【編者按】模具加工的高速加工中心一般采用的是龍門(mén)式框架結(jié)構(gòu)殃烤，以此增強(qiáng)機(jī)床剛性歇式，且便于充分利用加工區(qū)的空間掌眠。機(jī)床床身的材料則多數(shù)采用了聚合物混凝土奏赘，由于這種材料具有較好的阻尼性能和較低的熱傳導(dǎo)率寥闪，故有利于提高模具的加工精度。【參閱實(shí)現(xiàn)模具高速加工 機(jī)床需具備以下特點(diǎn)】

　　目前,根據(jù)坐標(biāo)軸的配置椭梁，五軸加工中心基本上可分為兩種結(jié)構(gòu)型式逼读。一種是三個(gè)直線軸(X/Y/Z)用于刀具運(yùn)動(dòng)和兩個(gè)附加旋轉(zhuǎn)軸(A和C)用于工件的回轉(zhuǎn)和擺動(dòng)的結(jié)構(gòu)型式。另一種是五個(gè)坐標(biāo)軸中的一個(gè)擺動(dòng)軸(A)設(shè)置在主軸頭上的結(jié)構(gòu)型式捻奉，通過(guò)叉形主軸頭實(shí)現(xiàn)主軸刀具的擺動(dòng)青先，而擺動(dòng)主軸頭也可通過(guò)牢固夾緊，使其定位在擺動(dòng)角度范圍內(nèi)的任意位置上九站。有個(gè)別機(jī)床有把擺動(dòng)軸和回轉(zhuǎn)軸均設(shè)置在主軸頭上委鸯。五軸高速加工中心在價(jià)格上要比三軸加工中心高很多，價(jià)格約高50%屋骇。五軸高速加工中心價(jià)格雖高菲国，但這種高檔機(jī)床特別適合用來(lái)加工幾何形狀復(fù)雜的模具。五軸加工中心在加工較深辫田、較陡的型腔時(shí)峻维，可以通過(guò)工件或主軸頭的附加回轉(zhuǎn)及擺動(dòng)為立銑刀的加工創(chuàng)造最佳的工藝條件，并避免刀具及刀桿與型腔壁發(fā)生碰撞嚎论，減小刀具加工時(shí)的抖動(dòng)和刀具破損的危險(xiǎn)桐猬，從而有利于提高模具的表面質(zhì)量、加工效率和刀具的耐用度刽肠。

　　用戶在采購(gòu)加工中心時(shí)溃肪，是選用三軸加工中心還是五軸加工中心，應(yīng)根據(jù)模具型腔幾何形狀的復(fù)雜程度和精度等要求來(lái)決定音五。從高速加工中心不斷創(chuàng)新的過(guò)程中可以看出惫撰，充分利用當(dāng)今技術(shù)領(lǐng)域里的最新成就，特別是利用驅(qū)動(dòng)技術(shù)和控制技術(shù)的最新成果躺涝，是不斷提高加工中心高速性能厨钻、動(dòng)態(tài)特性和加工精度的關(guān)鍵。

　　1坚嗜、電主軸夯膀。高速電主軸是高速加工中心的核心部件。在模具自由曲面和復(fù)雜輪廓的加工中苍蔬，常常采用2～12mm較小直徑的立銑刀诱建，而在加工銅或石墨材料的電火花加工用的電極時(shí)，要求很高的切削速度碟绑。因此武骆，電主軸必須具有很高的轉(zhuǎn)速。

　　目前溃杖，加工中心的主軸轉(zhuǎn)速大多在18000～42000r/min硝锨。而對(duì)于模具的微細(xì)銑削(銑刀直徑一般采用0.1～2mm)耽慌，則需要更高的轉(zhuǎn)速。其最高主軸轉(zhuǎn)速達(dá)160000r/min(采用空氣軸承)坊蕴，這樣的高轉(zhuǎn)速呐取，當(dāng)采用0.3mm直徑的銑刀加工鋼模時(shí)鳄盗，就可達(dá)到150m/min的切削速度扫觅。加工模具時(shí)，總是采用很高的轉(zhuǎn)速送写，而高轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的發(fā)熱硅枷，以及切削時(shí)可能產(chǎn)生的振動(dòng)是影響模具加工精度的重要因素。

