(3)加工中心的發(fā)展,總起來說,加工中心的發(fā)展是向這高速、進一步提高精度和越發(fā)完善的機能方向發(fā)展。
1)高速化,加工中心高速化是指主軸轉速、進給速度、自動換刀和自動交換工作臺的高速化。
a. 主軸高速化,表7-5所示為主軸直徑為100mm的加工中心主軸最高轉速的演變情況。近年來還開發(fā)出加工中心用主軸用磁浮軸承,其主軸轉速可達30000~40000r/min。
表7-5 主軸最高轉速的演變情況
年份 |
最高轉速/(r/min) |
潤滑方式 |
備注 |
1975 |
3000 |
油脂 |
|
1980 |
5000 |
油脂 |
|
1984 |
7000 |
油氣 |
|
1986 |
10000 |
油脂 |
|
1986 |
15000 |
油氣 |
陶瓷軸承(僅滾動體) |
1988 |
20000 |
噴油 |
陶瓷軸承(僅滾動體) |
1990 |
25000~30000 |
噴油 |
全陶瓷軸承 |
b. 進給速度高速化。進給速度高速化是指快速移動速度和切削進給速度的高速化;快速移動速度的演變見表7-6。
表7-6 移動速度演變
年份 |
移動速度/(m/min) |
1970 |
5 |
1975 |
10 |
1980 |
15 |
最近 |
24~36 |
由于近年來采用了32位微處理器、全數(shù)字—智能伺服驅動方式以及先進的位置檢測裝置。目前CNC裝置所具有的最高進給速度為:
1μm脈沖當量時 100m/min
0.1μm脈沖當量時 24m/min
目前,普遍采用的最高切削進給速度已達5~6m/min(原來是3.6m/min左右),個別的達12m/min。也有與快速移動速度相同的。
c. 自動換刀(ATC)的高速化,從加工中心誕生初期起,就追求ATC的高速化。換刀時間最短記錄如下(刀具到刀具)
30號刀柄 0.5s
40號刀柄 0.9s
50號刀柄 1.5s
近年來采用凸輪聯(lián)動式機械手,作為高速喊刀機械手。
D .自動托盤交換位置(APC)的高速化,自動托盤交換裝置在交接時的移動速度最高已達40m/min,而其重復定位精度達3μm。
2)進一步提高精度,加工中心的主要精度指標是它的運動精度指標。而這一精度指標,近年來有了不小的提高。其中精密加工中心精度指標的提高尤為明顯,所謂加工中心的運動精度,主要以坐標定位精度、重復定位精度以及銑圓精度來表示。
普通精度加工中心:
坐標定位精度,從開始的±0.02mm/全行程,提高到±0.005mm全行程。
重復定位精度,從原來的±0.01mm,提高到±0.002mm。
銑圓精度,銑200mm圓時,圓度由原來的0.03~0.04mm提高到0.02mm。
精密加工中心:
坐標定位精度從原來的±5μm/全程,提高到現(xiàn)在的±1.5~3μm/全行程。實際達到的最高精度為±0.9μm/全行程。
重復定位精度從±2μm提高到±1μm。實際達到的最高精度為±0.7μm。圓弧插補銑200mm圓時,圓度達0.008~0.01mm。
2) 機能更加完善,為了盡可能減少加工中的故障,現(xiàn)代加工中心大都配備完善的自診斷機能。從而,使加工中心具有一定的人工智能,例如,位置檢測穿感器,刀具破損檢測裝置、切削異常檢測機能,適應控制機能、備用刀具選擇機能、溫度船感器、聲船感器和電流船感器。
3) 針對大件加工而出現(xiàn)的五面加工中心,具有臥式加工中心和立式加工中心的機能,因而箱體類零件一次裝夾即可完成所有側面和頂面的加工。