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高速加工中心的主要工藝特點和優點

  發布時間:2014-11-06 點擊率:1545

    高速加工中心與普通數控機床相比,其優越性大家有目共睹,高速加工中心不斷提高的工作性能是模具制造業得以高效和高精度加工模具的重要前提。近年來,在驅動技術的推動下,涌現出結構創新、性能優良的眾多不同類型的高速加工中心。90年代中后期出現的三軸高速加工中心(如瑞士Mikron公司在1996年末推出的HSM700型高速加工中心)現已發展到五軸高速加工中心。在驅動方式上,已從直線運動(X/Y/Z軸)的伺服電機和滾珠絲杠驅動發展到目前的直線電機驅動,回轉運動(A和C軸)采用了直接驅動的轉矩電機,有的公司并通過直線電機和轉矩電機使加工中心發展成全采用直接驅動的五軸加工中心。顯著提高了加工中心的行程速度、動態性能和定位精度。

    用于模具加工的高速加工中心,一個普遍的結構特點是采用龍門式框架結構,以此增強機床剛性,且便于充分利用加工區的空間。機床床身的材料則多數采用了聚合物混凝土,由于這種材料具有較好的阻尼性能和較低的熱傳導率,故有利于提高模具的加工精度。高速加工中心的特點和發展: 

  高速主軸 
  高速主軸是高速加工中心最要害的部件之一。目前主軸轉速在20000~40000r/min的加工中心越來越普及,一些歐洲的高速加工中心的主軸轉速已經達到60000r/min,轉速高達100000r/min以上超高速主軸也正在研制開發中。高速加工中心的轉速、馬力、動態平衡、剛性、錐度孔型及熱變形特性等,對高速加工中心的剛性和熱穩定性都有相當程度的影響。這樣就要求高速加工中心主軸和電機合二為一,制成電主軸,實現無中間環節的直接傳動,減少傳動部件,具有更高的可靠性。 
  主軸主軸軸承也是決定主軸壽命和負荷容量的要害部件。為了適向高速切削加工,高速加工中心的主軸設計采用了先進的主軸軸承的潤滑、散熱技術。目前高速主軸主要采用3種非凡軸承:(1)陶瓷軸承;(2)磁力軸承;(3)空氣軸承。主軸軸承潤滑對主軸轉速的提高起著重要。 
  高速進給系統 
  提高切削進結速度是提升加工效率所必須的。目前高速加工中心的切削進給速度一般為20-40m/min,有的直線電機驅動X、Y軸的立式加工中心超高速定位速度達140m/min,有的高速加工中心進給速度高達208m/min。要實現并準確控制這樣高的進給速度,對高速加工中心導軌、滾珠絲桿、伺服系統、工作臺結構等提出了新的要求。直線電機的成熟應用使高速加工中心在效率、精度和實用性方面翻開了新的一頁。直線電機為非接觸的直接驅動方式,移動部件少,無扭曲變形問題,采用這種技術,機床制造達到了傳統滾珠絲桿所無法達到的水平。直線電機具有高加速度和減速特性,加速度可達2g,為傳統驅動裝置的10-20倍,進給速度是傳統的4-5倍。 
  高速CNC控制系統 
  高速加工中心要求CNC控制系統具有快速數據處理能力和高的功能化特性,以保證在高速切削(非凡是4-5軸坐標聯動加工復雜曲面時)仍具有良好的加工性能。高速加工中心須選擇傳輸速度快,CPU運算速度快,預讀單節及NURBS功能等適當的CNC控制器,才能發揮高速切削加工的效能。OPEN架構及PC-Based也是發展的一個新潮流。結合PC在通訊及網絡上的發展,建立參數資料庫系統、CAD/CAM整合模擬系統及標準化電控模組,也是未來發展的新趨勢。 
  高速CNC數控系統的數據處理能力有兩個重要指標:一是單個程序段處理時間,為了適應高速,要求單個程序段處理時間要短,為此,需使用32位CPU和64位CPU,并采用多處理器;二是插補精度,為了確保高速下的插補精度,要有前饋和大數目超前程序段處理功能,此外,還可采用NURBS(非線性B樣條)插補、回沖加速、平滑插補、鐘型加減速等輪廓控制技術。 
  高速切削加工CNC系統的功能特征包括:(1)加減預插補;(2)前饋控制;(3)精確矢量補償;(4)最佳拐角減速度。

 

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