高速立式加工中心高速主軸的關(guān)鍵技術(shù)分析  高速加工中心的高速主軸應(yīng)具有精密度高、剛性好、運(yùn)行平穩(wěn)和熱變形小等特點(diǎn)。  眾所周知,軸承是主軸設(shè)計(jì)中的零部件,對高速主軸來說更是如此。低速運(yùn)行的主軸常使用鋼球軸承,油脂潤滑,但是,隨著轉(zhuǎn)速的提高,這種設(shè)計(jì)方法已不再合適。

現(xiàn)在,人們希望主軸既能輸出大的功率又有高的轉(zhuǎn)速。目前解決該問題的方法是利用混合陶瓷軸承并輔之以油潤滑,這種方法能適合于150000r/min以上的轉(zhuǎn)速。已運(yùn)用此項(xiàng)技術(shù)制成200000r/min/75hp和3000000r/min/50hp的主軸。這種主軸中使用的軸承的內(nèi)、外滾道仍然是用鋼制成的。但其滾動部件是由硬度高且耐磨性好的陶瓷材料制成。由于陶瓷材料比鋼輕,加上其制造工藝可以保證其制成的滾珠比鋼制成的更圓,且工作中不易變形,熱穩(wěn)定性好,所以這種混合陶瓷軸承的運(yùn)行性能良好。 

任何一種軸承運(yùn)行過程中產(chǎn)生的熱量都會對其精度和壽命產(chǎn)生影響,因此在高速主軸中,必須采取措施來處理這個(gè)問題。轉(zhuǎn)速在100000r/min以上的主軸,典型的方法是采用氣油混合潤滑系統(tǒng)。這種系統(tǒng)給軸承提供少的(但卻是足夠)潤滑以使軸承產(chǎn)生較少的熱量,其中氣流不僅起潤滑作用,還可以帶走熱量,除此之外,高速主軸還使用軸承冷卻系統(tǒng)來散熱,這種冷卻系統(tǒng)有時(shí)也被稱為“冷卻器”。 

還有一些其他的減少摩擦的設(shè)計(jì)方法,其功率為50hp,轉(zhuǎn)速達(dá)200000r/min的主軸使用的是靜動承,這樣,主軸在“液體”中而非在剛性件上轉(zhuǎn)動。當(dāng)轉(zhuǎn)速需要很高時(shí)可以使用空氣軸承,但它一般用于直徑較小且轉(zhuǎn)速要求超過1000000r/min的主軸。幾乎無摩擦的磁力軸承也在某些場合得到運(yùn)用。   

工作臺分為立式工作臺和臥式工作臺兩種。

（1）立式工作臺垂直表框軸垂直于地平面，音叉式工作臺的垂直結(jié)構(gòu)的大部分，內(nèi)框架結(jié)構(gòu)的一個(gè)O型圓盤式。（2）臥式工作臺外軸平行于地平面的水平表。

數(shù)控轉(zhuǎn)臺的構(gòu)成：

（1）轉(zhuǎn)角位置伺服控制：在位置伺服控制式工作臺，可發(fā)出指示，調(diào)整框的位置伺服位置，并具有所要求的頻率響應(yīng)。

（2）轉(zhuǎn)角速度伺服控制：在速度伺服控制模式表，可以根據(jù)給定的速度伺服調(diào)節(jié)指示各幀速率，并具有所要求的頻率響應(yīng)。

（3）工作臺限位告警：工作臺限制軟限幅和兩種限制：表硬軟限制在控制器面板上任意設(shè)定的極限值，當(dāng)桌角大于軟限值，限位報(bào)警指示和保護(hù)的軟件處理指令。努力限制是通過安裝在平臺上的限位開關(guān)來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)角桌大于硬限值，限位開關(guān)，保護(hù)和報(bào)警電路接通工作表，表的保護(hù)。

（4）工作臺保護(hù)告警:工作臺的保護(hù)：功率放大器故障、工作臺越位、手動應(yīng)急等。當(dāng)出現(xiàn)工作臺保護(hù)時(shí)，工作臺控制器響應(yīng)動作為:工作臺表位置閉環(huán)控制電路的增益低，工作臺位置回路的輸入為零，切斷伺服功率放大器，從臺伺服電機(jī)和功率放大器，臺伺服電機(jī)線圈短路。

（5）轉(zhuǎn)角的實(shí)時(shí)顯示:顯示的數(shù)值實(shí)施階段的控制器可以工作臺轉(zhuǎn)角，一般0.01°角顯示分辨率。

（6）微機(jī)監(jiān)控:工作臺數(shù)字控制器采用微機(jī)數(shù)字控制，工作臺控制具有與上位微機(jī)接口的能力。工作臺控制器可以接受監(jiān)控器的指令或上位微機(jī)的指令，并可使工作臺的位置傳送到上位微機(jī)。

（7）緊急停車:當(dāng)異常發(fā)生時(shí)，或當(dāng)操作員在必要的時(shí)候，可以按下緊急按鈕，工作臺控制系統(tǒng)的緊急關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)表進(jìn)入緊急停車狀態(tài)，在同一工位的控制與保護(hù)。

數(shù)控加工中心的夾具和刀具選擇

一、數(shù)控加工中心工件的裝夾與定位

在加工中心上，夾具的任務(wù)不僅是夾緊工件，而且還要以各個(gè)方向的定位面為參考基準(zhǔn)，確定工件編程的零點(diǎn)。在加工中心上加工的零件一般都比較復(fù)雜。零件在一次裝夾中，既要粗銑、粗鏜，又要精銑、精鏜，需要多種多樣的刀具，這就要求夾具既能承受大切削力，又要滿足定位精度要求。而加工中心的自動換刀（ATC）功能又決定了在加工中不能使用支架、位置檢測及對刀元件。

在加工中心機(jī)床上，要想合理應(yīng)用好夾具，首先要對加工中心的加工特點(diǎn)有比較深刻的理解和掌握，同時(shí)還要考慮如下因素：（1）加工零件的精度；（2）批量大?。唬?）制造周期；（4）制造成本。

根據(jù)加工中心機(jī)床特點(diǎn)和加工需要，目前常用的夾具結(jié)構(gòu)類型有專用夾具、組合夾具；可調(diào)整夾具和成組夾具。在選擇時(shí)要綜合考慮各種因素，選擇、的夾具形式。

二、數(shù)控加工中心刀具選擇

選取刀具時(shí)，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。生產(chǎn)中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平面時(shí)，應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀，加工凸臺、凹槽時(shí)，選高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時(shí)，可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀；對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。

在進(jìn)行自由曲面（模具）加工時(shí)，由于球頭刀具的端部切削速度為零，因此，為保證加工精度，切削行距一般采用頂端密距，故球頭常用于曲面的精加工。而具在表面加工質(zhì)量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀，因此，只要在保證不過切的前提下，無論是曲面的粗加工還是精加工，都應(yīng)優(yōu)先選擇。