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五轴数控工具磨床设计概要

五轴数控工具磨床设计概要

发布日期:2020/10/23 10:25:43

数控机床、数控刀具、数控量仪被称为现代机械制造业的三大支柱。数控机床是工作母机,数控刀具和数控量仪被喻为数控加工的牙齿和眼睛。三大支柱的技术进步推动现代制造业在加工精度、效率和制造方式上的不断升级。现代五轴数控工具磨集数控加工技术之大成,主要体现在:

  1.精密

  高精度是刀具品质的体现,它直接反映在加工零件的生产质量上。由于现代数控刀具高精度要求,相应五轴数控工具磨具有精密机床的秉性。国外五轴数控工具磨的加工精度达到2μ级,因此要求机床结构优化设计,采用高档功能部件,具有良好的静、动和热态性能等。

  2.高速

  数控刀具加工形式主要是高速、高精度成形磨削,金刚石磨具和CBN磨具等超硬材料磨具的应用对磨床高速性能提出新要求,如砂轮轴一般采用电主轴,转速超过10000r/min;要求机床具有优异的机电耦合、伺服优化和高加速性能等。电主轴、力矩电机、直线电机等直驱部件的应用,已经成为国外高档五轴数控工具磨高速性能的新亮点。

  3.复合

  多轴联动控制和多工序复合磨削加工是五轴数控工具磨主要技术特征之一。五轴数控工具磨可以实现复杂型面和复合刀具一次装卡全部磨削。由于聚晶金刚石(PCD)和聚晶立方氮化硼(PNCB)等超硬材料应用于数控刀具,使得用金刚石砂轮磨削此类数控刀具显得力不从心。在科技进步的推动下,应用电火花磨削和激光加工数控刀具的技术应运而生,现已开发此类加工数控刀具机床。目前,5轴数控工具磨用于聚晶金刚石的旋转电火花加工集成砂轮磨削于同一台工具磨床,可供带电极和砂轮更换装置的双主轴和单主轴机型,主要用于金属、木材、陶瓷、塑料等加工行业的聚晶金刚石刀具加工,表明应用放电加工和砂轮磨削二合一复合加工PCD刀具的复合机床也已经成熟。特种加工和复合加工已经成为数控工具磨的重要发展方向。

  4.智能

  五轴数控工具磨是智能化技术应用最集中的机型之一。国外先进五轴数控工具磨装备有激光测头、砂轮探针、声纳感应仪、CCD相机等,其机型一般具有机床状态监控和优化,动、热态自动补偿,防碰撞功能,刀具加工在机检测,砂轮在线自动修磨标定和动平衡等功能,提高了刀具磨削的智能化水平。

  5.应用软件

  “一半是硬件,一半是软件”这是五轴数控工具磨加工数控刀具的基本特点。没有丰富的数控刀具磨削软件的支撑就无法加工出精彩纷呈、形式多样的数控刀具产品。一般磨削软件包括加工标准刀具模块和非标刀具模块,操作者可以应用数据库或自行设置刀具几何参数形成3D图形仿真加工程序。对于圆锥球头立铣刀等复杂形状刀具的磨削加工,目前国外实力雄厚的公司可以精确地加工出来,因为加工这种刀具需要高精度多轴联动的数控工具磨床以及高精度加工数据计算的高级磨削软件。由此可见,五轴数控工具磨是软件开发应用最充分的数控机床之一。

  6.自动化

  机器人广泛应用于数控工具磨床,成功解决了自动交换砂轮和工件自动上下料等问题,因而大大提高了数控工具磨床的加工效率、精度和一致性。工业机器人与数控工具磨的有机融合,形成了自动化的磨削中心(FMC)。

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