超高速数控机床控制系统的发展三0纺丝机
超高速数控机床控制系统的发展(三)
超高速数控机床控制系统的发展(三) 2011年12月09日 来源: 为了解决上述问题,在控制技术方面,主要是通过PMC内部可编程机床控制器快速响应,即;
在热变形中进行多变量控制算法,在多输入、多输出系统中,对多个变量实现快速控制,以辅助热源或辅助冷源实现机床预冷或预热;
由于主轴以每分钟几万转速度高速回转,极大的离心力可将破裂的刀片如子弹般飞向四周。除了加固防护罩和视窗坚固性外,必须在线监控系统刀具破损和磨钝,一旦发生不正常的迹象,即进行报警和安全保护控制。
高速加工中的大量切屑往往会阻塞工作台面造成运动不畅,并且高速切屑是高温热源,会造成机床变形和烧灼人体。解决这一问题一般办法是通过PMC控制高压冷却液(压力为5516~6895kPa),使流量达4.54m3/min(20gal/min),从而起到排屑和冷却的双重作用。
可靠性问题在高速加工机床中进一步突出。其原因是在这种加工中影响可靠性的综合因素繁多,如自动换刀系统,在主轴高速切削中如发生任何问题,就可能产生极大的损失或人身伤亡,所以往往不设置换刀机械手而由主轴头移动直接换刀。对控制系统而言,它的MTBF(平均无故障工作时间)要高于普通数控机床几十倍,才能达到应有的效率和加工零件质量。
管理技术在所有领域都起着决定作用。但就目前而论,在我国的高速数控加工领域中,矛盾更为突出。一台高速数控机床,必须有一批高水平、高素质的人员组合在一个团组中,互相合作紧密配合解决工艺编程、操作、维护,安排好物料、刀具、工夹具,制定周密的计划,按数控车间的生产准备、计划调度和信息集成软件进行综合管理。否则,一台高速机床不但起不到高速作用,连普通数控机床的水平也达不到,因为高速主轴的切削力矩是很小的,一般只有几十牛·米(N·m)。
5.存在问题和解决办法
高压大流量的冷却液在加工中起到了减小摩擦,降低温度,提高加工精度、表面质量和刀具耐用度,并有利于断屑和排屑的作用。但是使用大量冷却液不但增加了生产成本,而且造成严重的环境污染、根据美国一些企业统计,消耗在冷却液和废液处理方面的费用,目前已占14%~16%,而刀具费用只占2%~4%。为了保护环境和降低生产成本,最好的办法是不采用冷却液,而采用干切削。在进行干切削时,必须选用合适的刀具材料,并进行专门刀具结构设计和选择经过试验的工艺参数。
目前国际上虽有直线电动机作为产品用于高速进给系统中,但是还存在发热严重、功率较小、价格较高和对周围环境要求过高等缺陷。选择合适的材料和制造工艺,这些问题是可以解决的。
高速电主轴单元由主轴、轴承、内装式电动机和刀具夹持装置4部分组成。装入式电动机的采用大大简化了主轴单元结构,但是内装式电动机的发热,使电主轴热态特性和动态特性变差。目前国际上一般采用气油润滑和喷射润滑等技术解决发热问题,并将冷却液通过电主轴孔通向刀柄起到冷却作用。
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