論高速加工中心之總體關(guān)鍵部件和其重要技術(shù)
1 高速加工中心的關(guān)鍵部件和重要技術(shù)對于一臺高速加工中心 , 下列部件和技術(shù)是必不可少的。(1) 高速主軸(2) 功能強(qiáng)大的計算機(jī)精工系統(tǒng)(3) 專用刀具(4) 高的進(jìn)給速度 (High feed rates)(5) 高的快速進(jìn)給速度 (High rapid traverse rates)(6) 高的加/減速速率 ( High acceleration/ decelerationrates)(7) 快速換刀高速加工中心的簡單組成框圖如圖所示在圖1所示的高速加工中心中 , 當(dāng)計算機(jī)精工系統(tǒng)具有待加工軌跡的監(jiān)控功能時 , 則其可以直接與CAD/ CAM系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)連接 , 否則 , CAD/ CAM 系統(tǒng)生成的 NC代碼必須先通過具有待加工軌跡監(jiān)控功能的系統(tǒng) , 然后再被傳送到計算機(jī)系統(tǒng)中 , 如圖中的虛線所示。高速加工的成功實現(xiàn)是綜合應(yīng)用多項技術(shù)的成果。在應(yīng)用的這些技術(shù)中 , 其中一些技術(shù)用于機(jī)床本身的改造 , 例如主軸、伺服電機(jī)、反饋傳感器、精工系統(tǒng)等 , 經(jīng)過改進(jìn)的這些零部件協(xié)調(diào)工作 , 從而使加工過程中切削力降低、加工表面質(zhì)量提高、生產(chǎn)周期縮短。另外一些技術(shù)用于對機(jī)床應(yīng)用環(huán)境的改進(jìn)。高速加工的成功應(yīng)用必須對工廠的環(huán)境結(jié)構(gòu)要有所改變 , 例如 ,對于模具的高速加工 , 其精工程序往往很長 , 一般都可以達(dá)到十兆字節(jié)左右。因此 , 建立一個企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng) ( INTRANET) , 使 CNC 系統(tǒng)能從 CAD/ CAM 中心快速獲得精工代碼就顯得非常重要。2 高速主軸高速加工中心的高速主軸應(yīng)具有精密度高、剛性好、運行平穩(wěn)和熱變形小等特點。眾所周知 , 軸承是主軸設(shè)計中最重要的零部件 ,對高速主軸來說更是如此。低速運行的主軸常使用鋼球軸承 , 油脂潤滑 , 但是 , 隨著轉(zhuǎn)速的提高 , 這種設(shè)計方法已不再合適?，F(xiàn)在 , 人們希望主軸既能輸出大的功率又有高的轉(zhuǎn)速。目前解決該問題的方法是利用混合陶瓷軸承并輔之以油潤滑 , 這種方法能適合于150000r/ min以上的轉(zhuǎn)速。Setco 公司已運用此項技術(shù)制成 200000r/ min/ 75hp 和 3000000r/ min/ 50hp 的主軸。這種主軸中使用的軸承的內(nèi)、外滾道仍然是用鋼制成的。但其滾動部件是由硬度高且耐磨性好的陶瓷材料制成。由于陶瓷材料比鋼輕 , 加上其制造工藝可以保證其制成的滾珠比鋼制成的更圓 , 且工作中不易變形 , 熱穩(wěn)定性好 , 所以這種混合陶瓷軸承的運行性能良好。任何一種軸承運行過程中產(chǎn)生的熱量都會對其精度和壽命產(chǎn)生負(fù)面影響 , 因此在高速主軸中 , 必須采取措施來處理這個問題。轉(zhuǎn)速在 100000r/ min以上的主軸 , 典型的方法是采用氣油混合潤滑系統(tǒng)。這種系統(tǒng)給軸承提供最少的 (但卻是足夠) 潤滑以使軸承產(chǎn)生較少的熱量 , 其中氣流不僅起潤滑作用 , 還可以帶走熱量 , 除此之外 , 高速主軸還使用軸承冷卻系統(tǒng)來散熱 , 這種冷卻系統(tǒng)有時也被稱為“冷卻器”。