高速CNC数控系统的数据处理能力有两个重要指标:一是单个程序段处理时间,为了适应高速,要求单个程序段处理时间要短,为此,需使用32位CPU和64位CPU,并采用多处理器;二是插补精度,为了确保高速下的插补精度,要有前馈和大数目超前程序段处理功能,此外,还可采用NURBS(非线性B样条)插补、回冲加速、平滑插补、钟型加减速等轮廓控制技术。高速切削加工CNC系统的功能特征包括:(1)加减预插补;(2)前馈控制;(3)精确矢量补偿;(4)最佳拐角减速度。
高速切削刀具
已发展的刀具材料主要有聚晶金刚石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)、硬质含金涂层刀具、陶瓷刀具等,都能适应铝合金、铸铁、钢和耐热合金的高速切削,其切削水平如下:铝合金2500~5000m/min(Si含量≥12%为500~ 1500m/min),铸铁500~ 1500m/min,钢300~1000m/min,淬硬钢、耐热合金100~400m/min,铁合金90~ 200m/min。有关研究机构正开发新的刀具材料,向更高的切削速度发展。
要对刀具结构进行动平衡,特别刀柄外伸较长的刀具必须进行动平衡,以防止高速引起离心力使抗弯强度和断裂韧性都较低的刀柄或刀片发生断裂,对高速加工中心和操作者带来危险。
刀柄系统选择也会影响自动换刀的重复精度和刀具切削刚性。目前刀柄系统一般选择7:24锥度的单面夹紧刀柄系统,ISO、CAT、DIN、BT等都属此类,两面定位刀具系统有HSK、KM、NC5、BIG-PLUS、WSU、ABSC等。
高速加工中心温控系统
高速加工中心的热特性是指高速加工中心结构在其内部热源和外部热源的作用下,产生结构变形和对加工精度影响的特性,为了改善高速加工中心的热特性,一般采用温控循环水(或其他介质)来冷却主轴电机、主轴轴承、直线电机、液压油箱、电气柜,有的甚至冷却主轴箱、横梁、床身等大构件。此外,还可采用低膨胀系数的铸铁来作高速加工中心的主轴箱体,以减少主轴的热伸长和主轴部件的热变形。
其它
为了使高速加工中心正常运行和发挥效能,高速加工中心总体结构上还要设置刀库及换刀装置、冷却系统、温控系统、安全防护与实时监控系统、刀具破损监控、刀具长度及直径的激光检测装置、光栅尺测量系统和排屑装置等。这里不一一介绍。
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