Ciri-ciri struktur pusat pemesinan berprestasi tinggi

Perbezaan antara pusat pemesinan berprestasi tinggi dan pusat pemesinan berkelajuan tinggi terletak pada hakikat bahawa mereka bukan sahaja mempunyai gelendong berputar berkelajuan tinggi, tetapi juga mereka bentuk panduan gerakan linear berketepatan tinggi, motor gelendong berkuasa tinggi, galas gelendong ketepatan, skru bebola, motor pemacu servo berkecekapan tinggi, dan sistem CNC termaju. Oleh itu, pusat pemesinan boleh memproses bahagian berketepatan tinggi dengan kecekapan tinggi, meningkatkan daya saing pasaran.
1. Rel panduan gerakan linear
Kelajuan dan ketepatan gerakan paksi pusat pemesinan adalah penting untuk mencapai pemotongan berkelajuan tinggi. Pekali geseran bagi rel panduan gerakan linear hanyalah 1/20 daripada rel panduan segi empat sama biasa. Disebabkan oleh fakta bahawa kawasan sentuhan antara penggelek rel panduan gerakan linear dan rel panduan adalah jauh lebih kecil daripada rel panduan persegi, penggunaan kuasa juga dikurangkan kepada 1/20 daripada rel panduan persegi, dan ia boleh mengekalkan haus minimum untuk masa yang lama, sangat meningkatkan hayat perkhidmatan rel panduan. Rel panduan gerakan linear ketepatan mempunyai kekerasan terpadam HRC58-62, yang dikisar oleh pengisar rel panduan ketepatan. Tidak seperti rel panduan persegi biasa, ia mempunyai sekurang-kurangnya satu rel panduan berbentuk V. Oleh kerana struktur mudah dua rel panduan linear, ia adalah mudah untuk memproses, memasang, mengukur, dan memilih diameter roller yang sesuai. Rel panduan gerakan linear mempunyai kekakuan yang tinggi dan tiada jurang antaranya dan meja kerja, jadi ia jarang menghasilkan getaran dan boleh memproses bahagian dengan kekasaran permukaan yang rendah, memanjangkan hayat perkhidmatan alat.
2. Skru bola ketepatan
Diameter dan padang skru bola alat mesin secara langsung mempengaruhi ketepatan bahagian yang dimesin, terutamanya di bawah keadaan pemotongan kadar suapan. Pusat pemesinan berprestasi tinggi menggunakan panduan gerakan linear memilih skru bola kepala tunggal dengan diameter kecil dan padang halus. Ada juga yang menggunakan skru bebola berbilang kepala dengan pic kasar. Secara amnya, skim penghantaran menggunakan motor servo untuk memacu skru bola diguna pakai. Walau bagaimanapun, semasa operasi skru bola, arah paksi putaran elemen gelek berubah apabila ia bergerak dalam gerakan lingkaran, menghasilkan gerakan giroskopik. Apabila momen giroskopik dalam gerakan melebihi daya geseran antara badan bola dan raceway, badan bergolek akan meluncur, menyebabkan geseran teruk dan meningkatkan suhu skru. Pada masa yang sama, getaran dan bunyi meningkat, memendekkan jangka hayat skru dan mengurangkan kualiti penghantaran skru bola. Skru penggelek berprestasi tinggi jenis baharu, skru penggelek planet, telah dibangunkan untuk menyelesaikan masalah teknikal di atas dengan berkesan. Dengan pembangunan berterusan teknologi baharu, di bawah keadaan suapan ultra tinggi, pecutan meja kerja akan mencapai lebih daripada 3g, jadi daya inersia bahagian yang bergerak juga agak besar. Apabila mereka bentuk bahagian mekanikal, usaha mesti dilakukan untuk mengurangkan jisim bahagian yang bergerak dan inersia putaran bahagian berputar, meningkatkan lagi kekakuan, kepekaan dan ketepatan sistem suapan.
3. Motor gelendong alat mesin berkuasa tinggi
Di antara banyak faktor yang mempengaruhi pemilihan kuasa motor gelendong alat mesin, yang paling penting ialah tirus gelendong, jumlah pemotongan (kadar pemotongan) yang dipilih semasa pemesinan, saiz bahagian, dan saiz alat. Memilih gelendong tirus yang besar boleh melakukan pemotongan kuasa tinggi, tetapi kadangkala, untuk memecut dan memecut dengan cepat, motor berkuasa tinggi juga boleh digunakan untuk memacu gelendong tirus kecil. Untuk pemesinan kadar pemotongan tinggi, perlu memilih gelendong tirus besar dan motor gelendong alat mesin berkuasa tinggi. Bahan bahagian mempunyai sedikit kesan ke atas pemilihan kuasa motor gelendong alat mesin. Sebagai contoh, untuk penempaan dan tuangan, pemotongan kuasa tinggi tidak diperlukan. Walau bagaimanapun, apabila memilih untuk memproses pada kelajuan tinggi pada gelendong alat mesin, motor berkuasa tinggi mesti dipilih. Sebab mengapa pemacu kuasa tinggi juga diperlukan untuk pemesinan bahagian besar adalah kerana ia memerlukan penggunaan alat pemotong berdiameter besar.
