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1、高速切削的加工技術(shù)和高速機床閱讀：1579????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????作者：單錫林在現(xiàn)代機械切削加工技術(shù)中，高速切削正在越來越多地被人提及，其技術(shù)已開始被使用，隨之而來的首先是高速機床，那么，高速切削與傳統(tǒng)切削技術(shù)究竟有什么不同?其實現(xiàn)的條件是什么?實現(xiàn)它有哪些益處?其適用性怎么樣呢?本文將試圖回答這些問題，并且盡可能結(jié)合目前在世界上居領(lǐng)先水平的瑞士MIKRON公司的機床的結(jié)構(gòu)、特點來分析，用它同目前國內(nèi)仍在普遍應(yīng)用的傳統(tǒng)的加工方法和切削理論相比較，促進高新
2、技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用和普及。????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????高速機床???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????縮短加工時的切削與非切削時間，對于復(fù)雜形狀和難加工材料及高硬度材料減少加工工序，最大限度地實現(xiàn)產(chǎn)品的高精度和高質(zhì)量，是我們提高勞動生產(chǎn)率、實現(xiàn)經(jīng)濟性生產(chǎn)的一個重要的目標(biāo)。有人認為，一提高速加工，就是主軸轉(zhuǎn)速要幾萬
3、轉(zhuǎn)；只要主軸轉(zhuǎn)速一達到幾萬轉(zhuǎn)，就可以實現(xiàn)高速切削，這其實是不全面的。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代機床已經(jīng)具備了下面的條件，也只有具備這些條件，才會使得高速切削成為可能。1.機電一體化的主軸，即所謂電主軸?，F(xiàn)代化的主軸是電機與主軸有機地結(jié)合成一體，采用電子傳感器來控制溫度，自有的水冷或油冷循環(huán)系統(tǒng)，使得主軸在高速下成為“恒溫”；又由于使用油霧潤滑、混合陶瓷軸承等新技術(shù)，使得主軸可以免維護、長壽命、高精度。由于采用了機電一體化的主軸，減去了皮帶輪、齒輪箱等中間環(huán)節(jié)，其主軸轉(zhuǎn)速就可以輕而易舉地達到0～42000r/min，甚至更高。不僅如此，由于結(jié)構(gòu)簡化，造價下降，精度和可靠性提高，甚至機床的成本
4、也下降了。噪聲、振動源消除，主軸自身的熱源也消除了。MIKRON公司便采用了本集團“STEP－TEC”公司生產(chǎn)的電主軸，這種電主軸采用了其特別的、最先進的矢量式閉環(huán)控制、高動平衡的主軸結(jié)構(gòu)、油霧潤滑的混合陶瓷軸承，可以隨室溫調(diào)整的溫度控制系統(tǒng)，確保主軸在全部工作時間內(nèi)溫度衡定。何為矢量式閉環(huán)控制呢？其實就是借助數(shù)/模轉(zhuǎn)換，將交流異步電動機的電量值變換為直流電模型，這樣，既可實現(xiàn)用無電刷的交流電機來實現(xiàn)直流電機的優(yōu)點，即在低轉(zhuǎn)速時，保持全額扭矩，功率全額輸出，主軸電機快速起動和制動。以UCP710機床切削45#鋼為例，用STEP-TEC的主軸銑削，銑刀直徑?63mm,主軸轉(zhuǎn)速為1770r/
5、min，金切量為540cm3/min；在無底孔鉆孔時，鉆頭直徑?50mm,轉(zhuǎn)速1350r/min，可一次鉆出，而無需常用的先打中心孔,而后鉆孔再擴孔的方法。2.機床普遍采用了線性的滾動導(dǎo)軌，代替過去的滑動導(dǎo)軌，其移動速度、摩擦阻力、動態(tài)響應(yīng)，甚至阻尼效果都發(fā)生了質(zhì)的改變。用手一推就可以將幾百公斤甚至上千公斤的重工作臺推動。其特有的雙Ｖ型結(jié)構(gòu)，大大提高了機床的抗扭能力；同時，由于磨損近乎為零，導(dǎo)軌的精度壽命較之過去提高幾倍。又因為配合使用了數(shù)字伺服驅(qū)動電機，其進給和快速移動速度已經(jīng)從過去最高的6m/min，提高到了現(xiàn)在的20～60m/min，MIKRON公司的最新型機床使用線性電機，進給和
6、快移速度可達80m/min。3.目前最先進的數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)可以同時控制8根以上的軸，實現(xiàn)五軸五聯(lián)動，甚至六軸五聯(lián)動，多個CPU，數(shù)據(jù)塊的處理時間不超過0.4ms；同時，均配置功能強大的后置處理軟件，運算速度快，仿真能力強且具備程序運行中的“前視”功能，隨時干預(yù)，隨時修改。外接插口，數(shù)據(jù)傳輸速度快，甚至可以與以太網(wǎng)直聯(lián)；加上全閉環(huán)的測量系統(tǒng)，配合使用數(shù)字伺服驅(qū)動技術(shù)，機床的線性移動可以實現(xiàn)1～2g的加速和減速運動。4.機床床身結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化，現(xiàn)代機床均采用落地式床身，整體鑄鐵結(jié)構(gòu)，龍門式框架的主軸立柱，盡可能由主軸部件來實現(xiàn)二軸甚至三軸的線性移動，考慮到刀具重量的變化極小，這樣，在工件乃至工
7、作臺不進行快速線性移動的情況下，機床快速線性移動的部件的重量近乎常量，因此，更容易實現(xiàn)快速加速和減速情況下的運動慣量及實現(xiàn)動態(tài)平衡，減少由于動態(tài)沖擊所帶來的不穩(wěn)定，從而保證穩(wěn)定的且更高的加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量。5.刀具的材料和技術(shù)的發(fā)展也是高速切削得以實現(xiàn)的一個重要因素。由于在高速切削時，切削力已經(jīng)不是重要因素，不需大的切削扭矩，因此刀柄就不再是傳統(tǒng)的錐柄，而是短圓柄，即HSK型柄，不需拉釘，主軸鎖緊裝置充分考慮離心力的影響。重要的是需
