高速不足为奇

为了发挥高速加工的优越性,车间必须评估和最优化全部生产过程:机床、它的主轴和工艺装备系统以及它的编程软件。按照美国Absolute机床公司总裁SteveOrtner说,成功建立在设计用于高速加工的系统基础上,具有补充的能力,而不是标准的,用高速改装的。

用于高速加工的机床必须有刚性结构,能抗振,刚性好,在高加速度率下不挠曲。这些机床都用加重型筋的铸件制成,经过有限元分析最佳化,抗振,提供最佳的刀具寿命和表面光洁度。

双立柱设计对于中到大型高速加工机床是很理想的。这是因为Y和Z轴载荷固定,只工作台载荷是变化的。

相反,C形框架机床,X轴在Y轴之上,有两个轴载荷变化,受工作台载荷变化的影响,使机床难于调谐和控制。但对于中、小型机床,工作台载荷通常额定在1500磅以下,因而C形框架设计是可控制的,而且成本效益高。

对于直线导轨的机床,重量支持在轴承上,容易控制和调谐机床,用于高速。在中、小型机床上,用低转矩主轴,直线导轨系统效果好。但在大到中型机床上,用高转矩主轴,Y和Z轴常用箱形导轨而X轴用直线导轨。

成功的高速加工需要配合机床的能力、控制、工艺装备和编程软件

大直径机床滚珠丝杠在高速加工时,可防止挠曲和振动。滚珠丝杠应加预应力以消除热变形,防止膨胀,加强轴的刚性。如果机床的结构不能支持预应力滚珠丝杠,则滚珠丝杠必须用循环液体冷却,这又产生维修问题。

没有预应力滚珠丝杠的机床,为了精度的要求,必须要有标尺,但可能仍然缺乏轴的刚度。长行程的机床,滚珠丝杠很长,应该用固定丝杠和回转螺母装置,以防止丝杠抖动。伺服马达应该用刚性联轴节直接联接到滚珠丝杠上。

由于高速加工的加速度,用平衡重是行不通的。必须使用不用平衡的大伺服马达或者液压平衡系统。

控制装置、马达和驱动装置

控制装置、马达和驱动装置共同工作,以便最佳化速度和可靠性。为了选择高速切削的控制/马达/驱动系统,必须考虑以下几个方面:

◆控制速度是处理3轴运动信息块,通过伺服系统执行信息块并得到闭环反馈的能力。

◆块先行(BlockLookahead)是在程序中控制系统控制矢量变化的先行块的数量。控制系统越快,需要先行块越多。

◆自动加速/减速,结合用块先行,自动减小进给率,以保持轮廓精度和完整。

◆需要大容量程序存储器和一个以太网接口,带一个硬盘驱动器或ATA卡,以便从存储器直接运行。Ortner先生说,RS-232DNC方式不够快。

◆需要大的交流数字伺服马达和驱动装置,以快速起动和停止高速加工机床。

◆需要带编码器或线性标度的高分辨率反馈,以便知道机床在哪里。

◆特别重要的是当工作台载荷变化时,伺服器可以调谐,以适应机床轴惯性的变化。控制系统必须调谐,适应各种精度与速度的对比等级。

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