进入21世纪以来,随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,它对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。
高速、高精密化
高速、精密是机床发展永恒的目标。随着科学技术突飞猛进的发展,机电产品更新换代速度加快,对零件加工的精度和表面质量的要求也愈来愈高。为满足这个复杂多变市场的需求,当前机床正向高速切削、干切削和准干切削方向发展,加工精度也在不断地提高。另一方面,电主轴和直线电机的成功应用,陶瓷滚珠轴承、高精度大导程空心内冷和滚珠螺母强冷的低温高速滚珠丝杠副及带滚珠保持器的直线导轨副等机床功能部件的面市,也为机床向高速、精密发展创造了条件。
数控车床采用电主轴,取消了皮带、带轮和齿轮等环节,大大减少了主传动的转动惯量,提高了主轴动态响应速度和工作精度,彻底解决了主轴高速运转时皮带和带轮等传动的振动和噪声问题。采用电主轴结构可使主轴转速达到10000r/min以上。
直线电机驱动速度高,加减速特性好,有优越的响应特性和跟随精度。用直线电机作伺服驱动,省去了滚珠丝杠这一中间传动环节,消除了传动间隙(包括反向间隙),运动惯量小,系统刚性好,在高速下能精密定位,从而极大地提高了伺服精度。
直线滚动导轨副,由于其具有各向间隙为零和非常小的滚动摩擦,磨损小,发热可忽略不计,有非常好的热稳定性,提高了全程的定位精度和重复定位精度。通过直线电机和直线滚动导轨副的应用,可使机床的快速移动速度由10~20m/mim提高到60~80m/min,最高高达120m/min。
数控机床按照加工功能即控制对象不同通常有数控车床、数控车削中心、数控铣床、加工中心、数控冲床、数控线切割机床、数控电火花机床等常见机床。其中,数控车削中心由数控车床发展而来,二者区别在于数控车削中心除拥有数控车床一切功能外还特有一套动力刀具工具系统,也就是在有X轴Z轴的基础上增加了一个钻铣功能的C轴,从而使其增加了在外圆表面精确钻孔攻牙和铣削螺旋槽等特殊加工功能;而加工中心是由数控铣床发展而来,二者关键区别在于加工中心比数控铣床多了一套换刀系统,通过其特有的换刀机构能快速可靠地更换主轴上的加工刀具对工件实现钻、铣、铰、镗、攻牙等多工序集中加工。此外有的加工中心还增加自动回转工作台和自动装卸机构及坐标测量机构,这样更加扩大其加工功能和提升自动化程度。
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