铝合金高效高速数控加工机床新成果
铝合金高效高速数控加工机床新成果
高效高速加工技术（HEM-HSM）实际上是一种工序复合化高速加工技术，即在一台高功能高速数控加工中心（MC）机床上，实现对零件高金属切除率mrr （metalremovalrate）的高速粗加工/高速半粗加工（HEM）和高零件表面积切除速率的高速半精加工/高速精加工（HSM）多种工序的复合加工，和常规切削加工和典型高速加工技术（HSM）相比，HEM-HSM加工具有明显的优势，是一种高加工生产率与高加工质量集成融合的高速加工技术。能实现这种一次装夹完成粗精工序复合加工（HEM-HSM）的高速数控加工机床可称为高效高速数控加工机床。
现今，用于HEM-HSM加工应用的高效高速数控MC机床多为五轴联动和配备有高功率高转速/高转矩主轴，并已成为许多航宇制造业用户特别关注的现代化先进关键制造装备之一。“目前许多世界着名的数控机床制造商都为航宇制造业推出了多种类型用于大型铝合金材和钛合金材整体结构件HEM-HSM加工应用的五轴联动高速数控MC机床，实现高效率高速粗加工和高质量高速精加工的良好融合，满足用户对高生产率大型高速加工设备的迫切需要。”国际模协秘书长罗百辉指出，用于诸如铝合金等轻合金材的HEM-HSM加工设备和用于诸如钛合金等硬合金材的HEM-HSM加工设备具有较大的不同。近10多年来，适用于轻负载切削的高功率高速主轴和高速刀具设计制造技术取得了显着进步，同时对铝合金材HEM-HSM加工技术及其工程应用研究也已比较成熟，因而铝合金高效高速数控MC机床在航宇制造业得到较广泛应用。
铝合金材HEM-HSM加工需要高功率高转速主轴
用于大型铝合金材航宇整体结构件HEM-HSM加工应用的高速数控MC机床，机床主轴应具有足够高的功率、转速、适当转矩和足够宽的可调控的转速范围，也就是说要求机床主轴功率/转矩每转速特性应适合于航宇铝合金等轻合金材的高效高速切削加工之工艺要求。从金属切削加工基本原理可知，对金属材工件铣削加工时有：
mrr=PS×MRF=aeapzfZn×10-3（cm3/min）(1)
PS=SPF×mrr（kW）(2)
PS/n=T/9555≈T×10-4(3)
这儿，mrr：金属切除率，cm3/min；PS：主轴功率，kW；MRF：金属切除指数（MetalRemovalFactor），cm3?min-1/kW；ae：切宽WOC（径向切深，RadialDepthofCut），mm；ap：切深DOC（轴向切深，AxialDepthofCut），mm；fZ：刀每齿进给量，mm/刃转；z：刀齿数；n：主轴转速，r/min；SPF：主轴功率指数（SpindlePowerFactor），kW/cm3?min-1；且SPF=1/MRF；T：主轴转矩，Nm。
从式（1）与式（2）可看出，为取得高金属切除率mrr，作为HEM-HSM加工应用的高速数控MC机床之主轴首先应具有足够高的功率。典型铝合金材（如7075）主轴功率指数SPF为0.015kW/cm3?min-1。对功率60~120kW电主轴，一般可具有金属切除率mrr达4000~8000cm3/min的高切削能力。
工业实践表明，铝合金材相对可加工性系数Kr一般大于3（2.0~7.5），属很容易切削材，同时高速切削时所需的切削力比常规切削要低30~50%以上。而从式（3）可清晰看出，在确定的高主轴功率场合下，这就要求主轴应具有足够高的转速才能和低切削负载加工应用相适应。实际上，这正是铝合金材采用HSM 实现高速精加工或半精加工的典型应用场合，即要求主轴运行在高功率高转速区。如对铝合金材的HSM精加工应用场合，一般要求主轴转速高于18000r/min，典型为18,000~35,000r/min；通常，HSM半精加工主轴转速为18,000~24,000r/min，HSM精加工主轴转速为24,000~35,000r/min；主轴转矩不低于5Nm即可，典型值为10~50Nm。
从式（3）还可看出，对确定的主轴功率，主轴转速和转矩是为相互制约的一对参数。为此，如适当降低主轴转速可获得较高主轴转矩，或说可产生较大加工切削力，而这又正是铝合金材采用HEM实现高效高速粗加工的典型应用场合。如作为铝合金材的HEM粗加工应用场合，一般要求主轴转速不高于15,000r/min，通常HEM粗加工主轴转速为10,000~14,000r/min，HEM半粗加工主轴转速为14,000~18,000r/min，主轴转矩要求在50~150Nm。
这就是说，用于大型铝合金材航宇整体结构件HEM-HSM加工应用的高效高速数控MC机床应配置高功率高转速的电主轴，其功率通常高于40~120kW（取决于需求的金属切除率mrr），转速可控范围应宽于数千至数万r/min；转矩多在20~150Nm，最大功率/转速比在0.01数量级（0.005~0.015），切削速度1500~6000m/min，切削力多为数百到1000N，加工进给速度10~20m/min，金属切除率mrr达4000~8000cm3/min，典型刀具接口为HSK-A63。
德国著名电主轴制造商MN公司生产的HCS230-22,000/120高速电主轴可作为此类电主轴的一个典型实例，其功率/转矩-转速特性曲线如图2所示。该高速电主轴额定功率120kW（S6-40%：155kW），额定转矩84Nm（S6-40%：108Nm），基速13,800r/min，最高转速22,000r/min，最大功率/转速比0.011，刀具接口HSK-A80，主轴轴向刚性达160N/μm，径向刚性496N/μm。此外，诸如瑞士IBAG、FISCHER、RENAUD、德国IMT、JAGER和意大利OMLAT等许多数控机床电主轴制造商都能提供这类用于诸如铝合金等轻合金材HEM-HSM应用的高功率高速电主轴，并在高速数控机床上得到了广泛实际应用。如意大利OMLAT公司高速电主轴OMC-230-230/635也具有和图2相类似的功率/转矩-转速特性曲线，额定功率80kW（S6-60%：100kW），基本转速12,000r/min，基本转矩
64NmS6-60%：80Nm），最高转速达24,000r/min，最大功率/转速比0.008，设计有HSK-A63刀具接口。这儿就不一一列举了。
铝合金材立式高效高速数控加工机床
众所周知，机械切削加工机床装备是实现切削加工工艺的基本平台。因此，为适应大型零件HEM-HSM加工工艺要求，立式HEM-HSM数控MC机床多继承了传统高速加工机床可使运动部件轻量化的“箱中箱”（BoxInBox）结构设计，对传统大型龙门结构机床采用一种高架立柱过桥式横梁主轴部件可移动的、对称式机床结构设计（简称“高架桥式龙门移动”结构）。
