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數控機床

高性能的數控機床功能部件

星之球科技 來源:機電之家2011-08-15 我要評論(0 )   

隨著數控機床的高速發展,功能部件也向著數控化的方向邁進。CIMT2007的盛會(hui) ,凸顯了功能部件數控化的強勁趨勢。與(yu) 傳(chuan) 統機床的功能部件相較,數控功能部件的各功能部件間...



 

隨著數控機床的高速發展,功能部件也向著數控化的方向邁進。CIMT2007的盛會(hui) ,凸顯了功能部件數控化的強勁趨勢。與(yu) 傳(chuan) 統機床的功能部件相較,數控功能部件的各功能部件間的聯係不再單純地通過機構或機械來緊密地耦合,而是通過數控係統及程序指令來完成。並且,它們(men) 都具有不同程度的反饋控製的能力以保證動作的精確性。這些特點充分反映出機電一體(ti) 化時代的特征,成為(wei) 高性能的新型功能部件。

主軸智能化

電主軸是把電機轉子和定子內(nei) 裝於(yu) 主軸和主軸套筒上,用編碼器進行速度檢測並與(yu) 伺服控製裝置構成電主軸單元,根據不同應用場合還有在主軸上能對刀具或工件自動夾持等功能。

電主軸的優(you) 點在於(yu) :可以減少轉動慣量和增加傳(chuan) 動剛度。因此成為(wei) 數控機床高速化所采用的一項主要措施。不過,隨著主軸轉速和進給速度的提高也會(hui) 引發一些負麵影響。比如:機床結構和測量係統產(chan) 生熱變形、裝置控製的跟蹤誤差隨速度增加而增大等。

 

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圖一

 

為(wei) 了解決(jue) 電主軸存在的這些問題,智能主軸成為(wei) 一種新的發展趨勢。在CIMT2007展會(hui) 期間,日本山崎馬紮克推出了一種“智能主軸”。“智能主軸”是在主軸上裝上溫度、振動、位移和距離等多種傳(chuan) 感器,傳(chuan) 感器信號由NC裝置進行不間斷監控。因此,在溫度升高、振動加劇、夾具壽命即將到期時可起到預防保護作用;在發生異常振動或夾具有錯誤時,能夠立刻關(guan) 機,確保安全;對於(yu) 熱位移,可通過修正,進行高精度加工。

據悉,這種“智能主軸”將來還會(hui) 有更先進的智能化功能:主軸振動一旦增大,就會(hui) 自動降低轉速,改變加工條件。反過來,如果在溫度和振動方麵還有餘(yu) 地,就會(hui) 加大轉速,提高加工效率。

伺服驅動器和電機經濟化

在電控方麵,市場上普通的電機和驅動器已經逐漸難以滿足數控係統的要求。
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主軸驅動的調速範圍的擴大,也加大了對主軸恒功率的要求。改變電機性能正逐漸成為(wei) 實現要求的方法之一。

上海富田電機製造有限公司在CIMT2007展示的變頻電機就是一種通過改變頻率以達到改變電機性能的一種應用在
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上的產(chan) 品。這種變頻電機產(chan) 品已改變了過去國際廠商一統天下的局麵,不少國內(nei) 廠商的產(chan) 品都在機床行業(ye) 得到了應用。

展會(hui) 上的博世力士樂(le) 則充分展示了數控係統MTX、IndraDrive係列伺服驅動器和伺服電機,充分倡導了從(cong) 底層的伺服驅動到上層運動控製的自動化之屋概念。

 

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圖二:旋轉編碼器

 

分布式數控係統MTX是自動化產(chan) 品之家的核心部分。作為(wei) 先進的全開放式數控係統,它最多可控製64根軸、12個(ge) 獨立的CNC通道,可滿足金屬切削和金屬成型加工設備的所有要求。此外,伺服驅動器和電機IndraDrive支持各類現場總線,具有針對各個(ge) 應用的100多個(ge) 功能模塊,並幾乎兼容所有的電機和編碼器類型。

從(cong) 展會(hui) 上也了解到,由於(yu) 數控機床高速、高精度加工的趨勢明顯,對驅動器和電機的需求也迅速增多,但隨著國內(nei) 行業(ye) 技術水平的提高,使得這兩(liang) 種產(chan) 品的價(jia) 格也有所下降。經濟型產(chan) 品已成為(wei) 市場上的寵兒(er) 。

編碼器通信化

編碼器是各類機械最常用的檢測裝置之一,用編碼器作為(wei) 信號檢測的方法,已經在機床行業(ye) 得到了廣泛的應用。在CIMT上,天津宜科電子、天津羅升等公司都展示了其與(yu) 機床配套的編碼器產(chan) 品。宜科公司的工程師介紹說,隨著數控機床的高速化,對編碼器的測速要求也隨之增高。尤其是數控機床高速運轉時對高精度、抗振動等方麵的保證需要,也給編碼器提出了更精準測量的要求。