還有一些其他的減少摩擦的設(shè)計方法 , 例如 ,Ingersoll 銑床公司生產(chǎn)的高速加工機(jī)床中 , 其功率為50hp , 轉(zhuǎn)速達(dá) 200000r/ min 的主軸使用的是靜動壓軸承 , 這樣 , 主軸在“液體”中而非在剛性件上轉(zhuǎn)動。當(dāng)轉(zhuǎn)速需要很高時可以使用空氣軸承 , 但它一般用于直徑較小且轉(zhuǎn)速要求超過 1000000r/ min 的主軸。幾乎無摩擦的磁力軸承也在某些場合得到運用。Ibag 公司就在一些特殊高速銑床上成功應(yīng)用了這種軸承; 由于通過實時調(diào)節(jié)磁場可以自適應(yīng)控制主軸的特性 , 因而這種磁力軸承顯示出了巨大的發(fā)展?jié)摿?。在今天的高速主軸設(shè)計中 , 混合陶瓷軸承發(fā)揮了巨大的作用 , 而且在將來的一段的時間里還繼續(xù)發(fā)揮這種作用。下一代軸承將是純陶瓷軸承 (包括滾道) ?，F(xiàn)在人們已經(jīng)掌握了純陶瓷軸承的制造技術(shù) , 但是一套高速加工主軸使用的純陶瓷軸承的價格在300000～400000美元左右,如此昂貴的價格阻礙了它的推廣應(yīng)用?！ ×硗?, 在主軸的運動轉(zhuǎn)速下對主軸、刀具及其刀具夾具進(jìn)行充分的平衡也是非常重要的。否則 , 過量的振動將導(dǎo)致徑向跳動問題 , 從而縮短刀具壽命 , 降低加工表面質(zhì)量和加工精度。3 功能強(qiáng)大的計算機(jī)精工系統(tǒng)為了實現(xiàn)高速高精度加工 , 運行快速且功能強(qiáng)大的計算機(jī)精工系統(tǒng)是必不可少的 , 它必須能夠足夠快地處理精工程序代碼段以保持程序中規(guī)定的進(jìn)給速度。下面是計算機(jī)精工系統(tǒng)的兩個重要參數(shù)及其概念。(1) 伺服周期。這是計算機(jī)精工系統(tǒng)用于測量一次工作臺的實際位置并發(fā)出一次進(jìn)給命令所用的時間。換句話說 , 如果計算機(jī)精工系統(tǒng)的伺服周期是 5ms ,那么 , 它將在一秒鐘內(nèi) 200 次檢測工作臺的位置并在每次檢測位置后發(fā)出新的進(jìn)給命令。(2) 代碼段處理時間。這是計算機(jī)精工系統(tǒng)處理并完成一條加工指令代碼段規(guī)定的位移所花費的時間。計算機(jī)精工系統(tǒng)的這兩個參數(shù)對于高速加工中心來說非常重要 , 因為他們將決定機(jī)床的加工速度和加工精度。在這里 , 精度意味著在采用線性插補(bǔ)時 , 用直線段來逼近零件輪廊所允許的******誤差。當(dāng) NC程序編制得越精確 , 描述刀具軌跡所需要的點也就越多 ,點與點之間的距離也就越短。當(dāng)點與點之間的距離過短時會導(dǎo)致所謂“數(shù)據(jù)不足” (Date Starvation) 的現(xiàn)象 , 此時計算機(jī)精工系統(tǒng)將無法使機(jī)床達(dá)到精工代碼規(guī)定的切削進(jìn)給速度。在高速加工中 , 計算機(jī)精工系統(tǒng)必須保證形成精確的加工軌跡 , 另外 , 在用直線段來逼近零件輪廊時 ,為了保證精度 , 直線段勢必很短 , 從而使得零件程序變得很長?；诖?, 計算機(jī)精工系統(tǒng)需要一個 32位的微處理器 , 有時甚至需要多個微處理器 , 以完成高速插補(bǔ)、高速段處理和良好的待加工軌跡監(jiān)控 (LookAhead) 功能。