这种结构机床，龙门立柱和工作台是不动的，X/Y/Z轴运动分别由横梁、主轴溜板部件来完成，A(B)、C轴运动则集中在主轴头上来实现。高架桥式龙门移动结构设计机床优点在于：
?机床结构具有较好开放性，且直接通过刀具实现五轴运动（工件不运动），适合加工大型零件；
?坐标运动部件质量轻，不但适合于高速移动，并且刚性好；
?对称结构设计，有利于减轻温度热变形影响，提高了精度；
?所有导轨表面均高于刀具切削点，有利于导轨表面清洁保持，延长了导轨使用寿命；
?采用适当集成化电主轴铣头装置，可实现5坐标联动和多面体加工于一台机床上；
?设备占地面积减少；需要时X向行程容易加长。
这种大型HEM-HSM数控MC机床在航宇制造业中已得到了较广泛的应用，成为加工大型飞机整体结构件的关键设备。世界许多着名机床制造商都推出了用于铝合金材HEM-HSM加工的立式高效高速数控MC机床，以满足航宇制造业用户之迫切需求。图3所示的为美国MAGCincinnati机床公司新近为航空飞机制造业推出的HyperMach五轴数控型面铣削中心，可用于实现大型复杂飞机铝合金材的HEM-HSM切削加工。该机床为高架桥式龙门移动结构，工作进给速度60m/min，快速移动速度100m/min，配置有集成化A/B或A/C旋转轴的大功率主轴头，其功率/转矩-转速特性能与图1要求相适应。带A/B轴主轴头标配主轴额定功率100kW（S6-40%：125kW），转矩79Nm（S6-40%：99Nm），基速12,000r/min，最高转速18,000r/min，刀具接口HSK-A100；或可选配主轴额定功率60kW，转矩29Nm，基速20,000r/min，最高转速30,000r/min，刀具接口HSK-A63。带A/C轴主轴头标配主轴额定功率60kW，转矩29Nm，基速
20,000r/min，最高转速30,000r/min，刀具接口HSK-A63；或可选配主轴额定功率85kW（S6-40%：91kW），转矩85Nm（S6-40%：106Nm），基速9600r/min，最高转速20,000r/min，刀具接口HSK-A100。据Cincinnati公司宣称，在HyperMach 机床上加工一铝合金材大型飞机薄壁零件，仅费时30min。同样的零件若在典型高速铣床上加工需3hr，而在普通数控床则需8hr以上。波音公司就购置有这种
高效高速五轴数控加工机床用于加工C-17军用运输机和波音787民用客机的如框、肋、壁板和梁等大型铝合金材整体结构件，其金属切除率mrr可高达
7374cm3/min，即每分钟可产生约20kg铝合金切屑。
据报道，俄罗斯联合航空公司（UAC）花费约900万美元从Cincinnati公司购买了一台V1200铺丝机和2台额定功率85kW和最高转速20,000r/min的单主轴HyperMach机床（一台床身长12.6m，另一台18.2m）用于MS-21系列客机结构件的制造。
著名数控机床制造商德国Handtmann公司新推出的GANTRYTS双主轴高架桥式龙门移动式高速五轴数控MC机床，机床最大长度可达47,000mm，最宽达5400mm，Z坐标可任选1000/1200/1500mm；直线轴快速移动速度50m/min，加速度0.5g。
其结构特点是设计有两个Z向滑板，各带一个Y向铣头，铣头可独立Y向运动。采用这种结构，两滑板在Y和Z向可自由移动且相互独立。安装在Y轴上的两主轴Y行程为2×2300mm，或2×2400mm。因此，通过合适的编程，两主轴可同时加工两个相同的或镜像对称的两个零件。机床设计有集成化A/C旋转轴的主轴头，配置有和图2特性曲线相类似的高功率高转速电主轴，连续功率可任选为45/70/100kW，最高转速30,000/30,000/18,000r/min，刀具接口HSK-A63/A100，可实现HEM-HSM加工大型复杂飞机铝合金材、复合材料和薄钢板结构件。据报道，对铝合金材零件加工场合，每个主轴金属切除率mrr最高可达约可达约8000cm3/min。
数控机床制造商德国Zimmermann公司新推出的FZ-100高架桥式龙门移动式六轴高速数控MC机床。该机床X/Y/Z三直线轴行程可达
2800~7800/2900~3900/1250~2000mm，进给率60m/min，加速度为0.4g。机床最大特点是配置有独特设计制造的、具有AB摆动轴和C旋转轴的高刚性与高精度的集成化主轴铣头M3ABC，从而可实现6轴数控加工。M3ABC三轴铣头从外观上很像传统带A/C轴叉式主轴铣头，但它创新性地设计了第3旋转轴，即B 摆动轴，该三轴铣头A/B/C三轴行程为±1100/±150/±3600，其转矩达
825/1200/1200Nm，夹紧力2000/2000/3000N，进给率180/120/120度/s，配置有连续功率60kW，转矩95Nm，基速6000r/min，最高转速22,000r/min电主轴，刀具接口HSK-A63。同时，B轴采用弧形导轨的设计使得铣头在增加B轴时仍能保持结构的紧凑性。和传统带A/C轴叉式主轴铣头相比，具有高动态特性的M3ABC三轴铣头不仅给实现五轴联动加工增加了灵活性和加工性能，特别在切削加工那些带有小倾角筋壁或小倾角槽壁的大型框类航空结构件时具有明显的优势，可大幅度减少加工时间，改善零件粗糙度。A/C轴大的旋转角度范围，使得该三轴铣头不仅能实现五轴联动加工，而且能实现五面体加工。
FZ-100机床除配置有先进的Siemens840D数控系统外，为使FZ-100机床六轴数控加工更有效，还配置有Siemens公司为FZ-100研发的空间位置误差补偿系
统（VCS），可进一步提高设备的加工精度。据报道，FZ-100在没有进行VCS 时补偿的情况下空间位置精度为150μm，而进行了VCS后在6.5×3×1.5m空间内可提高到50μm的高精度。可以预见，VCS技术必将在大型高效高速数控机床上得到更广泛应用。
数控机床的现状与发展趋势综述
数控机床的现状与发展 趋势综述