　　為保證高速電主軸工作的穩(wěn)定性婉劲，在主軸上裝有用來(lái)測(cè)量溫度太迈、位移和振動(dòng)的傳感器，以便對(duì)電機(jī)便锨、軸承和主軸的溫升围辙、軸向位移和振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控。由此為高速加工中心的數(shù)控系統(tǒng)提供修正數(shù)據(jù)放案，以修改主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度姚建，對(duì)加工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。當(dāng)主軸產(chǎn)生軸向位移吱殉，則可通過(guò)零點(diǎn)修正或軌跡修正來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償掸冤。

　　2、直線電機(jī)友雳。目前稿湿，模具加工用的高速加工中心或銑床上多數(shù)還是采用伺服電機(jī)和滾珠絲杠來(lái)驅(qū)動(dòng)直線坐標(biāo)軸，但部分加工中心已采用直線電機(jī)押赊，由于這種直線驅(qū)動(dòng)免去了將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)元件饺藤，從而可顯著提高軸的動(dòng)態(tài)性能、移動(dòng)速度和加工精度流礁。采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)床可顯著提高生產(chǎn)率涕俗。例如在加工電火花加工用的電極時(shí)，加工時(shí)間要比采用傳統(tǒng)高速銑床減少50%崇棠。

　　直線電機(jī)可以顯著提高高速機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能求旷。由于模具大多數(shù)是三維曲面，刀具在加工曲面時(shí)燎匪，刀具軸要不斷進(jìn)行制動(dòng)和加速赊手。只有通過(guò)較高的軸加速度才能在很高的軌跡速度情況下，在較短的軌跡路徑上確保以恒定的每齒進(jìn)給量跟蹤給定的輪廓购畴。如果曲面輪廓的曲率半徑愈小猫乃，進(jìn)給速度愈高验沮，那么要求的軸加速度愈高。因此责祥，機(jī)床的軸加速度在很大程度上影響到模具的加工精度和刀具的耐用度牡增。  

　　3、轉(zhuǎn)矩電機(jī)壳坞。在高速加工中心上柑耙，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的擺動(dòng)以及叉形主軸頭的擺動(dòng)和回轉(zhuǎn)等運(yùn)動(dòng)，已廣泛采用轉(zhuǎn)矩電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)搂瓣。轉(zhuǎn)矩電機(jī)是一種同步電機(jī)雷鸟，其轉(zhuǎn)子直接固定在所要驅(qū)動(dòng)的部件上，所以沒(méi)有機(jī)械傳動(dòng)元件氢拥，它像直線電機(jī)一樣是直接驅(qū)動(dòng)裝置蚌铜。轉(zhuǎn)矩電機(jī)所能達(dá)到的角加速度要比傳統(tǒng)的蝸輪蝸桿傳動(dòng)高6倍，在擺動(dòng)叉形主軸頭時(shí)加速度可達(dá)到3g嫩海。由于轉(zhuǎn)矩電機(jī)可達(dá)到極高的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)負(fù)載剛性冬殃，從而提高了回轉(zhuǎn)軸和擺動(dòng)軸的定位精度和重復(fù)精度。

　　目前叁怪，已有部分廠家的高速加工中心审葬，已采用直線電機(jī)和轉(zhuǎn)矩電機(jī)來(lái)分別驅(qū)動(dòng)直線軸(X/Y/Z)和回轉(zhuǎn)擺動(dòng)軸(C和A)。應(yīng)該提及的是骂束，直接驅(qū)動(dòng)的直線軸與直接驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)軸相組合耳璧，使機(jī)床所有的運(yùn)動(dòng)軸具有較高的動(dòng)態(tài)性能和調(diào)節(jié)特性，從而為高速度展箱、高精度和高表面質(zhì)量加工模具自由曲面提供了最佳條件旨枯。  