傳(chuan) 統的編碼器主要是通過PLC進行信號輸出。但隨著通信技術在工業(ye) 中的應用愈來愈普及,更經濟、功能強大的現場總線逐漸在金屬加工中嶄露頭角。編碼器的發展也逐步從(cong) 與(yu) PLC控製相連轉向同現場總線控製相連接,這樣,不僅(jin) 在信號通信傳(chuan) 輸上比較快速,也更有助於(yu) 加速對加工中的故障進行排除。

由於(yu) 在許多工業(ye) 製造中,金屬加工大都是流水不停機作業(ye) ,操作者對機床運行時各種數據的實時掌控要求也更高。這就要求編碼器與(yu) 周邊產(chan) 品相連更加密切,其中,很重要的一點就是要注意總線技術的發展,編碼器的產(chan) 品接口、輸入輸出方式的改變、對不同協議現場總線的兼容性都是編碼器廠商要注意的地方。

滾珠絲(si) 杠高速、高精度、環保、小型化

CIMT2007展會(hui) 期間,日本NSK公司展出了5大係列的滾珠絲(si) 杠副產(chan) 品:

BSS係列高速靜音滾珠絲(si) 杠。BSS係列高速靜音滾珠絲(si) 杠具有噪聲小的特點,比NSK的原有產(chan) 品下降了6dB。該係列絲(si) 杠可以實現最大dN值為(wei) 18萬(wan) 的高速運轉,能實現急加速、急減速。其螺母外徑比NSK原有產(chan) 品縮減了30%。該係列產(chan) 品非常適用於(yu) 有較高靜音要求的機床。

驅動用“TW係列”滾珠絲(si) 杠。隨著工作機械的大型化、高速度、高精度的發展趨勢,也對控製技術提出了相應的要求。使用2個(ge) 滾珠絲(si) 杠的雙驅動方式可以實現工作台的高剛度、高精度以及快速響應性。

小型鏇床用滾珠絲(si) 杠“BSL”係列。該係列產(chan) 品包括軸徑尺寸為(wei) 20~32mm、螺距尺寸為(wei) 5~12mm的8種規格。由於(yu) 采用了新循環方式、減少了轉矩的不均勻,因此滾珠循環非常順滑。通過采用隔離滾珠式樣的超大型滾珠施加預壓,實現了順滑的滾動。螺母外徑與(yu) 原來采用管式循環相比,最大可縮小24%。通用化、標準化、交貨快、緊湊型設計是該係列的主要特點。

高速數控機床用新HMC係列滾珠絲(si) 杠。HMC係列是NSK公司於(yu) 1997年推出的,由於(yu) 采用了“空心強冷”技術,帶來了滾珠絲(si) 杠的革命。現在,NSK公司又對HMC係列進行了改進,滾珠采用了新的循環方式,在原有高速的基礎上,實現了靜音、振動小的環保性。

注塑機的自動化用HTF係列滾珠絲(si) 杠。該產(chan) 品采用具備多個(ge) 滾珠循環路線的多條絲(si) 杠結構和大口徑滾珠,實現了高負載容量;速度是“HTF-SRC”係列高速·高負載滾珠絲(si) 杠的2倍以上,並可支持更高速的滾珠進給。此外,由於(yu) 滾珠上升結構通過采用沿絲(si) 杠螺旋方向的後導向方式,使得滾珠的循環非常平滑,實現了低噪聲。 #p#分頁標題#e#

直線導軌高承載、滾動化

南京工藝裝備製造有限公司首次推出的GBZ滾柱重載直線導軌是CIMT2007展會(hui) 期間國產(chan) 機床功能部件的亮點。據了解,此種導軌單根可達4m,具有超重、低噪聲、高速、高精度、免維護、重負載能力、可靠密封等特點。此種產(chan) 品的預加載荷種類有三種:p0(0.1C)、p1(0.05C)、p(0.025C)。p0(0.1C):適用於(yu) 大剛度並有衝(chong) 擊和振動的場合,常用於(yu) 重型機床的主導軌等;p1(0.05C):要求較高重複定位精度,承受側(ce) 懸載荷和單根使用,時常用於(yu) 精密定位機構和測量機構上;p(0.025C):有較小的振動和衝(chong) 擊,兩(liang) 根導軌並用時,要求運動輕便。

此外,按運動方式分,直線導軌分為(wei) 滑動導軌和滾動導軌。通過觀察,多家直線導軌生產(chan) 出的產(chan) 品呈現導軌滾動化趨勢。在較高技術領域基本不使用滑動導軌,而采用滾動導軌。滾動導軌具有摩擦係數小、運動輕便靈活、運動所需功率小、摩擦發熱少、磨損小、精度保持性好、低速運動平穩性好、移動精度和定位精度高、潤滑簡單、維護方便、高速運動時不會(hui) 像滑動導軌那樣因動壓而浮起、成本低等特點。

 

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