数控机床的现状与发展趋势 摘要：从20世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控技术的应用,关键在于开发具有高速度、高精度、高稳定性的高新技术设备,在现有加工设备中,只有数控机床才有可能担当其重任。然而,要实现真正意义上的高速切削加工,数控机床还需向高速、高精度、柔性化、控制系统开放性、控制系统支撑软件和工厂生产数据管理方向迈进,才能适应现代制造业飞速发展的要求。 关键：高速化 / 高精度化 / 复合化 / 智能化 / 开放化 / 网络化 / 多轴化 / 绿色化 进入21世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力，加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数控机床的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需要。本文简要分析了数控机床高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、网络化、多轴化、绿色化等发展趋势，并提出了我国数控机床发展中存在的一些问题。 一、数控机床的发展趋势 机械加工装备对促进制造技术发展的紧密关系和以数字化为特征数控机床是柔性化制造系统和敏捷化制造系统的基础装备。其总的发展趋势是：高精化、高速化、高效化、柔性化、智能化和集成化，并注重工艺实用性和经济性。 （一）高速化 随着汽车、国防、航空、航天等工业的高速发展以及铝合金等新材料的应用，对数控机床加工的高速化要求越来越高。 （1）主轴转速：机床采用电主轴（内装式主轴电机），主轴最高转速达 200000r/min；
铝合金高效高速数控加工机床最新发展
铝合金高效高速数控加工机床最新发展 高效高速加工技术（HEM-HSM）实际上是一种工序复合化高速加工技术，即在一台高功能高速数控（MC）机床上，实现对零件高金属切除率mrr（metal removal rate）的高速粗加工/高速半粗加工（HEM）和高零件表面积切除速率的高速半精加工/高速精加工（HSM）多种工序的复合加工，和常规切削加工和典型高速加工技术（HSM）相比，HEM-HSM加工具有明显的优势，是一种高加工生产率与高加工质量集成融合的高速加工技术。能实现这种一次装夹完成粗精工序复合加工（HEM-HSM）的高速数控加工机床可称为高效高速数控加工机床。 现今，用于HEM-HSM加工应用的高效高速数控MC机床多为五轴联动和配备有高功率高转速/高转矩主轴，并已成为许多航宇制造业用户特别关注的现代化先进关键制造装备之一。为此，许多世界着名的制造商都为航宇制造业推出了多种类型用于大型铝合金材和钛合金材整体结构件HEM-HSM加工应用的五轴联动高速数控MC机床，实现高效率高速粗加工和高质量高速精加工的良好融合，满足用户对高生产率大型高速加工设备的迫切需要。 应指出的是，用于诸如铝合金等轻合金材的HEM-HSM加工设备和用于诸如钛合金等硬合金材的HEM-HSM加工设备具有较大的不同。近10多年来，适用于轻负载切削的高功率高速主轴和高速设计制造技术取得了显着进步，同时对铝合金材HEM-HSM加工技术及其工程应用研究也已比较成熟，因而铝合金高效高速数控MC 机床在航宇制造业得到较广泛应用。 本文将仅对用于铝合金材大型复杂整体构件高效高速数控MC机床的应用现状和最新发展作一讨论与介绍。 铝合金材HEM-HSM加工需要高功率高转速主轴 用于大型铝合金材航宇整体结构件HEM-HSM加工应用的高速数控MC机床，机床主轴应具有足够高的功率、转速、适当转矩和足够宽的可调控的转速范围，也就是说要求机床主轴功率/转矩每转速特性应适合于航宇铝合金等轻合金材的高效高速切削加工之工艺要求。从金属切削加工基本原理可知，对金属材工件铣削加工时有： mrr = PS×MRF = aeapzfZ n×10-3（cm3/min）(1) PS = SPF×mrr （kW）(2) PS/n= T/9555 ≈ T×10-4 (3) 这儿，mrr：金属切除率，cm3/min；PS：主轴功率，kW；MRF：金属切除指数（Metal Removal Factor），cm3?min-1/kW；ae：切宽WOC（径向切深，Radial Depth of Cut），mm；ap：切深DOC（轴向切深，Axial Depth of Cut）， mm；fZ：刀每齿进给量，mm/刃转；z：刀齿数；n：主轴转速，r/min；SPF：主轴功率指数（Spindle Power Factor），kW/cm3?min-1；且SPF = 1/ MRF； T：主轴转矩，Nm。
数控机床操作精确讲解
数控车床与操作 数控车床认识项目 本项目主要对数控车床的特点、种类、功能和主要技术参数加以概述，使初学者对数控车床有一个基本认识。 与普通车床相比，数控车床具有以下特点： 1、采用了全封闭或半封闭防护装置 数控车床采用封闭防护装置可防止切屑或切削液飞出，给操作者带来意外伤害。 2、采用自动排屑装置 数控车床大都采用斜床身结构布局，排屑方便，便于采用自动排屑机。 3、主轴转速高，工件装夹安全可靠。 数控车床大都采用了液压卡盘，夹紧力调整方便可靠，同时也降低了操作工人的劳动强度。 4、可自动换刀 数控车床都采用了自动回转刀架，在加工过程中可自动换刀，连续完成多道工序的加工。 5、主、进给传动分离 数控车床的主传动与进给传动采用了各自独立的伺服电机，使传动链变得简单、可靠，同时，各电机既可单独运动，也可实现多轴联动。 数控车床品种、规格繁多，按照不同的分类标准，有不同的分类方法。目前应用较多的是中等规格的两坐标连续控制的数控车床。 一、按主轴布置形式分 1、卧式数控车床 最为常用的数控车床，其主轴处于水平位置。 2、立式数控车床 其主轴处于垂直位置。 立式数控车床主要用于加工径向尺寸大，轴向尺寸相对较小，且形状较复杂的大型或重型零件，适用于通用机械、冶金、军工、铁路等行业的直径较大的车轮、法兰盘、大型电机座、箱体等回转体的粗、精车削加工。 二、按可控轴数分 1、两轴控制 当前大多数数控车床采用的两轴联动，即 X 轴、 Z 轴。
2、多轴控制 档次较高的数控车削中心都配备了动力铣头，还有些配备了 Y 轴，使机床不但可以进行车削，还可以进行铣削加工。 三、按数控系统的功能分 1、经济型数控车床 一般采用开环控制，具有 CRT 显示、程序储存、程序编辑等功能，加工精度不高，主要用于精度要求不高，有一定复杂性的零件。 2、全功能数控车床 这是较高档次的数控车床，具有刀尖圆弧半径自动补偿、恒线速、倒角、固定循环、螺纹切削、图形显示、用户宏程序等功能，加工能力强，适宜加工精度高、形状复杂、工序多、循环周期长、品种多变的单件或中小批量零件的加工。 3、车削中心 车削中心的主体是数控车床，配有动力刀座或机械手，可实现车、铣复合加工，如高效率车削、铣削凸轮槽和螺旋槽。 一、数控车床主要功能 不同数控车床其功能也不尽相同，各有特点，但都应具备以下主要功能。 1、直线插补功能 控制刀具沿直线进行切削，在数控车床中利用该功能可加工圆柱面，圆锥面和倒角。 2、圆弧插补功能 控制刀具沿圆弧进行切削，在数控车床中利用该功能可加工圆弧面和曲面。 3、固定循环功能 固化了机床常用的一些功能，如粗加工、切螺纹、切槽、钻孔等，使用该功能简化了编程。 4、恒线速度车削 通过控制主轴转速保持切削点处的切削速度恒定，可获得一致的加工表面。 5、刀尖半径自动补偿功能 可对刀具运动轨迹进行半径补偿，具备该功能的机床在编程时可不考虑刀具半径，直接按零件轮廓进行编程，从而使编程变得方便简单。 二、数控车床主要加工对象 数控车床主要用于轴类或盘类零件的内、外圆柱面、任意角度的内外圆锥面、复杂回转内
