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開模師分享-模具加工的前沿技術(shù)
發(fā)布時間：
2020-07-21
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高速數(shù)控加工的關(guān)鍵技術(shù)是①高速主軸及高速進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)機(jī)床;②高速加工刀具系統(tǒng);③基于CAD/CAM自動化數(shù)控編程
1、 高速數(shù)控切削
主要針對車削和銑削。一般高速數(shù)控切削的主軸轉(zhuǎn)速比普通數(shù)控切削轉(zhuǎn)速高1～10倍。高速數(shù)控切削的另一個內(nèi)涵是采用高的進(jìn)給速度。維持切削力不變，提高轉(zhuǎn)速就能夠提高切除率，減少切削時間;維持進(jìn)給速度在普通切削水平，提高轉(zhuǎn)速就能夠降低切削力，可以加工較細(xì)或較薄的模具零件。
高速主軸是高速數(shù)控切削的首要條件。目前主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)100000轉(zhuǎn)/min，高速切削速度在5～100m/s。完全可以達(dá)到模具零件的鏡面車削和鏡面銑削。
1)高速主軸有以下幾種漸變形式
(1)保持架采用陶瓷的滾珠軸承高速電動主軸，主軸回轉(zhuǎn)精度達(dá)0.5μm，轉(zhuǎn)速達(dá)到15000轉(zhuǎn)/min以上
(2)采用液體靜壓軸承的高速電動主軸，主軸回轉(zhuǎn)精度在0.2μm以下，轉(zhuǎn)速達(dá)到100000轉(zhuǎn)/min。
(3)采用空氣靜壓軸承的高速電動主軸，主軸回轉(zhuǎn)精度可在50nm以下，轉(zhuǎn)速可高達(dá)200000轉(zhuǎn)/min。正在開發(fā)之中。
(4)采用磁懸浮軸的高速電動主軸，主軸回轉(zhuǎn)精度可達(dá)0.2μm，剛性非常好。正在開發(fā)之中。
2) 高速數(shù)控切削機(jī)床的結(jié)構(gòu)
(1)進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)的高速化，即采用大導(dǎo)程滾珠絲杠和高速伺服電機(jī);直線電機(jī)和精密直線導(dǎo)軌。進(jìn)給速度可達(dá)60～120m/min。
(2)運動部件輕量化和伺服進(jìn)給控制精密化。
(3)已研制出三、四、五軸聯(lián)動高速數(shù)控切削機(jī)床?？杉庸?fù)雜型面的模具。
(4)新運動原理機(jī)床：高速數(shù)控切削領(lǐng)域出現(xiàn)并聯(lián)結(jié)構(gòu)的六桿機(jī)床、三桿五軸機(jī)床和四桿機(jī)床。正在不斷完善和發(fā)展之中。
3) 高速數(shù)控切削刀具系統(tǒng)
(1)刀具材料：有鍍膜的和未鍍膜的硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、氧化鋁基和氧化硅基陶瓷、聚晶金剛石和聚晶立方氮化硼等。
(2)刀柄結(jié)構(gòu)：要求具有很高的幾何精度和裝夾重復(fù)精度、很高的裝夾剛度和高速運轉(zhuǎn)時的完全可靠性。
(3)安裝刀具的模塊化：有典型的HSK型刀柄及其連接結(jié)構(gòu)、液壓膨脹夾頭等。
4) 高速數(shù)據(jù)切削發(fā)展趨勢
研制大功率高速主軸，功率≥100kW，轉(zhuǎn)速≥100000轉(zhuǎn)/min。
2、 高速數(shù)控磨削關(guān)鍵技術(shù)
1) 高速主軸
要求具有高速動平衡，可采用機(jī)電動平衡系統(tǒng)或電液動平衡系統(tǒng)。
2) 高速數(shù)控磨床結(jié)構(gòu)
組合多種磨削功能，具有高動態(tài)精度、高阻尼、高抗振、高穩(wěn)定性、高自動化和高可靠性。
3) 高速數(shù)控磨削砂輪
要求整體具有很高的機(jī)械強(qiáng)度，高速時完全可靠，外觀鋒利，結(jié)合劑必須具有很高的結(jié)合強(qiáng)度和耐磨性以減少砂輪的磨損，高速砂輪采用等強(qiáng)度來設(shè)計優(yōu)化結(jié)構(gòu)和形狀。
4) 冷卻系統(tǒng)
要求冷卻液具有較高的熱容量和熱傳導(dǎo)率以提高冷卻效率，能承受較高的壓力，有良好的過濾性、良好的防腐性和高附著力，有較高的穩(wěn)定性，不起泡，不變色，對健康無害，易于清洗，有利于環(huán)境保護(hù)。
5) 高速數(shù)控磨削的發(fā)展趨勢
研制大功率高速主軸，研制適應(yīng)高速磨削的新型砂輪，改進(jìn)磨床結(jié)構(gòu)，優(yōu)化冷卻系統(tǒng)，磨速向超音速發(fā)展達(dá)250～350m/s以上。