(3)加工中心的发展,总起来说,加工中心的发展是向这高速、进一步提高精度和越发完善的机能方向发展。
1)高速化,加工中心高速化是指主轴转速、进给速度、自动换刀和自动交换工作台的高速化。
a. 主轴高速化,表7-5所示为主轴直径为100mm的加工中心主轴最高转速的演变情况。近年来还开发出加工中心用主轴用磁浮轴承,其主轴转速可达30000~40000r/min。
表7-5 主轴最高转速的演变情况
年份 |
最高转速/(r/min) |
润滑方式 |
备注 |
1975 |
3000 |
油脂 |
|
1980 |
5000 |
油脂 |
|
1984 |
7000 |
油气 |
|
1986 |
10000 |
油脂 |
|
1986 |
15000 |
油气 |
陶瓷轴承(仅滚动体) |
1988 |
20000 |
喷油 |
陶瓷轴承(仅滚动体) |
1990 |
25000~30000 |
喷油 |
全陶瓷轴承 |
b. 进给速度高速化。进给速度高速化是指快速移动速度和切削进给速度的高速化;快速移动速度的演变见表7-6。
表7-6 移动速度演变
年份 |
移动速度/(m/min) |
1970 |
5 |
1975 |
10 |
1980 |
15 |
最近 |
24~36 |
由于近年来采用了32位微处理器、全数字—智能伺服驱动方式以及先进的位置检测装置。目前CNC装置所具有的最高进给速度为:
1μm脉冲当量时 100m/min
0.1μm脉冲当量时 24m/min
目前,普遍采用的最高切削进给速度已达5~6m/min(原来是3.6m/min左右),个别的达12m/min。也有与快速移动速度相同的。
c. 自动换刀(ATC)的高速化,从加工中心诞生初期起,就追求ATC的高速化。换刀时间最短记录如下(刀具到刀具)
30号刀柄 0.5s
40号刀柄 0.9s
50号刀柄 1.5s
近年来采用凸轮联动式机械手,作为高速喊刀机械手。
D .自动托盘交换位置(APC)的高速化,自动托盘交换装置在交接时的移动速度最高已达40m/min,而其重复定位精度达3μm。
2)进一步提高精度,加工中心的主要精度指标是它的运动精度指标。而这一精度指标,近年来有了不小的提高。其中精密加工中心精度指标的提高尤为明显,所谓加工中心的运动精度,主要以坐标定位精度、重复定位精度以及铣圆精度来表示。
普通精度加工中心:
坐标定位精度,从开始的±0.02mm/全行程,提高到±0.005mm全行程。
重复定位精度,从原来的±0.01mm,提高到±0.002mm。
铣圆精度,铣200mm圆时,圆度由原来的0.03~0.04mm提高到0.02mm。
精密加工中心:
坐标定位精度从原来的±5μm/全程,提高到现在的±1.5~3μm/全行程。实际达到的最高精度为±0.9μm/全行程。
重复定位精度从±2μm提高到±1μm。实际达到的最高精度为±0.7μm。圆弧插补铣200mm圆时,圆度达0.008~0.01mm。
2) 机能更加完善,为了尽可能减少加工中的故障,现代加工中心大都配备完善的自诊断机能。从而,使加工中心具有一定的人工智能,例如,位置检测穿感器,刀具破损检测装置、切削异常检测机能,适应控制机能、备用刀具选择机能、温度船感器、声船感器和电流船感器。
3) 针对大件加工而出现的五面加工中心,具有卧式加工中心和立式加工中心的机能,因而箱体类零件一次装夹即可完成所有侧面和顶面的加工。