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實現(xiàn)數控車床高速、高精度化的2個關鍵技術
閱讀：2372 發(fā)布時間：2016-3-2數控機床的高速、高精度化的實現(xiàn)是由CNC控制、機床的機械結構、進給驅動及其它附助部分如排屑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、刀夾裝置及主軸等共同來完成的.這些技術并不是相互獨立的,它們之間相互,相互制約,相互促進,一個技術的進步取決于其他技術的發(fā)展。下面具體介紹目前高速、高精度切削的2個關鍵技術：
1、提高微處理器的位數和速度
提高微處理器的位數和速度是提高CNC速度的zui有效的手段.在超精密數控加工中,亞微米級的精度指標要求將控制單位精細化,以微小程序段實現(xiàn)連續(xù)進給,這使得*控制算法的引入極為必要,超精密數控加工的插補周期已經達到毫秒級.對于數控系統(tǒng),高速度化首先要求計算機系統(tǒng)讀入加工指令數據后,能進行高速處理并計算出伺服電機的位移量,然后發(fā)出指令需求伺服電動機快速地作出響應.DSP(DigitalSignalPro2cessor)的出現(xiàn)使之成為可能.DSP具有非常高的數據吞吐能力,短至幾十秒的指令周期,非常適合于大數據量的高速數據采集系統(tǒng)和實時控制系統(tǒng).將DSP應用于高性能的超精密數控系統(tǒng)的開發(fā)不失為一種好的策略.
此外,DSP在*檢測、*快速伺服裝置、機床保護系統(tǒng)中也有成功的應用。
2、提高主軸旋轉速度
在數控車床的高速度化中,高速切削要求具有很高的轉速及相應的功率和輸出力矩,提高主軸旋轉速度占重要地位.主軸轉速提高及進給軸速度加快,可以縮短加工時間,提高生產力.同時,可以降低工件表面粗糙度,減少二次拋光加工作業(yè),而且加工中產生的熱量可由切削屑排除,使溫升熱變形小,故可提高加工品質,實現(xiàn)微細加工.研究指出,由于主軸的高速度化,使得切削時間比過去縮短了80%。
主軸高速度化的手段主要有
1)選用高速電主軸。高速電主軸是實現(xiàn)高速切削的基礎,它直接將電機轉子作為機床的輸出軸,實現(xiàn)了零傳動,減少了傳動過程中的功率損耗和傳動誤差.高速主軸單元設計中一個非常關鍵的問題是如何選擇主軸支撐,即如何選擇主軸軸承.軸承的選擇要求考慮承載、潤滑、冷卻、變速、預加載若干因素,目前主要應用的高速軸承有動液軸承、靜液軸承、磁浮軸承、陶瓷滾珠軸承等,其中磁浮軸承特別適合于超高速切削,它采用電磁控制技術使懸浮在磁場中的主軸轉于作高速旋轉,具有轉速高、剛性好、壽命長、潤滑要求低、熱膨脹系數小等優(yōu)點,是各國競相開發(fā)研究的一個*領域。
2)工作臺輕量化。可以減小工作臺的慣性力。
3)選用直線電機。直接直線傳動的zui突出的優(yōu)點是響應快,可得到瞬時高加速度或減速度(可達918~5818m/s2),而在傳統(tǒng)的間接式直線傳動中,由于滾珠絲杠的扭轉剛度很低,因而系統(tǒng)的剛性差,在實現(xiàn)加工軌跡運動過程中,易形成高階振蕩,所以其過渡時間長,難以得到高的瞬間加、減速度(一般只能達到0198~2194m/s2).而且采用直線伺職電機的直接驅動方式,省去了減速器(齒輪、同步齒形帶等)和滾珠絲杠等中間環(huán)節(jié),不僅筒化了機床結構,也避免了由于中間環(huán)節(jié)的彈性變形、間隙、磨損和發(fā)熱等因素帶來的運動誤差.但直線電機具有價格昂貴,防塵要求嚴格,不適于垂直方向驅動等缺點。
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