為了能預(yù)先知道刀具路徑以避免在拐角處出現(xiàn)事故 , 計算機(jī)精工系統(tǒng)最好是具有較多段加工NC代碼軌跡監(jiān)控的能力 , 這與司機(jī)必須有良好的視野范圍才能高速駕駛一輛汽車有些類似。目前所有較高水平的計算機(jī)精工系統(tǒng)都具有待加工軌跡監(jiān)控能力。所謂待加工軌跡監(jiān)控 , 就是計算機(jī)精工系統(tǒng)在控制加工的同時掃描待加工的精工代碼 ,看刀具路徑是否有方向上的突然改變 , 如果計算機(jī)精工系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)前面必須改變進(jìn)給方向時 , 自動執(zhí)行加減速程序 , 以避免偏離程序中規(guī)定的切削加工路徑。一些計算機(jī)精工系統(tǒng)和機(jī)床制造商通過軟件來增強(qiáng)這一功能 , 并以此來優(yōu)化機(jī)床的性能。例如 ,Makino公司在他們的 FANUC 16MC控制系統(tǒng)中使用了64位“超級幾何智能卡” ,其精工系統(tǒng)具有 120 段待加工NC代碼的軌跡監(jiān)控能力 ,這樣 ,它允許 NC代碼的編程人員使用想要的最高進(jìn)給速度 , 控制系統(tǒng)能動態(tài)調(diào)節(jié)進(jìn)給速度和加減速度 ———在加工曲線段時減速 , 而在加工直線段時加速。當(dāng)然 , 這些加/減速處理都是隨不同機(jī)床的動態(tài)特性及要求的加工精度的不同而不同。4 運動控制卡運動控制卡是很多機(jī)床控制系統(tǒng)的基本組成部分 ,用于組成機(jī)床的位置環(huán)。它計算機(jī)床各軸的運行規(guī)律并給伺服電機(jī)發(fā)送命令以確保這些規(guī)律的實現(xiàn)。簡單地說 , 運動控制卡的工作順序是: 接受控制系統(tǒng)主機(jī)送來的 G代碼段:根據(jù)進(jìn)給速度、進(jìn)給方向和位移量來設(shè)置相應(yīng)的參數(shù);計算出各軸以程序規(guī)定的速度在指定的加工路徑上的一系列理論位置 ,然后相應(yīng)地調(diào)節(jié)伺服放大器的信號以控制伺服電機(jī)運動來保證加工路徑的實現(xiàn)。為保證程序規(guī)定的加工路徑的準(zhǔn)確實現(xiàn) ,運動控制卡要重復(fù)地檢測機(jī)床各軸的實際位置并計算實際位置與理論位置的誤差 ,同時通過相應(yīng)的調(diào)節(jié)來使這種誤差最小。這樣就完全了位置環(huán)的一次工作循環(huán)。為了控制高速加工中心正常運行 , 運動控制卡的所有工作都是實時反復(fù)地執(zhí)行 , 幾乎每秒鐘要進(jìn)行成千上萬次。普通 PC 機(jī)的軟硬件不能任這種工作 , 而運動控制卡上的微處理器及其軟件卻有完成這種任務(wù)的能力 , 他們是為運動控制中快速重復(fù)的方程式解算而專門設(shè)計的?，F(xiàn)在 , 運動控制卡的發(fā)展趨勢是: ①實現(xiàn)與機(jī)床計算機(jī)精工系統(tǒng)主機(jī)之間的高速通訊; ②大量使用數(shù)字技術(shù)。運動控制卡功能的實現(xiàn)離不開一個響應(yīng)迅速、與刀具路徑刀具處理系統(tǒng)緊密結(jié)合的伺服系統(tǒng)?？墒?,盡管計算機(jī)精工領(lǐng)域內(nèi)經(jīng)常談及計算機(jī)精工系統(tǒng)的開放式體系結(jié)構(gòu) , 但還是難以指望那種性能優(yōu)良的伺服控制單元在近期里出現(xiàn)。計算機(jī)精工系統(tǒng)的著名制造商正在致力于復(fù)雜的分布式控制體系結(jié)構(gòu)的建立。