4. galas gelendong
Jenis dan skala galas gelendong mesti memenuhi syarat penggunaan. Galas besar boleh memberikan kekuatan dan kekakuan yang tinggi. Walau bagaimanapun, galas bersaiz besar mempunyai dua kelemahan:
1) Oleh kerana jisim besar galas besar dan kawasan sentuhan yang besar antara galas, sejumlah besar haba dijana pada kelajuan gelendong yang tinggi. Pendedahan yang berpanjangan kepada sejumlah besar haba boleh menyebabkan saiz gelendong meningkat, menjejaskan ketepatan pemesinan.
Spindle berkualiti tinggi memerlukan motor berkuasa tinggi untuk memacunya. Walaupun cincin dalaman galas disejukkan dengan minyak pelincir, galas besar meningkatkan kapasiti beban dan inersia putaran pada kelajuan tinggi, mengakibatkan peningkatan kuasa yang diperlukan. Terutama apabila kelajuan gelendong meningkat, penggunaan kuasa meningkat. Tetapi tidak semua kuasa digunakan dalam memotong. Contohnya, gelendong dengan 40 kuasa kuda hanya boleh mempunyai 15-20 kuasa kuda yang bertindak pada kepala pemotong, manakala selebihnya digunakan untuk memutar gelendong. Untuk gelendong berkuasa tinggi, ia boleh menggunakan kuasa sebanyak mungkin pada bahan kerja pemotongan, dan boleh memacu gelendong dengan kelajuan tertinggi dengan kuasa yang sangat sedikit. Kuasa yang digunakan pada gelendong boleh dikira berdasarkan kelajuan putaran maksimum gelendong di bawah keadaan tanpa beban untuk menentukan kuasa yang digunakan oleh alat mesin. Disebabkan pemotongan pada kelajuan tinggi, chuck dan alat menjana sisihan jejari dan tidak konsentrik di bawah tindakan daya pemotongan, mengakibatkan peningkatan daya tambahan atau daya emparan tidak seimbang.
2) Penggunaan berbilang baris galas diameter kecil tidak menjejaskan kekakuan gelendong, dan ia juga cukup berfaedah untuk pramuat galas gelendong. Beban pramuat pada galas biasanya merujuk kepada tekanan yang dikenakan oleh gelendong pada galas di bawah keadaan statik. Secara amnya, beban pramuat digunakan untuk meningkatkan kekukuhan gelendong dan meningkatkan kapasiti pemotongan. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh peningkatan tekanan yang bertindak pada galas, penjanaan haba meningkat, yang juga mempercepatkan haus galas. Untuk meningkatkan prestasi pemotongan alat pemotong dan memanjangkan hayat perkhidmatannya, tekanan kecil digunakan pada galas berbilang baris, yang boleh meningkatkan kekakuan gelendong alat mesin dan mencapai matlamat di atas.
Dari perspektif jangka panjang, permintaan pasaran untuk galas magnetik, pneumatik dan hidrostatik akan meningkat dengan ketara. Walau bagaimanapun, pada masa ini dalam pemotongan berkelajuan tinggi, yang paling biasa digunakan ialah dua jenis berikut: galas tujahan jejarian dan galas bebola. Di bawah keadaan kelajuan gelendong alat mesin standard, satu barisan galas bebola dan satu barisan galas tujahan jejari sering dipasang di hujung hadapan gelendong, dan dua baris galas bebola dipasang di hujung belakang gelendong. Kerana memasang barisan galas bebola di hujung hadapan gelendong boleh meningkatkan kekukuhan gelendong dan meningkatkan kapasiti galas bebannya. Ini penting untuk pemotongan tugas berat. Walau bagaimanapun, kerana galas bebola mempunyai kawasan sentuhan yang lebih besar dan lebih berat daripada galas tujahan jejarian, ia menggunakan lebih banyak kuasa dan menjana lebih banyak haba, yang boleh menyebabkan peningkatan saiz gelendong dan penggunaan kuasa yang lebih rendah. Pemotongan berkelajuan tinggi boleh mengurangkan daya jejarian yang bertindak pada gelendong dan alat pemotong. Dengan cara ini, galas tujahan jejari yang dipasang di hujung hadapan gelendong memberikan kekakuan dan kestabilan yang mencukupi, mengelakkan pengembangan saiz yang disebabkan oleh pemanasan gelendong alat mesin.
