1). 加工中心與復(fù)合加工功能 加工中心是最典型數(shù)控裝備,一般它是指具有復(fù)合加工功能的數(shù)控機(jī)床,即它可以通過在加工過程中具有自動換刀能力,實現(xiàn)多種不同工藝方法的切削加工,如銑削平面和復(fù)雜曲面、鉆、鏜、鉸、攻螺紋、切槽甚至車削、磨削等加工,因而能在工件一次裝卡后自動完成上述多種工序的加工。由此可知自動換刀能力是加工中心的重要特征之一,加工中心也可稱為帶有自動換刀裝置(Automatic Tool Changer ATC)的數(shù)控機(jī)床。自動換刀裝置是機(jī)械加工數(shù)控裝備非常重要的概念之一。 根據(jù)加工功能的不同,加工中心也有很多種類,下面介紹幾種常見的幾種加工中心: 1) 鏜銑加工中心 鏜銑加工中心有稱加工中心,這是因為它是最先發(fā)展起來且目前應(yīng)用最多的加工中心,所以人們習(xí)慣上稱其加工中心。其結(jié)構(gòu)特征是各進(jìn)給軸的進(jìn)給速度能實現(xiàn)無級變速,能實現(xiàn)多軸聯(lián)動控制;主軸能實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的無級變速;能實現(xiàn)刀具的自動位緊和松開(裝刀卸刀);帶有自動排屑和自動換刀裝置。其主要工藝能力是以鏜銑為主,還可以進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸、锪、攻絲等加工。其加工對象主要有:平面類零件|(加工面與水平面的尖角為定角(常數(shù))的零件,如盤、套、板類零件);變斜角類零件(加工面與水平面的夾角呈連續(xù)變化的零件);箱體類零件;復(fù)雜曲面(凸輪、整體葉輪、模具類、球面等);異形件(外形不規(guī)則,大都需要點、線、面多工位混合加工)。 2) 車削中心 車削中心它是在數(shù)控車床的基礎(chǔ)上,配置有刀庫和機(jī)械手,使之選擇和使用刀具的數(shù)量大大增加。一般它還具有以下兩種先進(jìn)功能:其一、動力刀具功能。即刀架上某些刀位或所的刀位可以使用回轉(zhuǎn)刀具(如銑刀、鉆頭)通過刀架內(nèi)的動力使這些刀具回轉(zhuǎn)。其二、C軸位置控制功能。即可實現(xiàn)主軸周向的任意位置控制。實現(xiàn)X-C、Z-C聯(lián)動。另外,有些車削中心還具有Y軸功能。其主要工藝能力是以車削為主,還可以進(jìn)行銑、鉆、擴(kuò)、鉸、攻絲等加工。其加工對象主要有:復(fù)雜零件的錐面、復(fù)雜曲線為母線的回轉(zhuǎn)體;在車削中心上還能進(jìn)行鉆徑向孔、銑鍵槽、銑凸輪槽和螺旋槽、錐螺紋和變螺距螺紋等加工。 3) 五面加工中心 五面加工中心除一般加工中心的功能外,它的最大特點是具有可立臥轉(zhuǎn)換的主軸頭,在數(shù)控分度工作臺或數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的支持下,就可實現(xiàn)對六面體零件(如箱體類零件)的一次裝夾,進(jìn)行五個面的加工。這類加工中心不僅可大大減少加工的輔助時間,還可減少由于多次裝夾的定位誤差對零件精度的影響。 4) 車銑復(fù)合加工裝備 顧名思義,車銑復(fù)合加工裝備是指既具有車削功能又具備銑削加工功能的加工裝備,從這個意義上講,上述的車削中心也屬該類型的加工裝備。但這里所說的一般是指大型和重型的車銑復(fù)合加工裝備,其中車和銑功能同樣強(qiáng)大,可實現(xiàn)一些大型復(fù)雜零件(如大型艦船用整體螺旋槳)的一次裝夾多表面的加工,使零件的型面加工精度、各加工表面的相互位置精度(如螺旋槳槳葉型面、定位孔、安裝定位面等的相互位置精度)由裝備的精度來保證。由該類裝備技術(shù)含量高,不僅價格高,而且由于有較明顯的軍工應(yīng)用背景,因此被西方發(fā)達(dá)國家列為國家的戰(zhàn)略物質(zhì),通常對我國實行限制和封鎖。 綜上所述,由于具有了復(fù)合加工的功能,從而打破了傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的加工工藝界限,是以臺復(fù)合加工機(jī)床可代替多數(shù)控機(jī)床,不僅可大大提高加工效率,還可大大提高加工精度(減少了多次裝夾的定位誤差)。從現(xiàn)在的發(fā)展趨勢看,加工中心,尤其是復(fù)合功能較強(qiáng)的加工中心大有取代僅具有單一工藝能力的數(shù)控機(jī)床之勢。 (2). 新型功能部件 l) 直線電機(jī) 直線電機(jī)是指一種利用電磁作用原理,將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運動動能的驅(qū)動裝置,它是一種能實現(xiàn)往復(fù)直線運動的電動機(jī)。 超高速加工技術(shù)和精密制造技術(shù)是近十幾年速崛起的先進(jìn)制造技術(shù),該技術(shù)能極大地提高生產(chǎn)效率和改善零件的加工質(zhì)量。但該技術(shù)的應(yīng)用對加工裝備的驅(qū)動系統(tǒng)提出了更高的要求,即不僅要求具有較高的驅(qū)動速度(如60m/min以上),而且還要具有較高的加速度(如2g以上),而傳統(tǒng)的"旋轉(zhuǎn)電機(jī)+滾珠絲桿"進(jìn)給驅(qū)動方式在高速運行時,滾珠絲桿的剛度、慣性、加速度等動態(tài)性能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。這就使得一種嶄新的進(jìn)給驅(qū)動方式-直線電機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)運而生。這種進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)取消了從動力源到執(zhí)行件之間的一切中間傳動環(huán)節(jié),將進(jìn)給傳動鏈的長度縮短為零,大大簡化了機(jī)械結(jié)構(gòu),提高了系統(tǒng)的速度、加速度、剛度等動態(tài)特性和控制精度,是機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動設(shè)計理論的一項重大突破。 2) 電主軸
電主軸是最近幾年在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域出現(xiàn)的將機(jī)床主軸與主軸電機(jī)融為一體的新技術(shù),它與直線電機(jī)技術(shù)、高速刀具技術(shù)一起,將會把高速加工推向一個新時代。電主軸是一套組件,它包括電主軸本身及其附件:電主軸、高頻變頻裝置、油霧潤滑器、冷卻裝置、內(nèi)置編碼器、換刀裝置。電主軸所融合的技術(shù):高速軸承技術(shù)(如復(fù)合陶瓷軸承、電磁懸浮軸承);高速電機(jī)技術(shù)(如高速度下的動平衡); 定時定量油氣潤滑技術(shù);冷卻技術(shù);高速刀具的裝卡技術(shù)等 本文來源于:中國機(jī)床網(wǎng)(www.machine35.com)
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