他們除了計算機(jī)精工系統(tǒng)中使用多個高速處理器分擔(dān)不同的實時控制任務(wù)外 , 有時還在一些系統(tǒng)中使用“敏捷”(smart) 數(shù)字坐標(biāo)軸驅(qū)動器 , 從速度方向考慮 , 反饋信號直接回到驅(qū)動器 , 而不是計算機(jī)精工系統(tǒng) , 計算機(jī)精工系統(tǒng)主要用于監(jiān)測整個系統(tǒng)的精度。一個全數(shù)字式的運動控制卡將進(jìn)一步增強(qiáng)計算機(jī)精工系統(tǒng)的控制功能。例如 , Mitsubishi 500CNC通過 G代碼能被切換到“高精度控制”模式來提高精度并減少加工時間。在一般的控制系統(tǒng)中 , 加/減速度是一個常數(shù) , 但該控制系統(tǒng)在這種模式下工作時 , 加/減速度是按進(jìn)給速度的某種函數(shù)計算的。其次 , 該控制系統(tǒng)中的控制算法能夠把加減速過程中的位移 - 時間曲線平滑成“S”形 , 這將使伺服系統(tǒng)運行變得更加平穩(wěn)。再次 , 該控制系統(tǒng)中運用了自適應(yīng)數(shù)字濾波來抑制系統(tǒng)在某種頻率范圍內(nèi)的振動。5 高速加工的精工編程高速加工的精工編程不同于普通加工的精工編程。在高速加工中 , 由于進(jìn)給速度和加工速度很快 , 編程員必須能夠預(yù)見到切削刀具是怎樣切入工件中去的。加工時除了使用小的進(jìn)給量和淺的切削深度外 , 編制NC代碼時盡量避免加工方向的突然改變也是非常重要的 , 因為進(jìn)給方向的突然變化不僅會使切削速度降低 ,而且還有可能產(chǎn)生“爬行”現(xiàn)象 , 這會降低加工表面質(zhì)量 , 甚至還會產(chǎn)生過切或殘留、刀具損壞乃至主軸損壞的現(xiàn)象 , 特別是在三維輪廊加工過程中 , 將復(fù)雜型面或拐角部分單獨加工會比用“之”字形加工法、直線法或其他一些通用加工方法來一次加工出所有面更有利一些。高速加工時 , 建議刀具緩慢切入工件 , 同時盡量避免刀具切出后又重新切入工件 , 因此 , 從一個切削層緩慢地進(jìn)入另一個切削層比切出后再突然進(jìn)入要好 ,其次 , 盡可能地保持一個穩(wěn)定的切削參數(shù) , 包括保持切削厚度、進(jìn)給量和切削線速度的一致性 , 當(dāng)遇到某處切削深度有可能增加時 , 應(yīng)降低進(jìn)給速度 , 因為負(fù)載的變化會引起刀具的偏斜 , 從而降低加工精度、表面質(zhì)量和縮短刀具壽命。故在很多情況下 , 有必要對工作輪廊的某些復(fù)雜部分進(jìn)行預(yù)處理 , 以使高速運行的精加工小直徑刀具不會因為前道工序使用的較大直徑刀具而留下的“加工殘余”而導(dǎo)致切削負(fù)載的突然加大。目前一些 CAM軟件具有“加工殘余分析”的功能 , 這一功能使得 CAM系統(tǒng)準(zhǔn)確地知道每次切削后加工殘余的位置所在 , 這是保持刀具負(fù)載不變的關(guān)鍵 ,而這一關(guān)鍵對高速加工的成功實現(xiàn)又是至關(guān)重要的?？傊?, 刀具路徑越簡單越好 , 這樣 , 加工過程更有可能達(dá)到******進(jìn)給速度 , 而不必由于密集的數(shù)據(jù)點簇和加工方向的突然改變而減速。在“之”字形切削路徑中 , 用“弧線”(或類似弧形線段) 來連接相鄰的兩個直線段 , 將有利于減少加/減速程序的頻繁調(diào)用和轉(zhuǎn)換次數(shù)。在高速加工中 , 無論從加工精度還是從加工安全性來說 , CAM系統(tǒng)的自動過切 (殘余) 保持功能是必不可少的。因為過切 (殘留) 對工件的損壞是不可修復(fù)的。而它對刀具的破壞亦是災(zāi)難性的 , 這就要求被加工幾何表面建立一個精確而連續(xù)的數(shù)字模型以及有一個高效的刀具路徑生成算法來保證加工輪廓的完整性。