放。日本的一些車間已經(jīng)如此澳踱，生產(chǎn)率與美國(guó)不相上下，而中國(guó)車間的生產(chǎn)率比較低衡喧。
        
        另外癣彩，如果編程軟件可以從前道工序，精確地識(shí)別遺留的預(yù)量帚屉，則車間可以從粗加工轉(zhuǎn)到半精加工而不用中間切削谜诫。
        
        準(zhǔn)備刀具數(shù)據(jù)庫(kù)——標(biāo)準(zhǔn)化各種數(shù)據(jù)，諸如整個(gè)車間各種刀具的速度攻旦、進(jìn)給率喻旷、逐漸減小和圓弧切入進(jìn)給率——雖然費(fèi)時(shí)，但在決定預(yù)期刀具壽命牢屋、加速調(diào)整安裝和避免撞刀方面掰邢，可提供很多意外的收獲。
        
        保持恒定的切屑載荷是得到最長(zhǎng)的刀具壽命伟阔，產(chǎn)生精密的表面光潔度的關(guān)鍵辣之。當(dāng)切入一個(gè)角落時(shí)掰伸，編程特別的路徑，可以控制切屑載荷怀估，防止刀具變形狮鸭。為了保證一致的高切速，編程的圓弧可以省掉需要機(jī)床減速進(jìn)入角落多搀，然后再加速離開(kāi)角落歧蕉。
        
        Ortner先生相信，最重要的因素是知道由CAD / CAM系統(tǒng)所產(chǎn)生的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)增量距離虾驰，在車間越來(lái)越多地依賴機(jī)床系統(tǒng)吼季，而不是依靠雇員用鉗工和拋光零件來(lái)生產(chǎn)好的表面光潔度的情況下，這個(gè)距離不斷減小伊了。例如误反，大多數(shù)模具車間粗切用0.010～0.040英寸平均距離移動(dòng)量，而精切用0.002～0.010英寸的移動(dòng)量栅刚。平均控制進(jìn)給率決定于平均距離移動(dòng)量奠钾，對(duì)于長(zhǎng)的、直的運(yùn)動(dòng)慈哗，可以考慮點(diǎn)對(duì)點(diǎn)之間達(dá)幾英寸浮两；對(duì)于細(xì)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，可考慮0.001英寸筋悴。（完）

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