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数控机床关键技术

时间:2021-11-21来源: 千能教育 阅读: 189

摘要:                            (一)五轴联动技术   &...

                           一)五轴联动技术

 

        目前,高档数控机床多是五轴联动的数控机床,五轴联动数控机床已成为航空航天、船舶制造等重工业以及精密仪器加工等精密工业最重要的加工工具。同时,它也是技术难度最大,应用范围最广的数控机床技术。五轴联动数控机床一般采用“3+2”的结构,不仅可以实现X/Y/Z 三个轴的运动,还可以实现另外两个轴的回转。五轴联动数控机床主要可分为立式加工中心、卧式加工中心、摇篮式加工中心等。以立式分为加工中心为例,立式五轴加工中心的回转轴可以下两种实现方式:一是工作台回转轴;二是依靠主轴头的回转;除此以外,卧式加工中心还有通过工作台旋转和主轴头摆动结合的五轴联动结构。

 

        国外五轴联动数控机床以欧美、日本为代表,这些国家或地区的五轴联动数控机床代表了目前数控领域此项技术的最高水平。而国内由于工业基础薄弱的内部因素和国外技术封锁的外部因素,目前的整体水平还很低,虽然,经过了科研机构、高校、企业的不断努力,但以五轴联动数控机床为代表的高档数控机床的稳定性和加工精度方面还远远无法与国外相比。但近几年,我国五轴联动数控机床发展很快,技术上已有一些突破,并形成了一些成熟的产品。

 

        (二)误差补偿技术

 

        现代工业对于加工产品的品质要求越来越高,而加工过程中的误差正是影响产品质量的重要因素。为了消除误差带来的不良影响,尽可能地提高加工产品的质量,在数控机床加工方面采取误差补偿技术,来补偿固有误差,实现高精加工。对数控机床误差进行误差补偿,首先要从误差来源处着手。由于数控机床一般主要由床身、立柱、主轴和各种直线导轨或转轴等几部分组成,以上每一部分在安装和工作中都会造成误差的产生。

 

        谈到误差补偿技术,主要有以下几个方面:误差建模技术、误差测量技术及补偿实施技术。误差建模误差补偿前提,其主要可以分为误差综合建模和误差元素建模;误差测量方法可以分为直接误差测量和间接误差辨识。以上工作的最终目的是为了对误差进行合理补偿,误差补偿在时间尺度上可以分为离线和实时补偿。所谓离线补偿,就是根据测量得到的误差在后期对机床进行误差补偿,但离线补偿时只能针对机床稳定的误差。对于有生产环节重点所产生的误差,因其和所处温度场紧密相关,因此,需要使用实时补偿方法。误差补偿实施技术研究的关键在于提高补偿的实时性、准确性、有效性和简便性。

 

        (三)直线电机进给驱动技术

 

        直线电机是一种能将电能直接转化为直线运动机械能,而无任何中间转换装置的新型电机。它具有结构简单、效率高、噪音小、磨损少、组合性强等优点。在高精度的数控机床上一般应用交流直线电机。交流直线电机按照其工作原理又分为直线感应电机和永磁直线同步电机。直线感应电机结构通常有平面型和圆筒型。对于小直线行程场合,多数使用圆筒型。对于长行程场合则一般采用平面型结构。直线感应电机具有成本低、环境因素影响小、抗电磁干扰等优点。

 

        永磁直线同步电机在应用时兼有直线电机和永磁电机的优点,一般由逆变器供电,通过PWM 调制,采用 PID 调节控制及 DSP 等控制方式。它推力能量更大、响应速度更快、体积同时较小,是目前高精度直线进给系统的首选电机类型。

 


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