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数控机床功能部件的发展趋势

2010年08月20日 09:10中国机床商务网点击:2766

摘要:近几年来我国数控机床功能部件的发展取得了极大的进步。在机床行业日趋发展的形势下,高速、高精、五轴联动、复合型机床是未来机床发展的主方向,机床功能部件必然围绕这一主题进行发展,这样才能满足机床制造厂家的需求。

  数控机床发展的水平高低,其数控机床功能部件起到了极其重要的作用。数控机床功能部件涵盖了众多方面,包括数控系统、刀库、数控刀架和转台、五轴联动摆头,主轴、电主轴、滚珠丝杠副和滚动导轨副、高速防护等。近几年来我国数控机床功能部件的发展取得了极大的进步,功能部件的发展和其专业化生产为机床制造厂提供功能完善、品质优良、运行可靠、结构标准化且性价比合适的选件,缩短机床新产品开发和制造周期,为数控机床的发展奠定了坚实的基础。

  1、五轴联动功能部件

  五轴联动机床是机床发展的主要趋势,作为五轴联动机床关键功能部件的摆角头在本届展会上有多家展出,其中北京第一机床厂展出的“带方滑枕的B/C机械式摆角头”其主要参数如下:C轴最大进给速度(快速)3600。/min,C轴最大输出扭矩7500Nm,B轴最大进给速度(快速)21600/min,B轴最大输出扭矩7500Nm,摆角头主轴最高转速3000r/min,摆角头主轴最大输出功率40kW。

  大连光洋集团的直驱式双摆铣头,该铣头是采用直接驱动技术的双摆铣头,内置特殊开发的大扭矩直驱电机一力矩电机,可提供更高的动态性能。区别于传统的齿轮传动或蜗轮蜗杆传动方式,双摆铣头没有任何机械传动部件,因此具有良好的精度保持性。基于简单而对称的结构设计,所有部件、电机、轴承、主轴完美地结合在一起,可获得更高的稳定性和系统刚性。采用弹性变形液压夹紧装置,使得旋转轴可以在任何加工位置液压夹紧,可应用在重型切削和高速切削中。采用先进的静态密封和旋转密封技术,水、油、气路完全集中在部件内部,不受旋转运动的限制。闭环的高精度编码器及总线式高精度驱动控制器,最大限度的保证其控制精度和可靠性。其主要参数为:额定扭矩:A轴500Nm~1200Nm、C轴1500Nm;定位精度:5”,l0”;摆角范围:A轴士ll0°、C轴士360°;主轴额定转速:l000rpm~2000rpm;主轴最高转速:6000rpm~20000rpm。

  2、滚珠丝杠与线性导轨

  滚珠丝杠、线性导轨作为数控机床最常见的功能部件,经过多年的发展,国产技术已日渐成熟,并且己接近或达到国际先进水平。滚珠丝杠、线性导轨作为机床的传动部件其性能的优劣很大程度上决定了数控机床的精度和精度保持性,因此丝杠、线性导轨制造水平的高低也影响了整个机床制造业的发展水平。随着数控机床发展水平的提高,对滚珠丝杠、线性导轨等机床功能部件提出了更高的要求,高速、高精、重载成为滚珠丝杠和线性导轨的发展方向。从本届展会也可以看到这种趋势。

  据了解,南京工艺装备厂生产的块式高速精密滚珠丝杠副速度可达36~60m/min,DN值可达150000。THK公司展出的产品为高速重载滚珠丝杆SBKH系列,直径63mm~120mm,最大负荷406kN,线性导轨为SRG-L系列,采用8列滚珠,上下各4列,减小了滚珠直径,加大了滑块长度,从而获得了更高的刚性和移动平稳性。

  3、机床的防护

  机床防护罩是用来保护机床的.他可以保护机床的表面和内部的精密部件如丝杠,光栅等不受外界的腐蚀和破坏。随着机械设备的不断完善,防护系统的要求也相应提高,特别是伺服电机的使用使加工机械的速度越来越高,对防护的速度要求也愈来愈高。南通科技生产的VHl00高速立式加工中心Y轴快速移动速度高达120m/min,原来常规的防护措施已不能满足需要,因此采用了新颖的钢带全封闭式防护,取得了很好的效果。高速、可靠是今后机床防护发展的趋势。

  4、直线电机

  机床上传统的“旋转电机 滚珠丝杠”进给传统方式由于受自身结构的限制,在进给速度,加速度,快速定位精度等方面很难有突破性的提高,无法满足高速切削和超精密加工对机床提出的更高要求。直线电机将电能直接转化成直线运动的机械能,而且不需要任何中间转换机构的传动装置。具有启动推力大,传动刚度高,定位精度高,动态响应快,行程长度不受限制等优点。

  由于系统中取消了一些响应时间常数较大的机械传动件(如丝杠等),使整个闭环控制系统响应性能大大提高,反应异常灵敏。直线驱动电机取消了由于丝杠等机械机构产生的间隙和误差,减少了插补运动时因传动系统滞后带来的跟踪误差。由于无中间传动环节,降低了运动噪音。消除了机械摩擦时的能量损耗,极大地提高了传动效率。

  大连光洋科技有限公司生产的直线电机其额定推力500~12000N,最高速度高达240rn/min.,该电机具有极高的精度,并且带有高效冷却系统及温度控制保护,安装简单方便,为广大机床厂家提供了优良的功能部件。用直线电机取代“旋转电机 滚珠丝杠”的传动方式必将成为机床发展的一种趋势。

  5、新型功能部件

  据有关报道,我国现阶段数控机床功能部件品种有1500余种之多,随着机床制造业的发展对机床功能部件的要求愈来愈高,功能的要求也越发的完善,因此新型功能部件层出不穷。

  无锡协清机械公司生产的XQ-自动平衡系统就是一种新型功能部件,广泛应用于立式、卧式加工中心,立式车床,立式磨床,龙门机床等多种产品。该系统是利用蓄能器原理,控制平衡缸配合主轴头之伺服电机上升下降,平衡主轴头之重量,以达到高速度、高精度加工。它替代了传统的液压配重和配重铁形式,无需外动力设备,节省能源,属于国家大力提倡的节能降耗产品。适应高转速时快速平稳提升或下降,运行无噪音,改善配重及油压系统之缺点。在加工过程中可使精度和光洁度大幅提升,减除微振动,并延长丝杠和电机使用寿命。该系统平衡重量最大为5500k9,最大容积为80L,安装简单,操作方便,可提高工作实效。

  6、总结

  高速、高精、五轴联动、复合型机床是未来机床发展的主方向,机床功能部件必然围绕这一主题进行发展,这样才能满足机床制造厂家的需求。相信在各方面重视和努力下,数控机床的先进功能部件的研发和生产将以更坚实的步伐向振兴我国机床产业的目标迈进。
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