080304_高速加工课件.ppt

3. 高速加工刀具技术 整体式铣刀 机夹式铣刀 3. 高速加工刀具技术 传统镗铣加工通常使用7:24锥柄接口。这种接口主轴端面与刀具存在间隙，在主轴高速旋转和切削力的作用下，主轴的大端孔径膨胀，造成刀具定位精度和连接刚度下降。同时锥柄的轴向尺寸和重量都较大，不利于快速换刀和机床的小型化。 目前高速加工多采用HSK（德国阿亨大学机床研究所开发）接口标准。HSK是专门为高转速机床开发的新型刀－机接口，并形成了用于自动换刀和手动换刀、中心冷却和端面冷却、普通型和紧凑型等 6 种形式。 HSK是一种小锥度（1:10）的空心短锥柄，使用时端面和锥面同时接触（过定位），从而形成高的接触刚性。 高速加工刀具刀柄 3. 高速加工刀具技术 刀柄 主轴 拉杆 涨套 HSK刀柄与传统刀柄结构 HSK刀柄 传统刀柄 1:10 7:24 间隙 主轴 拉杆 刀柄 定位端面 配合锥面 3. 高速加工刀具技术 a）弹簧夹套HSK刀柄 b）Power Chuck夹头HSK刀柄 c）热膨胀HSK刀柄 d）精密液压夹紧HSK刀柄 图16 几种常用HSK刀柄 3. 高速加工刀具技术 图17 HSK刀柄与BT刀柄加工效果的比较 制造厂家（国别） 机床名称/型号 主轴最高转速/(r/min) 最大进给速度/(m/min) 主轴驱动动率／kW Cincinnati Milacron（美） HyperMach 五轴加工中心 60000 60~100 80 Ingersoll（美） HVM800 卧式加工中心 20000 76.2 45 Mikron（瑞士） VCP710 立式加工中心 42000 30 14 EX-cell-o（德） XHC241 卧式加工中心 24000 120 40 Roders（德） RFM1000 立式加工中心 42000 30 30 Mazak（日） SMM-2500UHS立式加工中心 50000 50 45 Nigata（日） VX40加工中心 50000 20 18.5 Makino（日） A55-A128 立式加工中心 40000 50 22 表1 高速加工中心 4. 高速加工机床技术 Modern 2412立式加工中心（美国） 4. 高速加工机床技术 DMU60T5轴高速加工中心（德国） 4. 高速加工机床技术 东芝高速立式加工中心（日本） 4. 高速加工机床技术 陶瓷轴承高速主轴 4. 高速机床技术 高速主轴 采用C或B级精度角接触球轴承，轴承布置与传统磨床主轴结构相类似 采用“小珠密球”结构，滚珠材料Si3N4 采用电动主轴（电机与主轴作成一体）； 轴承转速特征值（= 轴径（mm）×转速（r/min））较普通钢轴承提高1.2 ～2倍，可达0.5～1×106。 冷却水出口 图18 陶瓷轴承高速主轴 陶瓷球轴承 密封圈 旋转变压器 电主轴 陶瓷球轴承 冷却水入口 与钢球相比，陶瓷轴承的优点是： ◎陶瓷球密度减小60%，可大大降低离心力 ◎弹性模量比钢高50%，使轴承具有更高刚度 ◎陶瓷摩擦系数低，可减小轴承发热、磨损和功率损失 ◎陶瓷耐磨性好，轴承寿命长 4. 高速加工机床技术 液体（气体）静压轴承 回转精度高 液体静压轴承回转误差在0.2μm以下，空气静压轴承回转误差在0.05μm以下； 功率损失小； 转速特征值： 液体静压轴承转速特征值可达1×106，空气静压轴承转速特征值可达3×106 。 空气静压轴承承载能力较小。 4. 高速加工机床技术 电磁铁绕组通过电流，对转子产生吸力，与转子重量平衡，转子处于悬浮平衡位置（图19）。转子受扰动后，偏离其平衡位置。传感器检测出转子位移，并将位移信号送至控制器。控制器将位移信号转换成控制信号，经功率放大器变换为控制电流，改变吸力方向，使转子重新回到平衡位置。 磁浮轴承高速主轴 放大器 控制器 电磁铁（定子） 传感器 转子 图19 磁悬浮轴承工作原理 位移传感器通常为非接触式，其数量一般为5-7个，对其灵敏度和可靠性要求均较高。 控制器设计较复杂，使磁悬浮轴承成本较高（一套磁悬浮轴承售价约1万美元）。 4. 高速加工机床技术 前辅助轴承 电主轴 双面轴向推力轴承 前径向轴承 后径向轴承 后辅助轴承 前径向传感器 后径向传感器 轴向传感器 图20 磁浮轴承高速主轴 磁浮轴承主轴结构 4. 高速加工机床技术 磁浮轴承主轴特点 主轴由两个径向和两个轴向磁浮轴承支承，磁浮轴承定子与转子间空隙约0.1mm。 刚度高，约为滚珠轴承主轴刚度10倍。 转速特征值可达4×106。 回转精度主要取决于传感器的精度和灵敏度，以及控制电路性能，目前可达0