Pemilihan bahan galas yang munasabah adalah sama pentingnya dengan jenis galas. Walaupun galas yang diperbuat daripada keluli galas masih digunakan secara meluas, amalan telah menunjukkan bahawa penggunaan galas seramik dalam pemotongan berkelajuan tinggi akan mempamerkan banyak kelebihan. Walaupun galas yang diperbuat daripada keluli galas adalah murah, beratnya jauh lebih berat daripada galas seramik dengan spesifikasi yang sama. Oleh kerana beratnya yang berat dan penjanaan haba yang tinggi semasa pemotongan berkelajuan tinggi, sistem penyejukan dan pelinciran yang kompleks mesti dipasang. Pada masa yang sama, apabila kelajuan gelendong meningkat, daya sentripetal yang bertindak pada galas meningkat, menyebabkan suhu galas meningkat, mengakibatkan peningkatan saiz gelendong, menjejaskan ketepatan dimensi bahagian yang dimesin, dan meningkatkan kuasa yang diperlukan untuk gelendong alat mesin. Galas seramik, kerana ringannya, akan menyelesaikan masalah teknikal ini dengan berkesan. Ujian pemotongan telah menunjukkan bahawa kelajuan di mana galas seramik meningkatkan saiz gelendong hanyalah 1/40 daripada galas keluli galas. Sebabnya ialah ia hanya mempunyai daya sentripetal kecil yang bertindak pada galas semasa pemotongan berkelajuan tinggi. Pada masa yang sama, untuk meningkatkan kekakuan dan keupayaan pemotongan gelendong alat mesin, pramuat besar juga boleh digunakan pada galas seramik. Oleh kerana ciri-ciri di atas, galas seramik mempunyai hayat perkhidmatan yang meningkat.
Teknologi gelendong alat mesin moden membolehkan alatan mesin melaraskan pramuat dengan mudah pada galas gelendong berdasarkan kelajuan gelendong. Apabila kelajuan gelendong alat mesin meningkat, beban yang bertindak pada galas juga meningkat disebabkan oleh peningkatan daya sentripetal. Sebaliknya, beban yang bertindak pada galas berkurangan. Oleh itu, haba pada galas dikurangkan, dan pengembangan saiz galas dikurangkan. Sudah tentu, dalam pemotongan berkelajuan tinggi, ia juga dibenarkan untuk menggunakan beban yang sangat kecil pada galas, supaya daya pemotongan yang bertindak pada alat adalah sangat kecil, yang boleh mengurangkan keperluan untuk kekakuan alat mesin. Ia masih perlu untuk pra mengenakan beban yang lebih besar pada galas pada kelajuan gelendong yang rendah, kerana meningkatkan daya pemotongan alat juga meningkatkan daya yang bertindak pada gelendong.
5. Motor gelendong dan sistem penghantaran
Pada masa ini, terdapat dua kaedah sambungan antara gelendong alat mesin dan motor, satu melalui tali pinggang atau gear; Yang kedua ialah penghantaran terus, yang bermaksud menyambung terus motor gelendong ke gelendong, atau memasang motor gelendong dan gelendong secara serentak pada peranti komposit, dipanggil gelendong komposit.
Kelebihan transmisi tali pinggang atau gear ialah motor gelendong boleh mencapai kelajuan gelendong yang tinggi walaupun berputar pada kelajuan perlahan. Kaedah penghantaran ini adalah murah kerana kelajuan motornya yang rendah dan kuasa input yang rendah, tetapi ia mempunyai kelemahan berikut: disebabkan strukturnya yang kompleks, ia terdedah kepada kerosakan dan penyelenggaraan yang menyusahkan. Pada masa yang sama, getaran juga akan berlaku antara tali pinggang, gear dan gelendong. Oleh kerana struktur dipermudahkan lagi, bilangan bahagian yang bergerak dikurangkan lagi, yang juga akan membolehkan gelendong memecut dan memecut lebih cepat. Sebaliknya, tali pinggang atau gelendong yang dipacu gear termasuk gelendong, tempat duduk aci, motor elektrik, takal atau gear, dsb. Setiap komponen terdiri daripada bahan dengan berat yang berbeza, yang menjana haba akibat geseran semasa putaran berkelajuan tinggi . Oleh kerana berat dan daya bahan yang berbeza, haba yang dihasilkan di tempat yang berbeza juga berbeza, menyebabkan saiz pengembangan yang berbeza di pelbagai bahagian gelendong. Dalam kes yang teruk, ia boleh menyebabkan ubah bentuk gelendong, menjejaskan saiznya, bentuk geometri, dan lain-lain. Spindle pemacu langsung, sebaliknya, mempunyai ubah bentuk haba yang seragam, dan walaupun dalam keadaan kelajuan ultra tinggi, boleh disejukkan dengan penyejuk. melalui lubang dalam gelendong. Oleh itu, ia pada asasnya tidak menjejaskan ketepatan gelendong dan boleh memastikan kualiti pemesinan dengan lebih stabil.