高速数控平面钻铣床CJ2020HZ技术简介
诚信为本客户至上 CJ2020HZ型龙门移动式高速 数控钻铣床技术简介 /济南时代百超科技有限公司
CJ2020HZ型龙门移动式高速数控钻铣床技术简介 一、机床主要用途及特点： （一）机床用途 本机床主要用于建筑、桥 梁、铁塔等钢结构行业中的 板类工件钻孔和铣削加工， 也可用于锅炉、石化行业的 管板、折流板和圆形法兰钻 孔和轻铣加工；本产品用以 钻通孔、盲孔、阶梯孔、孔端倒角以及工件的铣削加工。最大加工范围2000×2000mm。 钻孔 攻丝铣削刀具内冷 （二）机床特点 1. 本机床采用数控滑枕式动力头（Z轴），行程根据工件预先设定，能够 实现钻头快进—工进—快退的自动转换，具有加 工效率高，结构简单，维护成本低等优点。结构 精巧，使用方便，维护简单。 2.本机床的动力头主轴采用台湾BT40内冷刚
性精密主轴，可使用硬质合金内冷钻头，精度高。配备液压打刀缸，装卸刀具极为方便。主轴由大功率主轴电机通过同步带进行驱动，主轴转速30～3000r/min，转速范围广。 3. 本机床共有4个数控轴：龙门的移动（x1,x2轴）；动力头在龙门横梁 上的移动（y轴）；动力头的进给运动（z轴）。每个数控轴都采用精密直线滚动导轨导向，AC伺服电机+滚珠丝杠驱动。运动灵活，定位精确。 4.工作台上平面布置有若干横向T形槽条，用以装夹夹具及工件。 5.本机床配有平板链式自动排屑器和集屑车，收集铁屑和切削液。 6.机床精密直线滚柱导轨副、精密滚珠丝杠副等高精度的运动副均配备 有自动润滑系统。 7. 数控采用西门子808D控制，并配备上位计算机以方便工件加工程序 的存储与输入，操作简便。 8. 本机床配置的滚珠丝杠副、直线导轨副、电气件、伺服电机、变频器 等，均为国内外知名厂家供货,开机故障少。
汽车铝合金轮毂模具及数控加工设计
汽车铝合金轮毂模具及数控加工设计 陈小英 浙江万丰奥威汽轮股份有限公司浙江省新昌县312500 摘要：铝合金汽车轮毂是现代汽车的重要部件之一，现代汽车的快速发展，铝合金汽车轮毂由钢制轮毂转向铝合金制造轮毂，轮毂质量的提高和轮毂产量的提增更显模具质量的重要，轮毂厂家越来越注重汽车轮毂模具的设计和加工，但模具制造精度高，加工难度大，本文主要论述了铝合金汽车轮毂模具在数控编程加工过程中的刀具选取、工艺编排、刀路设置方面的运用策略，使数控加工程序得以优化，从而使质量和效率得以提高。关键词：铝合金轮毂；数控加工；模具 中图分类号：TG519.1文献标识码：A 引言 铝合金汽车轮毂通常用压铸模具(即常说轮毂模具)生产。相应轮毂模具的加工，应充分考虑铝合金汽车轮毂的产品特点，进行合理的加工刀路设置，保证模具表面精度及尺寸精度。同时采用优化的NC程序提高模具的加工质量，缩短现场加工时间，提高设备利用率，减少刀具、机床的磨损。本文重点论述了铝合金汽车轮毂模具的加工工艺，并针对加工刀路的设置提出了工艺方案。 一、铝合金轮毂设计 （一）、轮毂相关的装配 轮毂的设计要根据装配的车型风格来设计，相应的轮毂造型供客户选择确定，还要考虑到装车时轮胎与轮毂的装配情况。设计过程中要准确把握轮毂各个装配之间的关系，否则将会发生装车干涉，或无法装车。 （二）、轮辋的设计 轮辋俗称轮圈，是车轮周边安装轮胎的部件。轮辋规格代号，其名义宽度和名义直径用英寸表示。轮辋分为正向轮辋和反向轮辋。轮辋的选用主要根据车轮的形状、轮缘深度、装车情况等参数来确定。 （三）、中间毂部分的设计 1、安装盘直径设计 安装面为车轮与车轴之间的连接面，安装盘直径的设计要考虑两个连接面之间的配合问题。设计时应使车轮的安装盘直径比车轴上的连接面小一点。
我国数控机床的现状与发展趋势
我国数控机床的现状与发展趋势 摘要：数控机床是制造业发展的基础，可极大地提高制造业生产率。介绍了数控机床的组成，还就我国数控机床的发展和现状进行了详细说明；对我国数控机床的发展趋势进行了介绍，并对我国数控机床的发展提出了建议。 关键词：数控机床；现状；发展趋势 0 引言 数控（NC）是数字控制（Numerical Control）的简称，是20世纪中叶发展起来的一种用数字化信息进行自动控制的一种方法。装备了数控技术的机床，称为数控机床，也简称为NC机床。 世界上第一台数控机床是由美国麻省理工学院于1952年首先研制出来的；日本于1958年研制出首台数控机床。我国数控机床的研制是从1958年起步的，由清华大学研制出了最早的样机。但是经过50多年的发展，2010年我国已经跃居世界第一大机床生产国。在2012年5月27日，在湖北省数控一代机械产品创新应用示范工程启动大会上，中国工程院院长周济强调：“全世界的机械工业正处于产品数字化发展时期，我们必须抓住这一契机，在10年内实现机械产品总体升级为‘数控一代’，使我国机械工业实现由‘大’到‘强’的转变。” 1 数控机床的组成 数控机床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电动机及拖动、动控制、检测等技术为一体的自动化设备。数控机床的基本组成包括控制介质、数控装置、伺服系统、反馈装置及机床本体，如图1所示。 1.1 控制介质 控制介质是储存数控加工所需要的全部动作和刀具相对于工件位置信息的媒介物，它记载着零件的加工程序，因此，控制介质就是指将零件加工信息传送到数控装置去的信息载体。控制介质有多种形式，它随着数控装置类型的不同而不同，常用的有穿孔带、穿孔卡、磁带、磁盘等。随着数控技术的发展，穿孔带、穿孔卡趋于淘汰，而利用CAD/CAM软件在计算机编程，然后通过计算机与数控系统通信，将程序和数据直接传送给数控装置的方法应用越来越广泛。 1.2 数控装置 数控装置是数控机床的核心，人们喻为“中枢系统”。现代数控机床都采用计算机数控装置，即CNC（Computer Numerical Control）。数控装置包括输入装置及中央处理器(CPU)和输出装置等构成数控装置能完成信息的输入、存储、变换、插补运算以及实现各种控制功能。 1.3 伺服系统
数控高速切削加工
