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高速cnc加工中心配置及要求

 
  高速cnc加工中心与普通加工中心对比区别还是很多的,比如说主轴、刀库、刀具、数控系统等等,主要在于主轴转速和切削进给。一台标准的高速cnc加工中心必须达到标准的高速cnc加工中心要求。
  
  一、高速cnc加工中心对主轴的要求
高速cnc加工中心主轴
  
  高速加工中心的高速主轴应具有精密度高、刚性好、运行平稳和热变形小等特点。加工中心比较普及的主轴有这么几种形式:皮带式、齿轮式、直结式和电主轴。高速cnc加工中心可以使用直结式主轴和电主轴,其余的主轴基本上达不到高速cnc加工中心的基本转速要求。高速cnc加工中心主轴转速最低不能低于10000rpm,这么高的转速基本上只有直结式主轴和电主轴才能达到。
  
  直结式主轴最大转速没电主轴高,在国外,有的高速cnc加工中心厂家已经研发出超高速cnc加工中心,那种加工中心主轴转速破十万是非常简单的事,但是我们都知道,主轴转速越高,切削力度越不足,所以直结式主轴的切削力远比电主轴更好。
  
  二、高速cnc加工中心切削进给
  
  数控机床中,可以说提高机床切削进给就相当于提升加工效率。高速cnc加工中心更是如此,高速cnc加工中心切削进给一般在20-40m/min,当然切削进给更快的也不是没有,山东海特数控的几款高速cnc加工中心切削进给就超过了40m/min。
  
  直线电机的成熟使用让高速cnc加工中心有了质的飞跃,在加工效率和加工精度都有全方位的提高。直线电机的驱动方式为非接触的直接驱动方式,移动部件少,无扭曲变形问题,采用这种技术,机床制造达到了传统滚珠丝杆所无法达到的水平。直线电机具有高加速度和减速特性,加速度可达2g,为传统驱动装置的10-20倍,进给速度是传统的4-5倍。
  
  三、高速cnc加工中心数控系统
  
  高速cnc加工中心的数控系统比一般的加工中心数控系统要求要更高一些。高速cnc加工中心的数控系统必须有更快的数据处理能力和更高的功能化特性。而四轴或五轴的高速cnc加工中心更是对如此。优先选择32位或64为处理器的数控系统,这两种数控系统非常之强,是普通的数控系统无法媲美的。
  
  四、高速cnc加工中心刀具
  
  高速cnc加工中心刀具并不是说刀具的类型,而是高速cnc加工中心的刀具材质。高速cnc加工中心常用的刀具材质有聚晶金刚石、立方氮化硼、硬质含涂层刀具。好的刀具可以使切削速度向更高的高度发展。
  
  要对刀具结构进行动平衡,特别刀柄外伸较长的刀具必须进行动平衡,以防止高速引起离心力使抗弯强度和断裂韧性都较低的刀柄或刀片发生 断裂,对高速cnc加工中心和操作者带来危险。刀柄系统选择也会影响自动换刀的重复精度和刀具切削刚性。目前刀柄系统一般选择7:24锥度的单面夹紧刀柄系统。
高速cnc加工中心
  五、高速加工的数控编程

       高速加工的数控编程不同于普通加工的数控编程。在高速加工中,由于进给速度和加工速度很快,编程员必须能够预见到切削刀具是怎样切入工件中去的。加工时除了使用小的进给量和浅的切削深度外,编制NC代码时尽量避免加工方向的突然改变也是非常重要的,因为进给方向的突然变化不仅会使切削速度降低,而且还有可能产生“爬行”现象,这会降低加工表面质量,甚至还会产生过切或残留、刀具损坏乃至主轴损坏的现象,特别是在三维轮廊加工过程中,将复杂型面或拐角部分单独加工会比用“之”字形加工法、直线法或其他一些通用加工方法来一次加工出所有面更有利一些。
  
  高速加工时,建议刀具缓慢切入工件,同时尽量避免刀具切出后又重新切入工件,因此,从一个切削层缓慢地进入另一个切削层比切出后再突然进入要好,其次,尽可能地保持一个稳定的切削参数,包括保持切削厚度、进给量和切削线速度的一致性,当遇到某处切削深度有可能增加时,应降低进给速度,因为负载的变化会引起刀具的偏斜,从而降低加工精度、表面质量和缩短刀具寿命。故在很多情况下,有必要对工作轮廊的某些复杂部分进行预处理,以使高速运行的精加工小直径刀具不会因为前道工序使用的较大直径刀具而留下的“加工残余”而导致切削负载的突然加大。目前一些CAM软件具有“加工残余分析”的功能,这一功能使得CAM系统准确地知道每次切削后加工残余的位置所在,这是保持刀具负载不变的关键,而这一关键对高速加工的成功实现又是至关重要的。
  
  总之,刀具路径越简单越好,这样,加工过程更有可能达到最大进给速度,而不必由于密集的数据点簇和加工方向的突然改变而减速。在“之”字形切削路径中,用“弧线”(或类似弧形线段)来连接相邻的两个直线段,将有利于减少加/减速程序的频繁调用和转换次数。
  
  在高速加工中,无论从加工精度还是从加工安全性来说,CAM系统的自动过切(残余)保持功能是必不可少的。因为过切(残留)对工件的损坏是不可修复的。而它对刀具的破坏亦是灾难性的,这就要求被加工几何表面建立一个精确而连续的数字模型以及有一个高效的刀具路径生成算法来保证加工轮廓的完整性。其次,CAM系统对刀具路径的验证能力亦是非常重要的,这一方面可以允许程序员在把加工代码送到车间之前验证程序编制的正确性,另一方面还可以对程序进行优化,根据不同加工路径自动地调节进给速度以始终保持最大安全进给速度。
 

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