6. Penyejukan dan pelinciran
Dalam pemesinan pemotongan, jika penyejuk tidak ditambah, ia akan menyebabkan saiz gelendong mengembang. Untuk memastikan ketepatan tinggi gelendong alat mesin, adalah perlu untuk mengawal gelendong dan galas secara stabil untuk mempunyai saiz tetap. Pada masa ini, alatan mesin biasa memilih penyejukan luaran, penyejukan dalaman, atau gabungan kaedah penyejukan dalaman dan luaran untuk menyejukkan gelendong dan galas mengikut struktur gelendong yang berbeza. Walau bagaimanapun, secara amnya, penyejukan luaran harus digunakan sebanyak mungkin. Dengan penyejukan, haba yang dipindahkan dari kepala pemotong ke gelendong dilepaskan ke udara.
Untuk meningkatkan kadar penggunaan alatan mesin dengan berkesan dan mengurangkan penggunaan kuasa, adalah disyorkan untuk menggunakan penyejukan kabus atau semburan sistem penyejukan gelendong minyak penyejuk untuk penyejukan. Terutama untuk mesin pemesinan berkelajuan tinggi, disyorkan untuk memilih sistem penyejukan gelendong berdasarkan kelajuan maksimum yang dicapai oleh gelendong mesin dan bahan yang dipilih untuk galas. Tentukan sistem penyejukan yang dipilih berdasarkan kelajuan putaran gelendong alat mesin dan diameter luar galas. Jika kedua-dua jenis galas memilih galas keluli galas, adalah disyorkan untuk memilih sistem penyejukan minyak semburan. Sudah tentu, berbanding dengan kedua-duanya, yang kedua memerlukan sejumlah besar cecair penyejuk dan pelincir, yang meningkatkan penggunaan kuasa alat mesin.
7. Sistem CNC
Teknologi CNC moden membolehkan alatan mesin memproses pada kadar suapan 38.1m/min. Sebab utama ialah kelajuan pemotongan yang tinggi boleh dipilih semasa pemesinan. Pada masa yang sama, alat mesin perlu dilengkapi dengan motor servo berkelajuan tinggi dan resolusi tinggi. Di samping itu, untuk memastikan ketepatan yang tinggi, motor servo resolusi tinggi juga dikehendaki mempunyai keupayaan untuk memproses isyarat dengan cepat. Sudah tentu, mempunyai motor servo resolusi tinggi tanpa meningkatkan kelajuan operasi pemproses adalah sia-sia. Oleh kerana motor servo resolusi tinggi mempunyai lebih banyak data untuk diproses berbanding pendahulunya, mereka memerlukan kelajuan tinggi untuk pemprosesan perkataan. Kelajuan tinggi pemprosesan kumpulan perkataan boleh memproses data dengan cepat dan menghantar denyutan ke motor servo. Atas sebab ini, secara amnya adalah perlu untuk mengkonfigurasi dua 32-pemproses bit pada motor servo untuk memenuhi keperluan penggunaan dan untuk memproses dengan cepat jumlah besar data yang dikumpul semasa pemprosesan dan keperluan untuk melaksanakan pengiraan kompleks dengan cepat pada kompleks bentuk bahagian dalam pemesinan berkelajuan tinggi.
Apabila memproses bahagian pesawat berbentuk besar dan kompleks dan acuan mampatan plastik, disebabkan oleh memori sistem NC umum yang tidak mencukupi, secara amnya perlu menyimpannya dahulu di dalam komputer, dan kemudian memasukkannya ke dalam sistem NC (juga dikenali sebagai CNC sistem). Sudah tentu, untuk bahagian dengan program pendek dan bentuk yang kurang kompleks, sistem NC biasa boleh memenuhi keperluan penggunaan kerana ia mempunyai kelajuan penghantaran 76800 simbol sesaat. Untuk meningkatkan kapasiti suapan pantas dan ketepatan pemesinan alatan mesin, adalah perlu untuk membangunkan perisian komputer baharu. Mengikut keperluan pemesinan sebenar, perisian yang dibangunkan diperlukan untuk mencapai ketepatan tinggi dalam bahagian pemesinan, tanpa mengira kadar suapan am atau keadaan suapan berkelajuan tinggi.