浅析数控高速切削加工 【摘要】数控高速切削加工以高效率和高精度为基本特征，它在切削机理上是对传统切削的重大突破，是近20多年来迅速崛起的先进制造技术之一。文章介绍了“数控高速切削加工”的内涵、优势、应用现状和发展趋向，提出了在实现高速切削加工中应关注的主要问题。 【关键词】高速；加工机理；优势；推广价值 1.前言 高速切削加工是集高效、优质、低耗于一身的先进制造技术，在常规切削加工中备受困扰的一系列问题，通过高速切削加工的应用能够得到解决。“高速切削”的概念是由德国物理学家 carl.j.salomon提出，于1931年4月提出了著名的切削速度与切削温度理论。该理论的核心是：在常规的切削速度范围内，切削温度随着切削速度的增大而提高，当到达某一速度极限后，切削温度随着切削速度的提高反而降低。随后，高速切削技术的发展经历了4个阶段：高速切削的设想与理论探索阶段（193l—l971年），高速切削的应用探索阶段（1972-1978年），高速切削实用阶段（1979--1984年），高速切削推广阶段（20世纪90年代至今）。 对高速切削加工的界定有以下几种划分思路：一是以主轴转速作为界定高速切削加工的尺度，认为主轴转速在10000-20000r/min 以上即为高速切削加工；二是以主轴直径d和主轴转速n的乘积dn 来界定，当dn值达到（5～2000）×105mm.r/min，则认为是高速
切削加工，新近开发的加工中心主轴dn值大都已超过100万；三是以切削速度高低来区分，认为切削速度跨越常规切削速度5至10倍即为高速切削加工。 2.数控高速切削加工的优势 随着切削速度的提高，单位时间毛坯材料的去除率增加，加工效率提高，从而缩短了产品的制造周期，提高了产品的市场竞争力。同时，高速切削加工的“量小速快”使切削力减少，切屑的高速排除，减少了工件的切削力和热应力变形，十分有利于刚性差和薄壁零件的加工。高速切削加工中，主轴转速的提高使切削系统的工作频率远离了机床的低阶固有频率，提高了切削系统的刚性，进而使产品表面质量获得提高。 数控高速切削加工和常规切削相比的主要优势可归纳为：第一，生产效率可提高3～10倍。第二，切削力可降低30%以上。第三，切削热95%被切屑及时带走，特别适合加工容易热变形的零件。第四，机床的激振频率远离工艺系统的固有频率，工作平稳，适合加工精密零件。第五，经济效益明显。 3.数控高速切削加工的应用 数控高速切削工艺的应用，能使制造成本降低20%左右，产生新的经济增长点。以某锻造厂加工曲轴和连杆锻模为例，传统的加工工序为：外形粗加工→仿形铣粗加工型槽→热处理→外形精加工→数控电火花粗、精加工型槽→钳工打磨抛光型槽→表面强化处理。而采用高速切削加工后的工序为：外形粗加工→热处理→外形精加
高效数控加工技术解决方案
高效数控加工技术解决方案 高效数控加工是数控加工领域的必然发展趋势，是继高速切削、高速加工之后悄然兴起的新观点。高效数控加工体现的是高的加工效能、加工性能、加工效率，也可以被描述为对整个加工制造流程的优化处理，目的是实现最低的成本投入与更高的生产产出。高效数控加工不是过分强调最快的切削速度或最高的加工质量，而是提高单位时间的金属去除率，降低加工时间达到降低成本的目的。 目前，在高效数控加工领域存在2个努力的方向。第一，高效刀具的研制和加工工艺的深入研究与应用，通过修改和调整工艺参数达到在同等机床类型条件下，尽可能地减少加工时间，着重发挥机床的潜能，但这种方式受机床设备本身性能约束，当工艺参数或刀具已经将加工效率提到极致的时候，只有更换加工设备才能够进一步提高加工效率。第二，高效加工机床设备的研制和应用。通过研制与开发更高性能的机床设备、辅助功能设备，提升机床本身固有能限，可以选择更高指标工艺参数和刀具，从根本上提升零件的加工效能比，实现零件的高效加工。 高效数控加工特点 1 大扭矩重载加工设备 在能源、运输领域，重载大型加工设备发挥着高效加工的重要作用，如大型水轮机叶片、大型船用螺旋桨叶片、发动机曲轴、柴油机缸体、风电齿轮箱、工程机械等大型零部件。该类零部件的特
点是：工件尺寸大，自重大，如传动发动机曲轴最重可达上百吨，毛坯余量较大。再如难加工材料的大扭矩加工，航空领域飞机的关键结构件、连接件等钛合金和高强度合金钢的加工，为了提高加工效率，只有选择重载大扭矩加工机床，才能实现高金属去除率的高效加工。 2 轻质合金高效加工设备 在航空航天、高速机车等铝合金零部件的加工领域，该类零部件的特点是被去除材料占整个坯料的70%～95%，如此高的切削比重，需要主轴转速在6000～40000r/min，切削速度2000～5000m/min，金属去除率30～40kg/h，主轴功率达到30～80kW，来满足该类零部件的高效加工。 3 高自动化辅助设备和加工工具 这里的加工工具不仅仅指切削刀具，还包括较高自动化程度、高定位性能的工艺工装卡具，性能稳定的扩展功能附件（扩展铣头、复合刀具等），物料输送装置，高自由度机器人集成系统等，这些辅助设备及加工工具是保证机床高效加工的前提条件，只有这些条件具备了，才能真正减少加工准备时间。 高效数控加工当前发展现状 高效数控加工的实现必须依托于高性能的机床设备、高性能的加工工具及完备的辅助系统来实现。为了满足高效加工技术的需要，加工刀具是必不可少的环节，同时与之相应的机床加工设备也显得更为重要。在当前的国际制造领域内，仍然是国外发达国家
高速精密走心式数控车床
机床参数 Machine parameter SKX-12SKX-12A 控制轴数 controlled axis number4轴 最大加工直径 Max machining diameter φ12mm 一次加工长度 once machining length 150mm50mm 主轴最大转速 Max rolling speed of spindle12000rpm 安装刀具数量 Installed tool number5+3 主轴电机最大功率 Max power of spindle motor 1.5/2.2kw 刀具参数 tool parameter 刀具尺寸 tool size12mmX12mm 最大钻孔直径 Max drilling diameterφ10mm (ER16) 最大镗孔直径 Max boring diameterφ11mm 动力刀具电机功率 motor power of driving tool0.50kw 动力刀具最大转速 Max rolling speed of driving tool4000rpm（可选40000rpm） 进给参数 feeding parameter Z轴行程 Travelling of Z-axis150mm100mm Z轴快移速度 swift moving speed of Z-axis36m/min 切削最大快移速度 swift moving speed of cutting24m/min 最大换刀速度 Max speed of tool changes24m/min 外形尺寸及重量 appearance and weight of machine 电源容量 power capacity4KVA 机床尺寸(长X宽X高) machine size(L*W*H)1570X900X1500mm 机床净重 net weight of machine1200kg 标准附件(standard accessories) 1、冷却系统 cooling system 2、自动接料器 automatic receiver 3、全封闭防护罩 full closed protecting cover 4、中央自动润滑系统 center automatic lubricating system 可选附件(optional accessories) 1、自动送料器 automatic feeder 2、动力刀具 driving tool 3、自动排屑器 automatic chip removal
