高速加工進一步向縱深發(fā)展
>b5 ;I1o=y &N6[*7 高速數(shù)控加工起源于90年代初，它以電主軸實現(xiàn)主軸高速和以直線電機實現(xiàn)高直線移動速度為主要特征，主要應(yīng)用于大批量生產(chǎn)的轎車工業(yè)等領(lǐng)域。目的是力圖用高主軸轉(zhuǎn)速和高速直線進給運動的單主軸加工中心來替代多主軸但難以實現(xiàn)高主軸轉(zhuǎn)速和高速進給的組合機床，從而在大批量生產(chǎn)中，既得到高度的柔性利于產(chǎn)品快速地更新?lián)Q代，而又不降低生產(chǎn)效率。在實際生產(chǎn)中，一些馳名的汽車廠如我國的上海通用汽車公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機床。當(dāng)前最新趨勢是：繼續(xù)擴大其應(yīng)用范圍。有的公司為了降低成本，不用直線電機，而采用中空通冷卻液、加大直徑和加大導(dǎo)程的滾珠絲杠；日本東芝機械則采用中空通冷卻液的雙滾珠絲杠來增強傳動剛度。但不管采用何種形式的滾珠絲杠，其最大移動速度一般不大于50m/min，加速度最高為0.5g～1g，但是，HüLLERHILLE公司的nbh110高速加工中心，由于采用了“框中框”結(jié)構(gòu)，使得移動部件質(zhì)量較小。因此盡管用了滾珠絲杠，其X、Y、Z軸直線速度仍可高達75m/min，加速度達1g。?
o:3(J } XD0a :T) 高速加工應(yīng)用的另一個領(lǐng)域是用立方氮化硼
刀具進行淬硬鋼的高速銑削或車削，這對
模具工業(yè)非常有利。為了追求最終的高精度，一般希望在模具淬硬以后進行精加工。在以前，對付淬硬模具唯一可用的加工手段是電加工。電加工的放電燒蝕是微切屑加工，效率極低。而高速銑削淬硬鋼的效率卻可以高出幾十倍，從而成為電加工的理想替代工藝。雖然，對那些大型模具上的深而窄的槽、小曲率半徑圓弧曲面和清角等高速銑削無能為力，但可以用高速銑削進行粗、半精加工，而用電加工作最后加工，這樣可大大縮短模具加工周期。對那些為數(shù)眾多的異形且窄而深的槽類模具，仍只能采用電加工方法。為此，電加工永遠不會被完全取代。?
1-PlRQs.1 JhTr{8 { 高速銑削淬硬鋼對電加工的挑戰(zhàn)，促使電加工機床也走向“高速”化。日本Sodick公司于1999年(1996年著手研制)在世界上率先推出了直線電機取代滾珠絲杠的電火花成形機床。在IMTS2000上Sodick的電火花線切割機床和打孔機床也全部用上了直線電機。以直線運動速度為36m/min左右、分辨率為1μm的直線電機傳動取代直線速度只有1.3m/min左右，分辨率為1μm的滾珠絲杠，其傳動的優(yōu)越性不能直接體現(xiàn)在高速度上。這是由電火花機床為不斷維持放電間隙的前移而又不致于短路的伺服性質(zhì)所決定的。它表現(xiàn)為瞬時進、瞬時停、甚至瞬時后退。由于直線電機大幅度提高了傳動剛進，且有高達3000N的直線推力，因此有可能產(chǎn)生瞬時高加(減)速度，形成高頻率瞬時的斷續(xù)沖擊，沖走由電蝕產(chǎn)生的鐵屑。這樣既可免除一切“沖刷”(Flushing)裝置，又可一直保持最小且一致的火花間隙而達到快速的進給。從而不僅可大幅度提高效率(一般可提高40%)、精度，改善表面粗糙度，還可以解決以往由于無法解決“沖刷”問題(如很難在微小且密集的電極上鉆“沖刷”用小孔等)而不能進行電加工的問題。?