　　4、控制系統(tǒng)混驰。CNC控制系統(tǒng)是高速加工中心的重要組成部分攀隔，它在很大程度上決定著機(jī)床加工的速度、精度和表面質(zhì)量捣柿。因此嚎区，對(duì)于加工模具自由曲面的高速機(jī)床，數(shù)控系統(tǒng)的性能具有特別重要的意義疚都。

　　加工高精度自由曲面時(shí)蝶桑，由微段直線和圓弧構(gòu)成的刀具軌跡造成龐大的零件程序，這些數(shù)據(jù)流需要由機(jī)床控制系統(tǒng)來(lái)儲(chǔ)存和處理哥笤。因此窄切，程序段處理時(shí)間的長(zhǎng)短是決定CNC控制系統(tǒng)工作效率的重要指標(biāo)。目前协悼，高檔CNC控制系統(tǒng)的程序段處理時(shí)間一般可達(dá)0.5ms炫胡、哈寂，而個(gè)別數(shù)控系統(tǒng)的程序段處理時(shí)間已縮短到0.2～0.4ms。

　　應(yīng)用于模具高速加工的現(xiàn)代CNC數(shù)控系統(tǒng)狗城，除了具有為確保高速進(jìn)給速度所必要的很短程序處理時(shí)間外佑茴，還應(yīng)具有Nurbs和樣條插補(bǔ)功能，并能以納米的分辨率進(jìn)行工作蚊楞，以便在高速加工的情況下獲得高的加工精度和表面質(zhì)量键闺。目前，高檔的數(shù)控系統(tǒng)也都能與不同廠家的CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)行連接幼驶，數(shù)據(jù)從CAD/CAM系統(tǒng)經(jīng)以太網(wǎng)以很高的速度傳送到控制系統(tǒng)上艾杏。CAD/CAM集成到控制系統(tǒng)上，在很大程度上能使模具復(fù)雜輪廓的加工獲得良好的效果盅藻，并對(duì)縮短調(diào)整時(shí)間和編程時(shí)間做出十分重要的貢獻(xiàn)。

　　近十年來(lái)畅铭，驅(qū)動(dòng)技術(shù)和控制系統(tǒng)的長(zhǎng)足進(jìn)步氏淑，推動(dòng)了加工中心結(jié)構(gòu)的不斷創(chuàng)新和性能的不斷提高。電主軸硕噩、直線電機(jī)假残、轉(zhuǎn)矩電機(jī)和快速數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)提高加工中心的高速、高動(dòng)態(tài)和高加工精度起了決定性的作用炉擅。而在模具加工機(jī)床的多種結(jié)構(gòu)創(chuàng)新中辉懒，轉(zhuǎn)矩電機(jī)起到了特別重要的作用。

　　它不僅應(yīng)用于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)和擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)谍失，而且還應(yīng)用于叉形主軸頭的擺動(dòng)或主軸頭的擺動(dòng)和回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)眶俩，由此構(gòu)成各種不同類型的五軸加工中心。而回轉(zhuǎn)和擺動(dòng)主軸頭的應(yīng)用铝比，又為發(fā)展加工大型模具的五軸龍門(mén)式高速精密銑床提供了技術(shù)支持荠补。

　　今后,進(jìn)一步提高主軸轉(zhuǎn)速、動(dòng)態(tài)性能和行程速度仍是高速加工中心的發(fā)展重點(diǎn)穷筒，這不僅仍要依賴于驅(qū)動(dòng)技術(shù)和數(shù)控技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,還要有賴于機(jī)床構(gòu)件輕量化的發(fā)展和并聯(lián)機(jī)床的開(kāi)發(fā)宁线。可以預(yù)料弦撤，在今后5年中,高速加工中心或高速銑床的軸加速度有望達(dá)到3～4g,坐標(biāo)軸的快速行程速度達(dá)到100～140m/min僻一。 　

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