高速数控机床项目计划书
高速数控机床项目计划书 制作人： 联系电话： 邮箱： 日期：
第一章高速数控机床概述 数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床，而高速数控机床的应用则囊括了高速主轴控制器、快速响应的伺服系统、高速高精度计算机控制系统、机床机械结构、高速机床其他辅助技术在内的多项高速数控机床技术。 电主轴是高速数控机床的关键部件,目前国际上高水平的电主轴产品(如瑞士Fisher 公司产品,转速n max = 45 000 r/ min ,功率P = 75 kW) ,其轴承多采用陶瓷球轴承、磁浮轴承和空气静压轴承。高水平的电主轴从静止到最高速仅需1. 5 s ,加速度达到2 g 。这些参数要求主轴控制器具有极高的动态品质、精度、可靠性和可维护性。 高速机床不但要求机床有极高的主轴速度,而且要求有很高的进给速度和加速度,进给速度一般大于30 m/ min ,加速度达到1 ～ 2 g ,在滚珠丝杠驱动方式下其极限值约为60 m/ min 和1 g ,而使用直线电机后可达到160 m/ min 以上和2. 5 g 以上,定位精度可高达0. 5～0. 05μm。采用快速、精密、高灵敏度和耐用的直线电机,避免了滚珠丝杠(齿轮,齿条) 传动中的反向间隙、惯性、摩擦力和刚度不足等缺点,实现了无接触直接驱动,可获得一致公认的高精度、高速度位移运动(在高速位移中极高的定位精度和重复定位精度) ,并获得极好的稳定性。但要达到这些要求必须有高性能和高灵敏度的伺服驱动系统。 为了在超高速加工复杂零件时获得高精度,许多CNC 系统采用了精简指令 集(RISC) 系统。它可以快速计算系统参数产生的预期误差,并根据实际需要进行 修正,从而使实际轨迹精确地跟踪编程轨迹,消除跟踪误差,并且还具有控制加、减速和优化执行程序等功能。
高速加工数控编程的研究
电大理工 2010年6月Study of Science and Engineering at RTVU. 第2期总第243期 高速加工数控编程的研究 安明浩 张月芹 加野麦克斯仪器（沈阳）有限公司 沈阳航空工业学院（ 沈阳 110000 ） 摘 要 数控编程一直是高速加工的重点和难点。本文提出了实现高速加工的数控编程策略，说明了采用合理的加工策略可以很好的实现高速加工的编程。 关键词 高速加工 数控编程 加工策略 高速铣削一般采用高的铣削速度，适当的进给量，小的径向和轴向铣削深度。铣削时，大量的铣削热被切屑带走，因此，工件的表面温度较低。随着铣削速度的提高，铣削力略有下降，表面质量提高，加工生产率随之增加。但是随着主轴转速的提高，机床的结构、刀具结构、刀具装夹和机床特性都有本质上的改变。 正是由于高速切削的特殊性和控制的复杂性，在高速切削条件下，传统的NC程序已不能适应要求。因此，必须认真考虑加工过程中的每一个细节，深入研究高速切削状态下的数控编程。 1 高速切削对数控编程的具体要求 高速切削中的NC编程并不仅仅局限于切削速度、切削深度和进给量的不同。NC 编程人员必须改变全部加工策略，以创建有效、精确、安全的刀具路径，从而得到预期的表面精度。高速切削对数控编程的具体要求如下。 (1)保持恒定的切削载荷 随着高速加工的进行，保持恒定的切削载荷非常重要。而保持恒定的切削载荷则必须注意以下几个方面： ①保持金属去除量的恒定。因此在高速切削过程中，分层切削要优于仿形加工。 ②刀具要平滑地切入工件。在高速切削过程中，让刀具沿一定坡度或螺旋线方向切入工件要优于让刀具直接沿Z向直接插入。 ③保证刀具轨迹的平滑过渡。刀具轨迹的平滑是保证切削负载恒定的重要条件。螺旋曲线走刀是高速切削加工中一种较为有效的走刀方式。 ④在尖角处要有平滑的走刀轨迹。 (2)保证工件的高精度 为了保证工件的高精度，最重要的一点就是尽量减少刀具的切入次数。 (3)保证工件的优质表面 在高速切削过程中，过小的步进（进给量）会影响实际的进给速率，其往往会造成切削力的不稳定，产生切削振动。从而影响工件表面的完整性。在高速切削条件下，采用较大的进给量，则会产生较好的表面加工质量。 2 粗加工数控编程策略 粗加工在高速加工中所占的比例要比
国外超精密数控机床概述
国外超精密数控机床概述 20世纪50年代后期，美国首先开始进行超精密加工机床方面的研究，当时因开发激光核聚变实验装置和红外线实验装置需要大型金属反射镜，急需反射镜的超精密加工技术和超精密加工机床。人们通过使用当时精度较高的精密机床，采用单点金刚石车刀对铝合金和无氧化铜进行镜面切削，以此为起点，超精密加工作为一种崭新的机械加工工艺得到了迅速发展。1962年，Union Carbide公司首先开发出的利用多孔质石墨空气轴承的超精密半球面车床，成功地实现了超精密镜面车削，尺寸精度达到士0.6 um，表面粗糙度为Ra0.025um，从而迈出了亚微米加工的第一步。但是，金刚石超精密车削比较适合一些较软的金属材料，而在航空航天、天文、军事等应用领域的卫星摄像头方面，最为常用的却是如玻璃、陶瓷等脆性材料的非金属器件。用金刚石刀具对这些材料进行切削加工，则会使己加工表面产生裂纹。而超精密磨削则更有利于脆性材料的加工。 Union Carbide公司的另一代表性产品是其在1972年研制成功的R-0方式的非球面创成加工机床。这是一台具有位置反馈的双坐标数控车床，可实时改变刀座导轨的转角0和半径R，实现非球面的镜面加工。加工直径达380mm，工件的形状精度为士0.63um，表面粗糙度为Ra0.025 um。 摩尔公司(Mood Special Tool)于1968年研制出带空气主轴的Moori型超精密镜面车床，但为了实现脆性材料的超精密加工，该公司又于1980年在世界上首次开发出三坐标控制的M-18AG型超精密非
