VMCO656mu高速加工机床的开发

第 3期 总第 1 7 2 期 2 0 1 2年 6月 机 械 工 程 与 自 动 化 MECHANl CAL ENGI NEERI NG 8 L AUT MATI N No 3 J u n 文章编号 1 6 7 2 6 4 1 3 2 0 1 2 0 3 0 1 9 0 0 2 VMC O 6 5 6 mu高速加工机床的开发 韩 涛 易 刚 沈 阳机床股份有限公司 辽 宁 沈 阳 1 1 0 1 4 2 摘要 介绍 了 VMC 0 6 5 6 mu高速加工机床在开发过程 中的几个关键技术点 关键词 VMC 0 6 5 6 mu 高速机床 高速加工 中图分类号 T G 6 6 文献标识码 B O 引言 高速切削是 2 O世纪 9 O年代发展起来的先进加工 技术 通常指高主轴转速和高进给下的铣削加工 其广 泛应用于航空航天制造业 模具加工制造业以及汽车 零件加工和精密零件加工等领域 近年来 高速切削 生产模具 已经成为模具制造的大趋势 而高速加工 中 心是提供高速切削技术的有效载体 是高速加工技术 实 现工 程化 的重要 工 具 因此 高速 加 工 中心 是 未来 模 具制造业 的关键设备 在此背景下 沈阳机床股份有 限公司自主研发了高速五轴加工中心 VMC 0 6 5 6 mu 1 高速机床 关键 技术 高速机床的关键技术主要包括高速单元技术 或 称功能部件 和机床整机技术 高速单元技术包括高 速主轴 高速进给系统 高速数控系统等 机床整机技 术包括机床大件 刀具系统 安全装置等 1 1 高速 主 轴单元 高速主轴是高速机床实现高速加工的核心部件 模具一般多为复杂曲面造型 在最终精加工时 为了保 证其精度和粗糙度 刀具直径一般小于 2 mm 为了实 现很高的切削速度 需要主轴具有 2 0 0 0 0 r mi n以上 的转速 目前 主轴有机 械主轴 和电主轴两种结构型 式 机械主轴最高转速能达到 1 0 0 0 0 r mi n 左 右 而电 主轴转速一般在 1 8 0 0 0 r mi n 4 2 0 0 0 r mi n 为了满 足切削速度 的要求 我们选用德 国凯斯乐公 司生产的 2 4 0 0 0 r m i n的电主轴 主轴 最大扭 矩可达到 1 0 0 N m 1 2 高速进 给机构 高速进给机构是高速机床性能的重要指标之一 高速进给是指机床不但要具有很高的进给速度而且还 要有很高的加速度 模具类零件表面多为三维 曲面 在高速加工过程中 只有通过较高的轴加速度才能在 很 高的轨迹 速度 情况 下 在较 短 的轨迹 路 径 上确 保 以 恒定 的每 齿进 给量跟 踪 给定 的轮 廓 这 就 要 求机 床 具 有很高的加速度 因此 在设计高速进 给机构时采取 了如下措施 采用直线滚动导轨 其摩擦系数小 保 证机床不产生 爬行 采用高精度滚珠丝杆 保证机 床具有很高的定位度 采用高速大扭矩全数字交流 伺服电机 保证机床具有很高的进 给速度和很大的加 速度 采用高精度光栅尺作为进给反馈元件 保证机 床具有很高的进给精度 1 3 高速数 控 系统 数控系统的选择是高速加工机床设计中不可忽视 的 数控系统 的功能直接关 系到高速加工 中零件 的质 量和效率 高速加工对数控系统 的要求主要有 应 具备高速的处理器来快速地处理高速加工中的大量数 据 具有基于 NUR B S的样条插补计算方法来保 证 加工出较好的表面质量和较高的尺寸精度 具有预 处理功能以及速度和加速度的前馈控制 从而保证加 工过程中预判加工轨迹防止过切 具有误差补偿功 能 从而减 少机 床 因机 械零件 精度 热变形及 测量 系统 等 引 起 的 误 差 通 过 比 较 最 终 选 择 了 海 德 汉 的 i T NC 5 3 0系统 1 4机床 大件 高速机床大件设计的关键点在于如何降低运动部 件惯量的同时 保证基础支撑部件的高的静刚性 动刚 收稿 日期 2 o 1 2 0 2 0 2 修 回日期 2 0 1 2 0 2 1 2 作 者简介 韩涛 1 9 7 7 一 男 辽 宁黑山人 工程师 硕 士 主要从事机床设计开发工作 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 2 0 1 2年 第 3期 机 械 工 程 与 自 动 化 1 9 1 度和热刚度 因此在开发机床时采用三维设计软件进 量的切削液实现冷却 但会造成环境污染 因此本设 行建模设计 并通过有限元分析优化了机床整机结构 计中采用干式切削 即通过微量油雾冷却刀具进行切 该机床采用龙门框架结构 而移动部件横梁 滑鞍 主 削 并配有油雾吸收装置 而清理切屑的工作则采用 轴箱在保证其刚度的前提下采用轻量化设计 提高 了 吹气的方法实现 整 机 的动态 性能 1 6 安全 装置 1 5 刀具 系统 高速加工机床的安全防护装置不同于普通的数控 高速加工离不开刀具系统 刀具系统包括主轴 的 机床 除了要考虑功能部件 的防尘 防屑 最关键是应 刀柄型式 刀具的选择和刀具 的冷却 主轴的高转速 考虑到对操作者 的安全 高速加工 中切 削速度非常 将产生高的离心力 而 目前常用 的 7 2 4锥柄不能提 高 如果加工 中铁屑或者断裂的刀 片从加工 区域飞出 供足够的夹持力 为此选择了更适合高速加工的 HS K 来 对操作者可能造成非常大的伤害 因此在开发的机 