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开模师分享-模具加工的前沿技术
发布时间：
2020-07-21
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高速数控加工的关键技术是①高速主轴及高速进给驱动系统机床;②高速加工刀具系统;③基于CAD/CAM自动化数控编程
1、 高速数控切削
主要针对车削和铣削。一般高速数控切削的主轴转速比普通数控切削转速高1～10倍。高速数控切削的另一个内涵是采用高的进给速度。维持切削力不变，提高转速就能够提高切除率，减少切削时间;维持进给速度在普通切削水平，提高转速就能够降低切削力，可以加工较细或较薄的模具零件。
高速主轴是高速数控切削的首要条件。目前主轴转速可达100000转/min，高速切削速度在5～100m/s。完全可以达到模具零件的镜面车削和镜面铣削。
1)高速主轴有以下几种渐变形式
(1)保持架采用陶瓷的滚珠轴承高速电动主轴，主轴回转精度达0.5μm，转速达到15000转/min以上
(2)采用液体静压轴承的高速电动主轴，主轴回转精度在0.2μm以下，转速达到100000转/min。
(3)采用空气静压轴承的高速电动主轴，主轴回转精度可在50nm以下，转速可高达200000转/min。正在开发之中。
(4)采用磁悬浮轴的高速电动主轴，主轴回转精度可达0.2μm，刚性非常好。正在开发之中。
2) 高速数控切削机床的结构
(1)进给驱动系统的高速化，即采用大导程滚珠丝杠和高速伺服电机;直线电机和精密直线导轨。进给速度可达60～120m/min。
(2)运动部件轻量化和伺服进给控制精密化。
(3)已研制出三、四、五轴联动高速数控切削机床。可加工复杂型面的模具。
(4)新运动原理机床：高速数控切削领域出现并联结构的六杆机床、三杆五轴机床和四杆机床。正在不断完善和发展之中。
3) 高速数控切削刀具系统
(1)刀具材料：有镀膜的和未镀膜的硬质合金、金属陶瓷、氧化铝基和氧化硅基陶瓷、聚晶金刚石和聚晶立方氮化硼等。
(2)刀柄结构：要求具有很高的几何精度和装夹重复精度、很高的装夹刚度和高速运转时的完全可靠性。
(3)安装刀具的模块化：有典型的HSK型刀柄及其连接结构、液压膨胀夹头等。
4) 高速数据切削发展趋势
研制大功率高速主轴，功率≥100kW，转速≥100000转/min。
2、 高速数控磨削关键技术
1) 高速主轴
要求具有高速动平衡，可采用机电动平衡系统或电液动平衡系统。
2) 高速数控磨床结构
组合多种磨削功能，具有高动态精度、高阻尼、高抗振、高稳定性、高自动化和高可靠性。
3) 高速数控磨削砂轮
要求整体具有很高的机械强度，高速时完全可靠，外观锋利，结合剂必须具有很高的结合强度和耐磨性以减少砂轮的磨损，高速砂轮采用等强度来设计优化结构和形状。
4) 冷却系统
要求冷却液具有较高的热容量和热传导率以提高冷却效率，能承受较高的压力，有良好的过滤性、良好的防腐性和高附着力，有较高的稳定性，不起泡，不变色，对健康无害，易于清洗，有利于环境保护。
5) 高速数控磨削的发展趋势
研制大功率高速主轴，研制适应高速磨削的新型砂轮，改进磨床结构，优化冷却系统，磨速向超音速发展达250～350m/s以上。
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