x aoR\H k\j_hu 航空和宇航工業(yè)是高速加工的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域。其原因一是其主導(dǎo)材料為鋁和鋁合金；二是其零件常具有厚度極薄的壁和筋，剛度很差。只有高速切削時切削力很小才能對這些筋、壁進行加工。最新趨勢是：近來這些行業(yè)流行采用大型整體鋁合金坯料制造大型部件，如機翼、機身等，來替代多個零件，以避免眾多的鉚釘、螺釘和其它聯(lián)結(jié)方式。這樣不僅可省去昂貴的裝配工時和工裝，還可使構(gòu)件的強度、剛度和可靠性得到提高。因而，在這屆IMTS2000上，美國CINCINNATI和意大利Jobs公司均展出了專門用于飛機工業(yè)的大型高速銑床(其型號分別為HyperMach和JoMach159)。這類機床有以下特點：?
'wMvO{}$ Zby3.=.e (1)進一步提高主軸轉(zhuǎn)速和功率：由于飛機工業(yè)采用整體坯料“掏空”的方法加工零件，切削量極大。因而，主軸轉(zhuǎn)速和功率可增加的空間也很大。據(jù)CINCINNATI公司稱，以往在飛機工業(yè)中，主軸轉(zhuǎn)速達15000r/min和22kW就是高速了。隨著技術(shù)進步，先進機床已提高到40000r/min和40kW。而他們的HyperMach已提高到60000r/min和80kW，也即達到了新的高度。?
O `GF | &HAu;u@ (2)超長的X行程和龍門移動：由于“機翼”類為細(xì)長型零件，JoMach機床的X軸行程長達30m，而Y軸只有2m。據(jù)稱它將被用于加工歐洲下一代戰(zhàn)斗機“臺風(fēng)”的機翼。HyperMach機床的X行程最長為46m，Y軸也只有2m。英國Marwin公司Alumax系列機床的雙面總長度達100m。如此長的X行程，只能是龍門(往往是多個龍門)移動而不可能是工作臺移動。?
Y` 4 LMK[] 7l =Tl[n (3)采用直線電機作高速直線傳動：和以往航空工業(yè)大型機床用斜
齒輪齒條或蝸桿條傳動不同，這類高速銑床也用上了直線電機。這是為了適應(yīng)主軸超高速、特大功率和超長X行程的需要。HyperMach機床采用直線電機以后，進給速度最大達60m/min，快速為100m/min，加速度達2g。據(jù)CICINNATI公司稱，他們在HyperMach上曾試切一件薄壁飛機零件，只花了30分鐘。同樣的零件在一般高速銑床上加工費時3小時，而在普通數(shù)控床需8小時。這充分顯示了超高速機床的威力。?
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4+ -vY5h%7kf Jobs公司2000年推出的另一臺用于航空和模具工業(yè)的高速大型銑床LinX，為橋式布局，也應(yīng)用了直線電機，最高進給速度達60m/min，加速度0.6g，主軸轉(zhuǎn)速24000r/min，功率為44kW。據(jù)稱，由于高速主軸和高速進給，加工時間可減少50%，機床結(jié)構(gòu)還得到簡化，減少了25%的零件，從而易于維護。?
=2QP7W3mg< =>evkaj 以上說明直線電機應(yīng)用已從最初的汽車工業(yè)，擴展到電加工機床，航空工業(yè)和大型模具的加工。?
=_ m3 ~=Z >b=."i 不僅如此，這次IMTS2000展品中，板材沖壓機和
激光板材切割機床也應(yīng)用了直線電機，如Alabama公司的激光切割機，采用直線電機后，速度為150m/min，加速度為1.3g。另外，直線電機還被應(yīng)用于三坐標(biāo)測量機，如Helmel公司的MierostarHS產(chǎn)品，直線移動速度達30m/min，這樣，測頭每分鐘可作120次以上的接觸測量。
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