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        1.高速、高效

        機床向高速化方向發展,不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本,而且還可提高零件的表面加工質量和精度。超高速加工技術對制造業實現高效、優質、低成本生產有廣泛的適用性。

        20世紀90年代以來,歐、美、日各國爭相開發應用新一代高速數控機床,加快機床高速化發展步伐。高速主軸單元(電主軸,轉速15000-100000r/min)、高速且高加/減速度的進給運動部件(快移速度60~120m/min,切削進給速度高達60m/min)、高性能數控和伺服系統以及數控工具系統都出現了新的突破,達到了新的技術水平。隨著超高速切削機理、超硬耐磨長壽命刀具材料和磨料磨具,大功率高速電主軸、高加/減速度直線電機驅動進給部件以及高性能控制系統(含監控系統)和防護裝置等一系列技術領域中關鍵技術的解決,為開發應用新一代高速數控機床提供了技術基礎。

        目前,在超高速加工中,車削和銑削的切削速度已達到5000~8000m/min以上;主軸轉數在30000轉/分(有的高達10萬r/min)以上;工作臺的移動速度(進給速度):在分辨率為1微米時,在100m/min(有的到200m/min)以上,在分辨率為0.1微米時,在24m/min以上;自動換刀速度在1秒以內;小線段插補進給速度達到12m/min。

        2.高精度

        從精密加工發展到超精密加工,是世界各工業強國致力發展的方向。其精度從微米級到亞微米級,乃至納米級(<10nm),其應用范圍日趨廣泛。

        當前,在機械加工高精度的要求下,普通級數控機床的加工精度已由±10μm提高到±5μm;精密級加工中心的加工精度則從±3~5μm,提高到±1~1.5μm,甚至更高;超精密加工精度進入納米級(0.001微米),主軸回轉精度要求達到0.01~0.05微米,加工圓度為0.1微米,加工表面粗糙度Ra=0.003微米等。這些機床一般都采用矢量控制的變頻驅動電主軸(電機與主軸一體化),主軸徑向跳動小于2µm,軸向竄動小于1µm,軸系不平衡度達到G0.4級。

        高速高精加工機床的進給驅動,主要有“回轉伺服電機加精密高速滾珠絲杠”和“直線電機直接驅動”兩種類型。此外,新興的并聯機床也易于實現高速進給。

        滾珠絲杠由于工藝成熟,應用廣泛,不僅精度能達到較高(ISO3408 1級),而且實現高速化的成本也相對較低,所以迄今仍為許多高速加工機床所采用。當前使用滾珠絲杠驅動的高速加工機床最大移動速度90m/min,加速度1.5g。

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