型式的刀柄 高速加工通常选用立式铣刀 但一般不 床防护系统 中采用了加厚的钢板 并且观察 窗采用防 采用平底立式铣刀 因为平底立式铣刀切削刃短 受力 弹玻璃 在电气控制上做 了互锁 以防止误操作 大 易磨损 故通常采用刀尖为圆弧型的立式铣刀 冷 2 小结 却对高速加工的刀具非常重要 直接影响刀具的寿命 目前 高速五轴加工 中心 VMC O 6 5 6 mu已经投放 和加工零件的表面质量 传统的冷却方式是通过大流 市场 受到国内外用户的一致好评 De v e l o p me n t 0 f VM CO 6 5 6 mu Hi g h s p e e d M a c h i n e To o l I tAN Ta o YI Ga ng Sh e ny a n g Ma c h i n e To o l C o Lt d Sh e n y a n g 1 1 0 1 4 2 Ch i n a Ab s t r a c t Th i s p a p e r i n t r o d u c e d s e v e r a l k e y t e c h n i c a l p o i n t s i n t h e d e v e l o p me n t o f VM C 0 6 5 6 mu h i g h s p e e d ma c h i n e t o o l wh i c h ma y pr ov i d e s o me r e f er e n c e f or t h e de v e l op me nt o f s i mi l a r m a c h i n e t o ol s Ke y wo r d s VM C0 6 5 6 mu h i g h s p e e d ma c h i n e t o o l h i g h s p e e d ma c h i n i n g 上接 第 1 8 9页 4结 束语 采用以上措施后 液压平 台在整体强度及刚度上 均得到了较大的提高 焊缝质量得到了改善 工作时具 有一定的应力释放能力 改进后液压平台与原来相比 具有焊接可操作性好 焊接高温区的保护容易实施 焊 接质量容易保证 可控制和减少焊接变形 液压平台的 精度容易保证 焊接应力容易消除 可提高焊缝的抗疲 劳性能 在实际使用过程中 改进后 的液压平 台一直 未 出现过焊缝开裂情况 其结构和工艺能满足产品使 用 工况 要求 参考文献 E 1 3 高频 水下 大功率振 源体结 构及 工艺设 计E J 机械 工程 与 自动化 2 0 0 7 1 2 1 4 4 1 4 6 2 成大先 机械设计手册 第 l 卷 M 第 4版 北 京 化 学 工业出版社 2 0 0 2 3 李亚江 实用焊 接技术 手册 M 石家庄 河北 科学技 术 出版社 2 0 0 2 Ana l y s i s o f W e l d i n g Fa t i g u e Cr a c k i n g o f Hy d r a u l i c Pl a t f o r m a n d I t s S o l u t i o n s S HI J n n N o 7 1 0 R D I n s t i t u t e C S I S Y i c h a n g 4 4 3 0 0 3 Ch i n a Ab s t r a c t Hy d r a u l i c p l a t f o r m i s t h e a s s e mb l y p l a t f o r m o f t h e h y d r a u l i c s e r v o s y s t e m o f a s u b ma r i n e o s c i l l a t o r wh i c h wo r k s u n d e r p o o r c o n d i t i o n s a n d f a t i g u e c r a c k O c c u r s i n t h e we l d i n g s e a m o f t h e h y d r a u l i c p l a t f o r m I n t h i s p a p e r o n t h e a n a l y s i s o f t h e r e a s o n s f o r f a t i g u e c r a c k we c h a n g e s t h e we l d i n g s t r u c t u r e o f t h e h y d r a u l i c p l a t f o r m a n d b r a c k e t i n t o b o l t c o n n e c t i o n a n d a d o p t s t h e u l t r a s o u n d t r e a t me n t a n d v a c u u m h e a t t r e a t me n t t O i mp r o v e t h e f a t i g u e r e s i s t a n c e Th e n t h e g l o b a l p r o c e s s i n g i s u s e d t O me e t t h e a c c u r a c y