球面金刚石刀具车削、金刚石砂轮磨削机床。该机床采用空气主轴，回转精度径向为0.075pm；采用Allen-Braley 7320数控系统；X，Z 轴行程分别为410mm和230mm，其导轨的平直度在全长行程范围内均在0.5um以内，B轴的定位精度在3600范围内是0.38um；采用金刚石砂轮可加工最大直径为356mm的各种非球面的金属反射镜。 Rank Pneumo公司于1980年向市场推出了利用激光干涉仪来完成位置闭环控制的双轴联动MSG型超精密数控车床。该车床可加工直径350mm的非球面金属反射镜，加工表面粗糙度为R．x0.05gma 1988年，该公司又开发成功ASG2500， ASG2500T， Nanoform300型机床。这些机床不仅能够进行超精密切削加工，而且可加工直径达300mm的非球面反射镜。该公司以上述机床为基础，又于1990年开发出Nanoform600，能加工直径为600rnm的非球面反射镜，工件形状精度优于0.1um，表面粗糙度优于RQ0.01um。1996年，该公司又推出了Nanoform250型超精密复合加工机床，不仅可进行金刚石切削、磨削和抛光，而且能够直接磨削出符合光学表面质量和型面精度的硬脆材料光学零件。 目前，美国从事超精密加工制造比较有名的公司、企业至少有30家。其中最具代表性并取得重大成果的有前面提到的Union Carbide公司LLNL (Lawrence Livermore National Laboratory)实验室。从20世纪60年代开始，LLNL实验室先后开发出DTM-1、DTM-2型超精密机床，并于1983年9月成功地开发出代表当代超精密机床最高水平的DTM-3卧式大型光学金刚石超精密车床。该机床可加工直
高速高效高精度数控机床
2012 年4 月16 －20 日，2012 年第七届中国数控机床展览会( CCMT2012) 在南京举行，国产数控系统企业积极参加本次展会，取得了很好的参展效果。 参加本次展会数控系统展团的国产数控系统企业非常踊跃，国内知名数控系统企业，如华中数控、广州数控、航天数控、沈阳高精、南京华兴、开通数控、大连光洋、大连大森、南京锐普德、南京新方达、北京凯奇等企业都积极参展 4. 北京超同步科技有限公司 (1) CTB 系列主轴驱动器，Gs 系列驱动器可以与多种数控系统良好接口，实现刚性攻丝，使数控钻、数控铣、数控车床、数控镗、加工中心等设备的功能得以充分发挥。适用机床: 数控铣床、数控车床加工中心、数控镗床龙门铣床、数控立车等数控设备主轴( 电主轴) 的驱动。技术特点:6000 转以上的精密加工，低速强力重切削加工，40 转以下的铰孔，低速螺纹加工，c 轴功能。 (2) CTB 系列主轴电机。功率范围: 1. 1 ～315kW; 额定电压: 380 /330 /310V; 防护等级:IP55; 环境温度: － 15 ～ 45℃; 结构型式: b3 /b5 /b35; 最高转速: 15000r /min; 额定频率: 16. 7 /25 /33. 3 /50 /66. 7 /100Hz; 工作制: 连续( S1 );绝缘耐压: AC1800V; 噪声: ≤70dB ( A); 环境湿度: 95%ＲH 以下( 不结露); 散热方式: 强制风冷。外形美观; 结构精巧; 封闭式散热风道; 噪声低、效率高; 优化节能设计。 (3) 组合型伺服驱动器，采用先进的硬件及软件集成技术，将多台伺服电机的驱动装置集成在一个驱动器内。该驱动器结构紧凑、安装方便，可广泛应用于数控车床、数控铣床、加工中心、立车等设备。 (4) 车床电主轴，全新一体化的风冷式车床电主轴稳定性好、震动小、噪声低，控制精度高，主轴安装简单，故障率低。
数控高速加工技术分析
数控高速加工技术分析 21世纪我国社会进入了超速的发展时期，无论是经济方面还是科学技术方面都得到了较高的发展水平，神舟9号的成功发射说明了我国的科学技术水平在不断的增强，社会也在不断的进步，在我国现代化建设的快速进程中，由于数控高速加工具有高效率、高精度、自动化程度高等特点，数控技术的高速加工是将来机械制造行业的重要基础和关键技术。随着科学技术的不断发展与进步，人类的生活水平与日俱增，对机械产品的质量和生产率的要求也越来越高，开发高速加工设备和研究高速加工技术，是提高产品质量，缩短产品周期，降低加工成本，从而提高企业竞争力的重要途径。接下来将着重介绍数控高数加工技术的应用和分析高速加工技术的特点。 标签：数控；高速加工技术；分析 1 数控高速加工技术应用 1.1 高速切削加工技术 高速切削加工技术是一项先进的切削加工技术，由于其切削速度、进给速度相对于传统的切削加工大幅度提高，切削机理也发生了根本的变化，所以常规切削加工中倍受困扰的一系列问题，通过高速切削可得以解决。与常规切削加工相比，高速切削具有它的特点：（1）加工效率高，随着切削速度的大幅度提高，进给速度也相应提高，单位时间内的材料切除率可达到常规切削的3-6倍，甚至更高。此外，高速切削机床快速空行程速度的提高缩短了零件加工辅助时间，也极大地提高了切削加工效率。（2）切削力降低，切削热对工件的影响小：高速切削中在切削速度达到一定值后，切削力可降低30%以上，尤其是径向切削力降低更明显。同时，95%-98%以上的切削热被切屑飞速带走，仅有少量切削热传给了工件，工件基本上保持冷态。因此特别适合加工薄壁类、细长等刚性差的零件和易于变形的零件。（3）加工精度高，高速加工刀具激振频率远离工艺系统固有频率，不易产生振动；自由切削力小，热变形小，残余应力小易于保证加工精度和表面加工质量，因此采用高速切削常可省去车、铣削后的精加工工序。（4）可切削钛合金、高温合金等各种难加工的材料：航空航天等尖端部门的零件制造大量采用难加工的材料。例如钛合金，这种材料化学活性大，导热系数小，弹性模量小，因此刚性差，加工时易变性，而且切削温度高，单位面积的切削力大，零件表面的冷硬现象严重，刀具后刀面磨损剧烈。若采用涂层整体硬质合金刀具高速切削钛合金，切削速度可达200m/min以上（比传统切削加工速度高10倍左右），加工效率和零件表面加工质量都能获得大幅度的提高。 1.2 数控车床加工技术 数控加工是指在数控机床上对零件进行加工的工艺方法。一般来说，数控车床加工技术主要涉及数控机床加工工艺和数控编程技术两大方面，数控加工中地刀具、夹具等工装也在其涉及的范围内。数控机床运动的可控性为数控加工提供
国内外数控机床发展现状分析