其次 , CAM系統(tǒng)對刀具路徑的驗證能力亦是非常重要的 , 這一方面可以允許程序員在把加工代碼送到車間之前驗證程序編制的正確性 , 另一方面還可以對程序進(jìn)行優(yōu)化 , 根據(jù)不同加工路徑自動地調(diào)節(jié)進(jìn)給速度以始終保持******安全進(jìn)給速度。6 待加工軌跡監(jiān)控 (Look Ahead)前已述及 , 高速加工中的計算機(jī)控制系統(tǒng)必須具有待加工軌跡監(jiān)控功能。通過待加工軌跡監(jiān)控 , 機(jī)床可以獲得最高進(jìn)給速度 , 這就是說 , 機(jī)床的計算機(jī)精工系統(tǒng)可以在保證加工精度的條件下使機(jī)床盡可能在******編程速度下工作。這里值得注意的是 , 完成上述工作的不是程序員 , 也不是機(jī)床操作者 , 而是機(jī)床的計算機(jī)精工系統(tǒng) , 它可以在秒鐘內(nèi) 2000多次改變進(jìn)給速度來達(dá)到上述目的。因此 , 使用一個具有待加工軌跡監(jiān)控功能的高速計算機(jī)精工系統(tǒng) , 可以保證在理想的精度條件下實現(xiàn)零件加工時間的最短。(1) 待加工軌跡監(jiān)控的必要性一般來說 , 經(jīng)過機(jī)床加工后無需鉗工處理的零件應(yīng)是最精密的。為了達(dá)到這一目的 , 可以通過盡量減少進(jìn)給量來降低加工表面的理論粗糙度。減少進(jìn)給量意謂著所需要的切削時間會增加 , 但進(jìn)給量的減少降低了切削力 , 因而允許機(jī)床在更大的加工速度和更高的進(jìn)給速度下工作。特別是隨著新的刀具制造技術(shù)的發(fā)展 , 更促進(jìn)了加工速度的提高。在當(dāng)今的高速銑削加工中 , 高速計算機(jī)精工系統(tǒng)和高速伺服單元結(jié)合來用最少的時間加工出符合精度要求的工件 , 待加工軌跡監(jiān)控是必不可少的條件。(2) 為什么需要待加工軌跡監(jiān)控眾所周知 , 三維型面是很多相互靠近的點來形成的 , 其實問題就出在這里。我們可以經(jīng)常見到很多 NC代碼段定義的位移僅 010025mm , 這在復(fù)雜的精密零件加工中更是常見 , 如此密集的點在高速加工中出現(xiàn)過切 (殘留) 的可能性極大。如果機(jī)床以高于 510m/ min的進(jìn)給速度工作 , 那么機(jī)床要在小于 0125mm 的距離內(nèi)從加工速度減速直到停下來幾乎是不可能的。如果控制系統(tǒng)不通過待加工軌跡監(jiān)控對此做出充分的準(zhǔn)備 ,過切 (殘留) 現(xiàn)象就不可避免。(3) 待加工軌跡監(jiān)控的工作原理顧名思義 , 待加工軌跡監(jiān)控就是計算機(jī)精工系統(tǒng)在控制加工的同時對將要被加工的程序段進(jìn)行掃描以驗證其能否正確控制機(jī)床完成 NC代碼所規(guī)定的任務(wù)。如果發(fā)現(xiàn)前面有可能出現(xiàn)問題的話 , 控制系統(tǒng)將在適當(dāng)?shù)奈恢每刂茩C(jī)床開始減速 , 把它降到剛好能滿足加工精度要求的******速度為止。(4) 待加工軌跡監(jiān)控的代碼段數(shù)從1010m/ min的速度停下來 , 大部分機(jī)床至少需要1010mm以上的距離。這就是說 , 如果每一 NC代碼段定義的位移僅 0110mm , 那么計算機(jī)精工系統(tǒng)就需要對后續(xù)待加工的100段NC代碼進(jìn)行檢查看是否有加工方向的大幅度改變。后續(xù)的每兩個 NC代碼段的連接與目前加工點的距離和每軸減速的******距離進(jìn)行比較。每一個微小線段可能需要計算一個不同的進(jìn)給速度以保證達(dá)到精度要求的******進(jìn)給速度。