一個(gè) 制造業(yè)水平的高低,很大程度上取決于其基礎(chǔ)制造裝備水平的高低。2005年我國數(shù)控機(jī)床市場總?cè)萘考s30000臺,市場年需求量12000臺,其中數(shù)控車床、加工中心(包括數(shù)控銑床)占60%,約7000臺。基礎(chǔ)制造裝備不僅需求量大,而且對裝備的技術(shù)水平的要求越來越高,如飛機(jī)制造業(yè)中的大臺面多坐標(biāo)數(shù)控龍門銑床、高速加工中心、高速蜂窩銑等。
超加工機(jī)床按加工原理可分為超切削、超磨削、研磨、拋光及超微細(xì)加工等。盡管各自在原理和方法上有很大的區(qū)別,但有著諸多可繼承的共性技術(shù),發(fā)展好共性技術(shù),對超機(jī)床進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)是 發(fā)展的捷徑。下面列舉了幾個(gè)發(fā)展超加工機(jī)床需要特別重視的單元技術(shù)。
1、超運(yùn)動部件
超加工就是 在超機(jī)床設(shè)備上,利用零件與刀具之間產(chǎn)生的具有嚴(yán)格約束的相對運(yùn)動,對材料進(jìn)行微量切削,以獲得形狀精度和表面光潔度的加工過程。超運(yùn)動部件是 產(chǎn)生上述相對運(yùn)動的關(guān)鍵,它分為回轉(zhuǎn)運(yùn)動部件和直線運(yùn)動部件兩類。
高速回轉(zhuǎn)運(yùn)動部件通常是 機(jī)床的主軸,目前普遍采用氣體靜壓主軸和液體靜壓主軸。氣體靜壓主軸的主要特點(diǎn)是 回轉(zhuǎn),如Pneumo公司的Nanoform250車床采用氣體靜壓主軸,回轉(zhuǎn)精度優(yōu)于0.05μm;其缺點(diǎn)是 剛度偏低,一般<100N/μm。
近年來,在提高氣浮主軸剛度方面有很多研究,如德國Kugler公司了半球型氣浮主軸,達(dá)350N/μm;日本學(xué)者利用主動控制的方法增加主軸剛度,同時(shí)提高了回轉(zhuǎn)精度;荷蘭Eindhoven科技大學(xué)研制的薄膜結(jié)構(gòu)被動補(bǔ)償氣浮軸承靜剛度可趨于,動剛度也提高。液體靜壓主軸與氣浮主軸相比,具有承載能力大、阻尼大、動剛度好的優(yōu)點(diǎn),但容易發(fā)熱,精度也稍差。
直線運(yùn)動部件是 指機(jī)床導(dǎo)軌,同樣有氣體靜壓導(dǎo)軌和液體靜壓導(dǎo)軌兩種 。由于導(dǎo)軌承載往往大于機(jī)床主軸而運(yùn)動速度較低,超機(jī)床大多采用后者,如美國LLNL研制的LODTM采用的高壓液體靜壓導(dǎo)軌,直線度誤差<0.025μm/1000mm。同樣,主動控制的方法適用于提高氣浮導(dǎo)軌靜態(tài)剛度,日本Tottori大學(xué)的Mizumoto等人將這一技術(shù)應(yīng)用到其設(shè)計(jì)的超車床中,提高了導(dǎo)軌直線度。
2、超運(yùn)動驅(qū)動與傳遞
為了獲得較高的運(yùn)動精度和分辨率,超機(jī)床對運(yùn)動驅(qū)動和傳遞系統(tǒng)有很高的要求,既要求有平穩(wěn)的超低速運(yùn)動特性,又要有大的調(diào)速范圍,還要求電磁兼容性好。
一般來說,超運(yùn)動驅(qū)動有兩種 方式:直接驅(qū)動和間接驅(qū)動。直接驅(qū)動主要采用直線電機(jī),可以減少中間環(huán)節(jié)帶來的誤差,具有動態(tài)特性好、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、低摩擦的優(yōu)點(diǎn),主要問題是 行程短、推力小。另外,由于摩擦小,很容易發(fā)生振蕩,需要用的控制策略來彌補(bǔ)。間接驅(qū)動是 由電機(jī)產(chǎn)生回轉(zhuǎn)運(yùn)動,然后通過運(yùn)動傳遞裝置將回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動。