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行业动态

机械加工向超精密、超高速方向发展


    超精密加工技术目前已进入纳米加工时代,加工精度达0.025/~m,表面粗糙度值达g,o.0045/~m。精切削加工技术由目前的红外波段向加工可见光波段或不可见紫外线和X射线波段趋近;超精加工机床向多功能模块化方向发展;超精加工材料由金属扩大到非金属。
    金刚石车削早期主要用来加工有色金属如无氧铜或铝合金等,其产品主要是各种光学系统中的反射镜,如射电望远镜的主镜面,IADA(激光探测)系统中的各镜面以及激光切割机床中的反射镜等,还可节约昂贵的红外材料。
    金刚石车削的刀具参数与镜面铣相似,金属材料多用零度前角刀具加工,红外材料和脆性材料则多用负前角刀具加工。金刚石车削的切削参数根据工件材料和机床特性而定。通常主轴转速低于2000r/min,个别可达5000r/rain。隐形眼镜镜片车床较特殊,其转速可达10000r/min。
    在大批量生产的产品中,光学元件多采用挤压成形或压注成形。成形所用的型腔多采用金刚石车削来完成,型腔材料除超高强度镍钢外。还有工具钢和陶瓷等。超高强度镍钢是模压成形时应用广的材料,因为它既满足模具的硬度要求,又可用金刚石车削出较理想的形状精度和表面质量。用金刚石车削直径在100mm以下的工件时,形状误差可控制在0.1/.tm以下。工件表面粗糙度除了与切削参数及机床特性有关外,还取决于材料的特性,绝大多数可用金刚石车削的材料的表面粗糙度值可达到尺。0.00l一0.005#m。
    目前,高速切削铝合金的切削速度已超过1600m/rain;铸铁为1500m/mira,超高速切削已成为解决一些难加工材料加工问题的一条途径。
    高速切削的技术关键——高速主轴是高速切削的首要条件,对于不同的工作材料,以前的切削速度可达5~100m/s。主轴的转速与刀具的直径有关,采用小直径的球头铣刀时,主轴转速可达1000(~r/min。高速主轴的轴承和润滑技术的改进对高速切削发展起到推动作用。
    油雾润滑又称气/油润滑,在主轴起动前必须先起动润滑装置,该装置将润滑油与压缩32空气混合然后通过管路将油雾喷人各轴承。这种润滑方式属于强制润滑,在正常工作情况下,可保证良好的润滑条件以提高转速。
    通过对液体静压轴承元件的几何形状进行优化设计,转速特征值可达l×106mm·r/min,轴径为30mm的主轴,其高转速可达30000r/min以上。
    静压轴承为减少高速运转发热,轴径不宜过大,因而与滚珠轴承主轴相比,其径向刚度较低。但轴向刚度能远超过滚珠轴承主轴,因为滚珠轴承受离心力限制,其压力角一般较小,为15。或250,故轴向刚度较小。对于轴向切削力较大的加工场合,如采用球头铣刀加工工具或模具时,宜采用液体静压轴承主轴。
    液体静压轴承主轴的特点是运动精度很高,回转误差一般在0.2pro以下。因而不但可以提高刀具的使用寿命,而且可以达到很高的加工精度和低的表面粗糙度值。制造模具时,采用液体静压轴承主轴进行铣削时可以省去后的磨削和手工修整的工序,从而提高生产效率,降低产品成本。由于液体静压轴承的液体摩擦损失,故驱动功率损失比滚珠轴承大。因此,选用何种轴承必须根据具体应用要求来定。假如材料切除量大,对加工表面粗糙度值要求不是很低时,要优先考虑采用滚珠轴承主轴。如果加工精度的允差小且表面粗糙度值要求很低时,应该采用液体静压轴承主轴。
    空气静压轴承高速主轴可以进一步提高主轴的转速和回转精度。它的转速特征值可达2.7×106mm·I'/min,回转误差在0.05~tm以下,高转速可达100000r/min。采用金刚石刀具可以进行镜面铣削,加工各种复杂的高精度形面。空气静压轴承主轴的优点在于高回转精度、高转速和低温升,因而主要适合于工件形状精度和表面粗糙度有高要求的场合。
    磁浮轴承高速主轴可以达到更高的主轴转速,转速特征值可达4×106mm·r/min,为滚珠轴承主轴的两倍。如主轴的高转速相同,则磁浮主轴可采用较大的轴径,以获得较高的刚性(约为滚珠轴承主轴的10倍)和较大的承载能力。磁浮轴承的回转精度主要取决于主轴内所用的位移传感器的精度和灵敏度以及控制电路的性能。目前使用的磁浮主轴的回转精度可达0.2pm。磁浮主轴的优点是高精度、高转速和高刚度。缺点是不仅机械结构复杂,而且需要一整套的传感器系统和控制电路,所以磁浮主轴的造价较高,一般是滚珠轴承主轴的两倍以上。
    采用自动化技术,实现工艺过程的优化控制。微电子、计算机、自动化技术与工艺设备相结合,形成了从单机到系统,从刚性到柔性,从简单到复杂等不同档次的多种自动化成形加工技术,使工艺过程控制方式发生了质的变化。计算机辅助工艺规程设计(CAPP)、数控、CAD/CAM、机器人、自动化搬运仓储、管理信息系统(MIs)等自动化单元技术综合用于工艺设计、加工及物流过程,形成了不同档次的柔性自动化系统。数控加工、加工中心(Mc)、柔性制造单元(FMC)、柔性制造岛(FMI)、柔性制造系统(FMS)和柔性生产线(FTL),及至形成计算机集成制造系统(CIMS)和智能制造系统(IMS)。


机械加工向超精密、超高速方向发展 2013-3-5 本文被阅读 3279 次





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