Untuk meningkatkan ketepatan pemesinan bahagian pada kadar suapan yang dipilih, bukan sahaja bilangan pas alat boleh ditingkatkan dengan sewajarnya, tetapi juga perisian pampasan bentuk geometri yang baru dibangunkan dapat memastikan kualiti pemesinan yang sangat baik pada kecekapan pengeluaran yang tinggi. Perisian pampasan bentuk geometri berbeza daripada perisian kadar suapan tinggi. Yang terakhir digunakan untuk meningkatkan kadar suapan alat mesin atau mengurangkan masa pemprosesan untuk meningkatkan kecekapan pengeluaran, manakala yang pertama digunakan terutamanya untuk meningkatkan ketepatan bahagian yang diproses. Fungsi utamanya adalah seperti berikut:
1) Interpolasi pecutan atau nyahpecutan terlebih dahulu. Dalam pemesinan interpolasi arka, selalunya terdapat perbezaan yang ketara antara program yang dipasang dan pemesinan sebenar, terutamanya disebabkan oleh pendahuluan atau ketinggalan yang disebabkan oleh pecutan atau nyahpecutan alat yang bergerak sepanjang paksi. Ia boleh mengimbangi ralat yang disebabkan oleh pecutan atau nyahpecutan yang dihasilkan oleh pergerakan alat.
2) Pra mengawal pergerakan ke hadapan. Sebagai tambahan kepada sistem pemesinan, beberapa ralat dalam sistem kawalan servo alat mesin juga boleh mengurangkan ketepatan bahagian mesin. Sistem kawalan suapan hadapan yang baru dibangunkan boleh mengira kemungkinan nilai ralat berdasarkan program pemesinan, kelajuan pemotongan, kadar suapan, dsb., dan mengimbangi ralat pemesinan sebenar sebelum ia berlaku.
3) Lakukan pampasan vektor yang tepat. Apabila alat mesin melakukan pemesinan berkelajuan tinggi, adalah perlu untuk memberi keutamaan memilih kadar suapan yang sesuai. Biasanya diperoleh dengan melaraskan faktor penguatan peranti penguatan dalam motor servo. Apabila faktor penguatan yang diberikan kepada arah hadapan dilaraskan kepada nilai yang besar, kelajuan pengesanan kawalan servo untuk ralat boleh dipertingkatkan. Sudah tentu, peningkatan dalam kelajuan pengesanan akan mengurangkan kestabilan sistem kawalan servo. Kekurangan kestabilan dalam sistem kawalan servo akan menyebabkan kekasaran permukaan bahagian yang diproses semakin merosot. Sistem pampasan vektor yang tepat digunakan untuk menentukur program pemesinan yang besar untuk meningkatkan kuantiti bahagian secara selektif. Program pemesinan yang diperbetulkan boleh menstabilkan sistem kawalan servo, terutamanya sistem kawalan servo yang stabil sistem suapan boleh menghilangkan getaran yang menyebabkan kekasaran permukaan bahagian-bahagian tersebut semakin merosot.
4) Pilih nyahpecutan yang sesuai untuk pemesinan sudut. Apabila menggunakan ketiga-tiga fungsi di atas, ia biasanya diperlukan bahawa setiap paksi gerakan menyahpecutan di penjuru bahagian untuk mengelakkan getaran hentaman yang dihasilkan oleh sistem pemanduan semasa alat berpusing pantas. Ia memerlukan nyahpecutan kepada kadar suapan yang sesuai dalam masa tertentu untuk pemprosesan.
5) Untuk pusat pemesinan berprestasi tinggi, bukan sahaja perlu mereka bentuk gelendong berkelajuan tinggi, tetapi juga untuk mereka bentuk sistem CNC berprestasi tinggi, panduan linear berketepatan tinggi, skru bola ketepatan, galas, memilih kaedah penyejukan dan pelinciran yang sesuai, dan antara muka alatan/alat mesin. Teknologi di atas telah digunakan untuk menghasilkan banyak pusat pemesinan berprestasi tinggi dan telah mencapai faedah ekonomi dan sosial yang baik dalam pengeluaran praktikal.