因此 , 不能規(guī)定監(jiān)控多少段待加工 NC代碼就足夠了 , 監(jiān)控待加工的程序段數(shù)是變化的 , 隨著零件輪廓的復(fù)雜程度、要求達(dá)到的加工精度以及不同機(jī)床的動態(tài)性能等因素而改變。待加工軌跡監(jiān)控算法雖然復(fù)雜 , 但這一工作完成得越快 , 越精確 , 那么計算機(jī)精工系統(tǒng)控制加工微小線段的性能和精度就越好。如果使用沒有待加工軌跡監(jiān)控功能的計算機(jī)精工系統(tǒng) , 那么機(jī)床加工的進(jìn)給速度幾乎是固定的 , 例如 ,如果加工的零件有某處形狀較為復(fù)雜 , 當(dāng)加工進(jìn)給速度超過 014m/ min時就會產(chǎn)生過切 (殘留) 現(xiàn)象 , 這時機(jī)床就必須以 014m/ min的速度加工整個零件。如果精工系統(tǒng)具有待加工軌跡監(jiān)控功能 , 那么它就可以不斷調(diào)整進(jìn)給速度來平衡加工速度與加工精度的關(guān)系 , 也即精工系統(tǒng)不斷監(jiān)控后續(xù)加工的 NC代碼段并調(diào)節(jié)進(jìn)給速度以使機(jī)床能用最少的時間來加工出符合加工精度要求的零件?？傊?, 待加工軌跡監(jiān)控功能是本著“精度第一 , 速度第二”的原則來優(yōu)化加工參數(shù) , 以使機(jī)床工作得更好、機(jī)床壽命更長。不過 , 只有在仔細(xì)優(yōu)化機(jī)床的加/減速性能并充分利用機(jī)床及其驅(qū)動系統(tǒng)的特性的前提下 , 待加工軌跡監(jiān)控功能的優(yōu)點才能得以充分體現(xiàn)。7 計算機(jī)精工系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò) (Direct CNC Networking)高速加工中 , 要實現(xiàn)刀具與工件之間的高速相對運動并不是一件十分簡單的事情。一般來說 , 高速加工機(jī)床都是在計算機(jī)精工系統(tǒng)控制下工作的 , 精工系統(tǒng)中的 NC指令來自 CAM系統(tǒng)產(chǎn)生的表示刀具軌跡的數(shù)據(jù)流。很多親自操作過銑床來加工三維復(fù)雜零件的人肯定見到過計算機(jī)精工系統(tǒng)因等待 CNC代碼數(shù)據(jù)而停止插補(bǔ)的現(xiàn)象。怎樣才能將 NC代碼數(shù)據(jù)快速送到計算機(jī)精工系統(tǒng)中以避免出現(xiàn)“數(shù)據(jù)不足” ( datastarvation) 的現(xiàn)象 ? 由于 CAD/ CAM系統(tǒng)在三維零件精工加工中的成功應(yīng)用 , DNC (直接數(shù)字控制) 在過去幾年里成為了精工加工中解決上述問題的通用工具。由于三維零件的 NC代碼文件非常龐大 , 而計算機(jī)精工系統(tǒng)中的內(nèi)存單元又相對較少 , 因此有必要在加工過程中分批將加工代碼傳送到計算機(jī)精工系統(tǒng)中。在高速加工中心中 , 計算機(jī)精工系統(tǒng)應(yīng)該與CAD/CAM系統(tǒng)連接到同一個網(wǎng)絡(luò)中 (direct CNC networking或DCN) 。網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳送速度是 1M 字節(jié)/秒。而串行通訊的典型數(shù)據(jù)傳送速度 (在 9600 波特率的情況下) 是960 字節(jié)/秒 , 因此 , DCN 使 CAD/ CAM系統(tǒng)向計算精工系統(tǒng)傳送數(shù)據(jù)的速度得到了顯著提高 , 其提高幅度幾乎是 1000倍。