数控高精密加工中心用途及技术要求

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群基加工中心|数控石墨雕铣机

数控高精密加工中心用途及技术要求

加工中心

随着工件加工精度的越来越高，对机床品质的认定也同样在提升，依据需求有了数控高精密加工中心概念；
其中有批量加工，精度要求在0.001-0.002的是一种主流设备要求；例如苹果6手机的机壳加工；
这样的工件不光加工对数控高精密加工中心精度有要求，更重要的是机床使用过程中稳定性的考验；
数控高精密加工中心的用途
随着航空航天、汽车等工业的技术发展和环保要求的不断提高，对零件的加工精度和工艺要求也越来越高。
为满足欧盟Ⅴ尾气排放要求的柴油发动机，燃油喷射阀门在每一冲程内快速开闭5-8次，而阀门往复行程仅20μm；
对阀门的气密性和动态特性的要求很高，从而对其加工精度的要求也大大提高。
为了满足上述要求，对这些零件的加工精度要求很高，超出了一般精密加工机床可能达到的要求。
尽管超精密加工机床可以达到所需的精度；
但由于超精密加工对机床的床身、导轨、主轴的特殊结构；
使该类机床不仅价格高昂，也有行程偏小、切削效率低、装夹时间长等缺点。
数控高精密加工中心是对应上述加工要求的机床。高精密加工的精密度级别介乎精密加工与超精密加工之间；
高精度加工在定义上的一个特点是除了公差范围以外，也同时考虑零件尺寸大小和批量。
加工大批量零件时保持5μm的公差，加工相互配合的两个零件时保持2μm的公差；
或用小直径的立铣刀在定位精度为0.3μm的机床上进行加工等，都属于高精密加工的范畴。
也就是说，零件尺寸和工件批量决定了某些特定公差实现的难度。
数控高精密加工中心的结构特点
为了实现较高精度的切削运动，高精度加工机床的运动控制普遍采用较高级别的功能部件。
在导轨和轴承方面，由于高精度加工需要实现高精度和平稳的定位运动、轨迹运动和微小距离运动；
因此数控高精密加工中心采用静压丝杠和静压导轨较为常见。
此外数控高精密加工中心的电主轴也可采取动压或静压轴承的方案，以实现支承和冷却功能。
在位置控制方面，由于精密测量是控制高精度加工的前提，要保证机床的运动达到需要的精度级别；
其电子尺的测量精度须要高1~2个数量级。目前数控高精密加工中心一般采用分辨率达0.05-0.1。
机床的加工精度、光洁度和刀具寿命与机床刚性成正比，因此数控高精密加工中心尤其重视床身的设计和材料选择。
提高机床刚性的另一种途径是使用人造花岗石材料浇注的床身；
与球墨铸铁相比，人造花岗石材料的阻尼性能高10倍，热导率低50%，热膨胀系数也较低。
稳定的温度及震动阻尼基座使机床可以加工出光洁度非常高的表面。
数控高精密加工中心的热管理
机床运行时产生的热量所造成的热变形对加工精度会产生巨大的影响。
超精密机床由于机床的总质量远高于所切削的材料，而且单位时间的切削量少；
因此只需要维持数控高精密加工中心所处环境的温度恒定，即可避免热变形的问题。
可是高精度机床的使用条件是中批量和大批量生产；
要求高速度、大切削量的加工，机床的工件、刀具、丝杠、主轴等部件在加工过程中将产生可观的热量。
同时在各个热源都设计了独立的冷却循环回路并计算好各处热源的发热量。
在机床工作期间，冷却液循环系统根据各个热源的发热量供应比室温低2℃的冷却液。
确保每各个循环回路都提供稍大于热源发热量的冷却量，以保持机床的热变形在允许范围之内。
由于刀具在切削过程中的热变形无法完全避免，机床的数控系统可以对刀具引起的Z轴误差作出补偿。
最后，必须指出的是，除了先进功能部件和技术以外，数控高精密加工中心的制造也离不开传统工艺（如铲花）