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加工中心的配置及要求
加工中心對(duì)比普通加工中心，還是很多的區(qū)別，比如說(shuō)主軸、刀庫(kù)、刀具、數(shù)控系統(tǒng)等等，主要在于主軸轉(zhuǎn)速和切削進(jìn)給。一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的加工中心必須達(dá)到加工中心要求。那么，加工中心的配置及要求是怎么樣的呢？
加工中心的配置及要求
一、加工中心對(duì)主軸的要求
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)。加工中心比較普及的主軸有這么幾種形式：皮帶式、齒輪式、直結(jié)式和電主軸。加工中心可以使用直結(jié)式主軸和電主軸，其余的主軸基本上達(dá)不到加工中心的基本轉(zhuǎn)速要求。加工中心主軸轉(zhuǎn)速最低不能低于10000rpm，這么高的轉(zhuǎn)速基本上只有直結(jié)式主軸和電主軸才能達(dá)到。
直結(jié)式主軸最大轉(zhuǎn)速?zèng)]電主軸高，在國(guó)外，有的加工中心廠家已經(jīng)研發(fā)出超加工中心，那種加工中心主軸轉(zhuǎn)速破十萬(wàn)是非常簡(jiǎn)單的事，但是我們都知道，主軸轉(zhuǎn)速越高，切削力度越不足，所以直結(jié)式主軸的切削力遠(yuǎn)比電主軸更好。
二、加工中心切削進(jìn)給
數(shù)控機(jī)床中，可以說(shuō)提高機(jī)床切削進(jìn)給就相當(dāng)于提升加工效率。加工中心更是如此，加工中心切削進(jìn)給一般在20-40m/min，當(dāng)然切削進(jìn)給更快的也不是沒(méi)有。
直線電機(jī)的成熟使用讓加工中心有了質(zhì)的飛躍，在加工效率和加工精度都有全方位的提高。直線電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式為非接觸的直接驅(qū)動(dòng)方式，移動(dòng)部件少，無(wú)扭曲變形問(wèn)題，采用這種技術(shù)，機(jī)床制造達(dá)到了傳統(tǒng)滾珠絲桿所無(wú)法達(dá)到的水平。直線電機(jī)具有高加速度和減速特性，加速度可達(dá)2g，為傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置的10－20倍，進(jìn)給速度是傳統(tǒng)的4－5倍。
三、加工中心數(shù)控系統(tǒng)
加工中心的數(shù)控系統(tǒng)比一般的加工中心數(shù)控系統(tǒng)要求要更高一些。加工中心的數(shù)控系統(tǒng)必須有更快的數(shù)據(jù)處理能力和更高的功能化特性。而四軸或五軸的加工中心更是對(duì)如此。優(yōu)先選擇32位或64為處理器的數(shù)控系統(tǒng)，這兩種數(shù)控系統(tǒng)非常之強(qiáng)，是普通的數(shù)控系統(tǒng)無(wú)法媲美的。
四、加工中心刀具
加工中心刀具并不是說(shuō)刀具的類型，而是加工中心的刀具材質(zhì)。加工中心常用的刀具材質(zhì)有聚晶金剛石、立方氮化硼、硬質(zhì)含涂層刀具。好的刀具可以使切削速度向更高的高度發(fā)展。
要對(duì)刀具結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)平衡，特別刀柄外伸較長(zhǎng)的刀具必須進(jìn)行動(dòng)平衡，以防止高速引起離心力使抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性都較低的刀柄或刀片發(fā)生斷裂，對(duì)加工中心和操作者帶來(lái)危險(xiǎn)。刀柄系統(tǒng)選擇也會(huì)影響自動(dòng)換刀的重復(fù)精度和刀具切削剛性。目前刀柄系統(tǒng)一般選擇7:24錐度的單面夾緊刀柄系統(tǒng)。
五、高速加工的數(shù)控編程
高速加工的數(shù)控編程不同于普通加工的數(shù)控編程。在高速加工中，由于進(jìn)給速度和加工速度很快，編程員必須能夠預(yù)見(jiàn)到切削刀具是怎樣切入工件中去的。加工時(shí)除了使用小的進(jìn)給量和淺的切削深度外，編制NC代碼時(shí)盡量避免加工方向的突然改變也是非常重要的，因?yàn)檫M(jìn)給方向的突然變化不僅會(huì)使切削速度降低，而且還有可能產(chǎn)生“爬行”現(xiàn)象，這會(huì)降低加工表面質(zhì)量，甚至還會(huì)產(chǎn)生過(guò)切或殘留、刀具損壞乃至主軸損壞的現(xiàn)象，特別是在三維輪廊加工過(guò)程中，將復(fù)雜型面或拐角部分單獨(dú)加工會(huì)比用“之”字形加工法、直線法或其他一些通用加工方法來(lái)一次加工出所有面更有利一些。
高速加工時(shí)，建議刀具緩慢切入工件，同時(shí)盡量避免刀具切出后又重新切入工件，因此，從一個(gè)切削層緩慢地進(jìn)入另一個(gè)切削層比切出后再突然進(jìn)入要好，其次，盡可能地保持一個(gè)穩(wěn)定的切削參數(shù)，包括保持切削厚度、進(jìn)給量和切削線速度的一致性，當(dāng)遇到某處切削深度有可能增加時(shí)，應(yīng)降低進(jìn)給速度，因?yàn)樨?fù)載的變化會(huì)引起刀具的偏斜，從而降低加工精度、表面質(zhì)量和縮短刀具壽命。
故在很多情況下，有必要對(duì)工作輪廊的某些復(fù)雜部分進(jìn)行預(yù)處理，以使高速運(yùn)行的精加工小直徑刀具不會(huì)因?yàn)榍暗拦ば蚴褂玫妮^大直徑刀具而留下的“加工殘余”而導(dǎo)致切削負(fù)載的突然加大。目前一些CAM軟件具有“加工殘余分析”的功能，這一功能使得CAM系統(tǒng)準(zhǔn)確地知道每次切削后加工殘余的位置所在，這是保持刀具負(fù)載不變的關(guān)鍵，而這一關(guān)鍵對(duì)高速加工的成功實(shí)現(xiàn)又是至關(guān)重要的。
總之，刀具路徑越簡(jiǎn)單越好，這樣，加工過(guò)程更有可能達(dá)到最大進(jìn)給速度，而不必由于密集的數(shù)據(jù)點(diǎn)簇和加工方向的突然改變而減速。在“之”字形切削路徑中，用“弧線”(或類似弧形線段)來(lái)連接相鄰的兩個(gè)直線段，將有利于減少加/減速程序的頻繁調(diào)用和轉(zhuǎn)換次數(shù)。
在高速加工中，無(wú)論從加工精度還是從加工安全性來(lái)說(shuō)，CAM系統(tǒng)的自動(dòng)過(guò)切(殘余)保持功能是必不可少的。因?yàn)檫^(guò)切(殘留)對(duì)工件的損壞是不可修復(fù)的。而它對(duì)刀具的破壞亦是災(zāi)難性的，這就要求被加工幾何表面建立一個(gè)精確而連續(xù)的數(shù)字模型以及有一個(gè)高效的刀具路徑生成算法來(lái)保證加工輪廓的完整性。其次，CAM系統(tǒng)對(duì)刀具路徑的驗(yàn)證能力亦是非常重要的，這一方面可以允許程序員在把加工代碼送到車(chē)間之前驗(yàn)證程序編制的正確性，另一方面還可以對(duì)程序進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)不同加工路徑自動(dòng)地調(diào)節(jié)進(jìn)給速度以始終保持最大安全進(jìn)給速度。