它是 目前超機(jī)床運(yùn)動驅(qū)動方式的主流。電機(jī)通常采用低速性能好的直流伺服電機(jī),如美國ParkHannifin公司的DM和DR系列直接驅(qū)動伺服執(zhí)行器,輸出力矩大,位置控制分辨率達(dá)到64萬分之一。運(yùn)動傳遞裝置通常由聯(lián)軸器、絲杠和螺母組成,它們 的精度和性能將直接影響運(yùn)動平穩(wěn)性和精度,也是 間接驅(qū)動方式的主要誤差來源。美國麻省理工學(xué)院設(shè)計(jì)了兩種 聯(lián)軸節(jié),分別采用球槽和柔性鉸鏈結(jié)構(gòu),用于電機(jī)與絲杠不同軸誤差。我國科技大學(xué)設(shè)計(jì)了一種 框架式浮動單元,用于連接螺母和工作臺,可4個(gè)方向的運(yùn)動誤差。絲杠往往選擇的滾珠絲杠,另外也有氣浮絲杠和磁浮絲杠用于超機(jī)床的實(shí)驗(yàn)研究,如俄羅斯研制的氣浮/磁浮絲杠分辨率達(dá)到了0.01μm。日本新宿大學(xué)的Fukada通過在滑動絲杠、螺母和工作臺間插入彈性體,將扭矩轉(zhuǎn)化為微位移,使滑動絲杠達(dá)到納米級分辨率。
在驅(qū)動方式上還有突破傳統(tǒng)的創(chuàng)新研究,如日本Tottori大學(xué)的Mizumoto等人研制的扭輪摩擦裝置,分辨率達(dá)到納米量級;我國科技大學(xué)研制的扭輪摩擦裝置的分辨率也接近納米級水平。
鑄鐵平臺的四個(gè)支撐點(diǎn)要墊好,使其 為牢固。為了防止鑄鐵平臺發(fā)生變形,在吊裝鑄鐵平臺時(shí),要用比較結(jié)實(shí)的鋼絲繩同時(shí)綁住鑄鐵平臺上的四個(gè)起重孔,將鑄鐵平臺平平穩(wěn)穩(wěn)的裝在運(yùn)輸車上。在經(jīng)過刮研的鑄鐵平臺上推動表座、工件比較順暢,無發(fā)澀感覺,方便了測量,了測量準(zhǔn)確性。
鑄鐵平臺在的時(shí)候,要用木材作為外包裝,在的環(huán)境下還要做全封閉的包裝。鑄鐵平臺在精加工之前,底面需要清砂,并且要噴涂紅色的防銹漆,側(cè)面也要噴漆。鑄鐵平臺在保養(yǎng)不當(dāng)?shù)臅r(shí)候,就會生銹,影響使用,因此,在精加工之前,平臺的各個(gè)表面都要噴上不同色的防銹漆。鑄鐵平臺在使用之前,要選擇質(zhì)量好的, 要有的平面度,才能在使用中高度 。
鑄鐵平臺在精度等級低于”00″級的平臺工作面上,對于直徑小于15mm的砂孔允許用相同的材料堵塞,其硬度應(yīng)低于周圍材料的硬度。在工作面上堵塞的部位應(yīng)不多于四處,其相互之間的距離應(yīng)不小于80mm。鑄鐵平臺的內(nèi)在質(zhì)量,機(jī)械制造中的重要工藝之一就是 金屬熱處理和其它加工工藝相比,熱處理一般不改變物件的表面化學(xué)成分。為了防止鑄鐵平臺變形,在平臺上操作完畢后,應(yīng)把平臺清理干凈,不要留下過重的零件。懂得這些使用中的注意事項(xiàng),我相信您的鑄鐵平臺會使用的很。
鑄鐵平臺的使用壽命和優(yōu)點(diǎn)介紹:在使用過程中要檢驗(yàn)?zāi)拥耐暾裕瑹o缺陷使用。如果有缺陷要經(jīng)過修理后才能夠使用。起模時(shí)要注意敲擊力度,鋁模要墊木塊進(jìn)行敲擊,減少鋁模的受損程度。鑄鐵平臺在使用以前有一道工藝叫做“刮研”,許多人不知道什么刮研,鑄鐵平臺的刮研工藝和刮研的優(yōu)點(diǎn)用處。刮研平面用于未淬火的工件或鑄鐵平臺,它可使兩個(gè)平面之間達(dá)到緊密接觸。
鑄鐵平臺使用時(shí)的注意事項(xiàng):為了防止鑄鐵平臺變形,在平臺上操作完畢后,應(yīng)把平臺清理干凈,不要留下過重的零件。懂得這些使用中的注意事項(xiàng),我相信您的鑄鐵平臺會使用的很。在經(jīng)過刮研的鑄鐵平臺上推動表座、工件比較順暢,無發(fā)澀感覺,方便了測量,了測量準(zhǔn)確性。鑄鐵平臺需要進(jìn)行熱處理,因?yàn)樗?一種 大型鑄件 要經(jīng)過熱處理才能提高本身的使用價(jià)值。