在高速加工時 , 如果 NC 代碼數(shù)據(jù)不能夠以足夠快的速度傳送到計算機(jī)精工系統(tǒng)中 , 那么 , 快速而精確地加工三維復(fù)雜曲面將是一句空話。一般來說 , 在三維加工中 , 如果 NC代碼段定義的位移小于 015mm的話 , 這時候 CAD/ CAM 系統(tǒng)與計算機(jī)精工系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳送就必須通過網(wǎng)絡(luò)傳送 , 否則 , DNC在數(shù)據(jù)傳送速度方面的不足將會影響到機(jī)床性能的充分發(fā)揮。當(dāng)DNC的數(shù)據(jù)傳送速度成為一個瓶頸問題的時候 , 控制系統(tǒng)有時會出現(xiàn)因等待 NC數(shù)據(jù)段而停止插補(bǔ)的現(xiàn)象 , 這對機(jī)床來說意味著出現(xiàn)走走停停的“爬行”現(xiàn)象?？梢?, 計算機(jī)精工系統(tǒng)要實現(xiàn)待加工軌跡監(jiān)控的優(yōu)點 , CAD/ CAM系統(tǒng)與計算機(jī)精工系統(tǒng)之間具有高速通訊功能就顯得非常重要。8 高速加工中心的其他方面一臺高速加工中心就是一個綜合系統(tǒng) , 其各個方面都離不開設(shè)計和制造工程師們的智慧。對于高速加工中心的機(jī)械系統(tǒng)來說 , 最重要的問題就是要能夠?qū)崿F(xiàn)每個軸向在高的速度和加速度的情況下精確地運動 , 克服由此而產(chǎn)生的所有問題 , 其中最主要的就是振動和發(fā)熱問題。對于軸向運動速度問題 , 目前最為領(lǐng)先的技術(shù)是使用直線電機(jī)來驅(qū)動軸向運動 , 取代了原來用回轉(zhuǎn)電機(jī)和滾珠絲桿的傳統(tǒng)方法。與高分辨率的線性反饋系統(tǒng)結(jié)合使用 , 直線電機(jī)具有速度快、剛性好和精度高的特點。使用這種電機(jī)和反饋裝置后 , GE Fanuc 的機(jī)床在進(jìn)給速度達(dá)到 7612m/ min 的情況下 , 加工誤差只有3 μm。況且 , 目前使用直線電機(jī)的機(jī)床能達(dá)到高達(dá)115g的加/減程度 , 這對高精度高速切削和減少非切削時間是特別重要的。當(dāng)然 , 直線電機(jī)也不是實現(xiàn)高速運動的唯一途徑。Mazak在它的 FF - 510臥式加工中心和 FJV - 20 立式加工中心中 , 使用滾珠絲桿和回轉(zhuǎn)電機(jī)也達(dá)到了 1g的加速度和 6010m/ min的快速進(jìn)給速度。在這兩種加工中心中 , 使用了螺距較長的雙頭螺紋滾珠絲桿 , 以便伺服電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈能實現(xiàn)較長的線位移。盡管如此 , 通過使用高分辨率的反饋編碼器 , 該類機(jī)床仍可達(dá)到 ±01005mm的精度。在設(shè)計上述的滾珠絲桿時 , 必須考慮熱量對它的影響 , 以免高速加工時運動部件之間的摩擦產(chǎn)生的熱量降低系統(tǒng)的精度。高速加工中心設(shè)計中 , 其他應(yīng)考慮的方面還有 ,運動部件應(yīng)具有較小的慣性 , 其剛度也應(yīng)合適以吸收高速加工過程中產(chǎn)生的振動?？傊?, 在高速加工中心的設(shè)計中 , 我們應(yīng)大膽創(chuàng)新 , 使用一些非傳統(tǒng)的方法 , 解決因高速而引起的種種問題。由于計算機(jī)輔助工程技術(shù)的日益普及 , 不難找到解決每一個問題的方法。