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技術研發

麥斯特一直致力于機床向高速化方向發展,不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本,而且還可提高零件的表面加工質量和精度。超高速加工技術對制造業實現高效、優質、低成本生產有廣泛的適用性。目前,在超高速加工中,車削和銑削的切削速度已達到5000~8000m/min以上;主軸轉數在30000轉/分(有的高達10萬r/min)以上;工作臺的移動速度(進給速度):在分辨率為1微米時,在100 m/min(有的到200m/min)以上,在分辨率為0.1微米時,在24m/min以上;自動換刀速度在1秒以內;小線段插補進給速度達到12m/min。

同時從精密加工發展到超精密加工,也是麥斯特致力發展的方向。其精度從微米級到亞微米級,乃至納米級(<10nm),其應用范圍日趨廣泛。當前,在機械加工高精 度的要求下,普通級數控機床的加工精度已由±10μm提高到±5μm;精密級加工中心的加工精度則從±3~5μm,提高到±1~1.5μm,甚至更高;超精密加工精度進入納米級(0.001微米),主軸 回轉精度要求達到0.01~0.05微米,加工圓度為0.1微米,加工表面粗糙度Ra=0.003微米等。這些機床一般都采用矢量控制的變頻驅動電主軸(電機與主軸一體化),主軸徑向跳動小于2μm,軸向竄動 小于1μm,軸系不平衡度達到G0.4級。高速高精加工機床的進給驅動,主要有“回轉伺服電機加精密高速滾珠絲杠”和“直線電機直接驅動”兩種類型。此外,新興的并聯機床也易于實現高速進給 。滾珠絲杠由于工藝成熟,應用廣泛,不僅精度能達到較高(ISO3408 1級),而且實現高速化的成本也相對較低,所以迄今仍為許多高速加工機床所采用。當前使用滾珠絲杠驅動的高速加工機床******移 動速度90m/min,加速度1.5g。滾珠絲杠屬機械傳動,在傳動過程中不可避免存在彈性變形、摩擦和反向間隙,相應地造成運動滯后和其它非線性誤差,為了排除這些誤差對加工精度的影響,1993年開 始在機床上應用直線電機直接驅動,由于是沒有中間環節的“零傳動”,不僅運動慣量小、系統剛度大、響應快,可以達到很高的速度和加速度,而且其行程長度理論上不受限制,定位精度在高精度位 置反饋系統的作用下也易達到較高水平,是高速高精加工機床特別是中、大型機床較理想的驅動方式。目前使用直線電機的高速高精加工機床******快移速度已達208 m/min,加速度2g,并且還有發展余地。

此外,隨著數控機床網絡化應用的發展,數控機床的高可靠性已經成為數控系統我們追求的目標。對于每天工作兩班的無人工廠而言,如果要求在16小時內連續正常工作,無故障率在P(t)=99%以上,則數控機床的平均無故障運行時間MTBF就必須大于3000小時。我們只對一臺數控機床而言,如 主機與數控系統的失效率之比為10:1(數控的可靠比主機高一個數量級)。此時數控系統的MTBF就要大于33333.3小時,而其中的數控裝置、主軸及驅動等的MTBF就必須大于10萬小時。


最后在零件加工過程中有大量的無用時間消耗在工件搬運、上下料、安裝調整、換刀和主軸的升、降速上,為了盡可能降低這些無用時間,人們希望將不同的加工功能整合在同一臺機床上,因此,復合功能的機床成為近年來發展很快的機種。

柔性制造范疇的機床復合加工概念是指將工件一次裝夾后,機床便能按照數控加工程序,自動進行同一類工藝方法或不同類工藝方法的多工序加工,以完成一個復雜形狀零件的主要乃至全部車、銑、鉆、鏜、磨、攻絲、鉸孔和擴孔等多種加工工序。就棱體類零件而言,加工中心便是最典型的進行同一類工藝方法多工序復合加工的機床。事實證明,機床復合加工能提高加工精度和加工效率,節省占地面積特別是能縮短零件的加工周期。

隨著5軸聯動數控系統和編程軟件的普及,5軸聯動控制的加工中心和數控銑床已經成為當前的一個開發熱點,由于在加工自由曲面時,5軸聯動控制對球頭銑刀的數控編程比較簡單,并且能使球頭銑刀在銑削3維曲面的過程中始終保持合理的切速,從而顯著改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率,而在3軸聯動控制的機床無法避免切速接近于零的球頭銑刀端部參予切削,因此,5軸聯動機床以其無可替代的性能優勢已經成為我們的競爭優勢。


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