国内外数控机床发展现状分析摘要：简述了国内数控机床近年来的发展。近年国内数控机床发展迅速，产量不断增加，但高端产品数量太少，无法与国外数控机床竞争。而国外数控机床迅猛发展，尤其是西门子和发那科则占据了绝大部分世界市场。我国数控机床产业也在迅速发展，与国际先进水平之间的差距是有缩小的趋势的，但是还存在诸多问题有待解决。 当今世界，工业发达国家对机床工业高度重视，竟相发展机电一体化、高精、高效、高自动化先进机床，以加速工业和国民经济的发展。如今国内数控机床发展迅速，年产量逐年攀升，但所产机床精度等方面达不到要求。长期以来，欧、美、亚在国际市场上相互展开激烈竞争，已形成一条无形战线，特别是随微电子、计算机技术的进步，数控机床在20世纪80年代以后加速发展，各方用户提出更多需求，早已成为四大国际机床展上各国机床制造商竞相展示先进技术、争夺用户、扩大市场的焦点。 虽然大力发展装备制造业已成为全社会的共识，但国内绝大多数重要机械制造装备的数字化控制系统却不是中国造。尤其是关系国家战略地位和体现国家综合国力水平的高档数控机床，它的“大脑”和“心脏”却要大部分从国外引进。专家呼吁，以数控机床为代表的“中国制造”不能没有创造，开发自主知识产权的数控系统迫在眉睫。 一、国内数控机床发展现状 1.1 国内数控机床近几年发展 我国的数控机床无论从产品种类、技术水平、质量和产量上都取得了很大的发展，在一些关键技术方面也取得了重大突破。据统计，目前我国可供市场的数控机床有1500种，几乎覆盖了整个金属切削机床的品种类别和主要的锻压机械。这标志着国内数控机床已进入快速发展的时期。 近年来我国机床行业不断承担为国家重点工程和国防军工建设提供高水平数控设备的任务。如国产XNZD2415型数控龙门混联机床充分吸取并联机床的配置灵活与多样性和传统机床加工范围大的优点，通过两自由度平行四边形并联机构形成基础龙门，在并联平台上附加两自由度串联结构的A、C轴摆角铣头，配以工作台的纵向移动，可完成五自由度的运动。该构型为国际首创。基于RT一Linux开发的数控系统具有的实时性和可靠性，能在同一网络中与多台PLC相连接，可控制机床的五轴联动，实现人机对话。该机床的作业空间4.5mx1.6mx1.2m，A轴转角±1050,C轴连续转角0一4000，主轴转速(无级)最高10000r/min，重复定位精度±0.01mm，可实现三维立体曲面如水轮机叶片，导叶的五轴联动高速切削加工。 超精密球的加面车床为陀螺仪工提供了基础设备，这类车床也可用于透镜模具、照相机塑料镜片、条型码阅读设备、激光加工机光路系统用聚焦反射镜等产品的加工。 高速五轴龙门铣床采用铣头内油雾润滑冷却、横梁预应力反变形控制等技术。这类铣床可用于航空、航天、造船、水泵叶片、高档模具等的加工。 目前我国已经可以供应网络化、集成化、柔性化的数控机床。同时，我国也已进入世界高速数控机床和高精度精密数控机床生产国的行列。目前我国已经研制成功一批主轴转速在8000—10000r/min以上的数控机床。我国数控机床行业近年来大力推广应用CAD等技术，很多企业已开始和计划实施应用ERP、MRPII和电子商务。 据国内数控专家介绍，随着电子信息技术的发展。世界机床业已进入了以数字化制造技
铝合金轮毂基础知识
铝合金轮毂基础知识 一、轮毂的概念及工作状况 ●轮毂的概念： 轮毂又叫轮圈，在行业外也有一些不同的叫法：车轮、轮辋等。它作为整车行驶部分的主要承载件，是左右整车性能最重要的安全部件，在OE主机厂被定为A级安全件。 ●轮毂的受力状况： 轮毂通常会受到两个力的作用：一是要承受静态时车辆本身垂直方向的自重载荷；二是要经受车辆行驶中来自各个方向因起动、制动、转弯、石块冲击、路面凹凸不平等各种动态载荷所产生的不规则应力。 轮毂的静态应力分布 轮毂被安装到车上后，车轮便承受着整车垂直方向的自重力。其中轮辋部分是通过轮胎的充气压力传递而来的，轮辐部分的力是通过轮辋传递来的车辆自重力，这些力都属于静态应力。 二、轮毂的工艺介绍及材质优缺点 ●轮毂的材质分类及应用车型： 轮毂通常使用的材料有钢材和铝合金材料两大类，即钢圈和铝轮。钢圈多应用于卡车、货车和大客车等；铝轮已普通应用于轿车、SUV/MPV等(不过有的汽车厂为降低成本给轿车配的备胎还有使用钢圈)。 ●“钢圈”的工艺介绍及材质优缺点： 生产工艺：是用合金钢板材通过轧辊和冲压制成轮辋、轮辐(或钢丝)的坯料，再经铆接、点焊、二氧化碳电弧焊、挤压等工序装配组合而成。 材质优缺点： 优点：制造工艺简单，生产成本低、价格便宜，抗金属疲劳能力强不易变形等。 缺点：外形不美观造型单一，重量大耗油，惯性阻力大，散热性较差，易生锈等。 ●“铝轮”的工艺介绍及材质优缺点： 生产工艺：是将铝合金锭熔化成铝液后进行精炼变质、除气扒渣处理形成较纯净的铝液，铝液再进行铸造浇铸(重力或低压)成白毛坯之后去除浇口、帽口再进行热处理（固熔→淬火→时效），再通过数控车床和加工中心做机械加工形成半成品，再进行粗打磨、前处理清洗、吹水烘干、喷粉+烘烤固化形成粉坯，再进行精打磨、喷色漆、喷透明漆(或透明粉)+烘烤固化后形成最终成品。 ●“铝轮”的工艺介绍及材质优缺点： 材质优缺点： 优点：外观美观造型丰富，重量轻省油，惯性阻力小增加改动机寿命，散热性较好提高轮胎寿命，制造精度高平衡性佳/舒适度好等，漆层附着不易生锈。 缺点：制造工艺复杂，生产成本高，价格较贵，材质较脆抗金属疲劳能力一般容易变形开裂(受严重撞击时易断裂)等。 三、铝合金轮毂的材料介绍 ●铝合金轮毂所应用的材料型号： 轮毂在铸造铝合金方面，目前行业里广泛使用的材料是A356.2铝合金(是属于美国ASTM标准里的
数控高速加工概述
数控高速加工技术 【机械设计制造及自动化论文栏目提醒】：网学会员鉴于大家对机械设计制造及自动化论文十分关注，论文会员在此为大家搜集整理了“数控高速加工技术综述浅谈”一文，供大家参考学习 数控高速加工技术综述，本文着重介绍了高速切削各相关技术的研究动态,并对高速切削技术的应用前景进行了展望。 一、高速加工的技术优势 高速加工在切削原理上是对传统切削认识的突破。据资料介绍,在国外的高速加工试验中已经证实,当切削速度超过一定值(V=600m/min)后,切削速度再增高,切削温度反而降低,在切削过程中产生的热量进入切削并从工件处被带走。试验条件下的测试证明了在大多数应用情况下,切削时工件温度的上升不会超过3℃。 相应地,在已给定的金属切除率下,当切削速度超过某一数值之后,实际切削力会近似保持不变。 经过理想的高速加工后,切屑变形及其收缩加工的实现与应用对航空制造业有着重要的意义。高速加工自身必须是一个各相关要素相互协调的系统,是多项先进技术的综合应用,为此机床厂商应进行大力的开发研制,推出与高速加工相关的 新技术设备。 二、数控高速加工的发展现状 实用的高速加工技术跟随引进的先进数控自动生产线、刀具(工具)、数控机床(设备),在机械制造业得到广泛应用,相应的管理模式、技术、理念随之融入企业。在我国航天、航空、汽轮机、模具等行业,程度不同地应用了高速加工技术,其间的差距在于国家对该行业投入资金、引进政策等支持的多少,以及企业家们对高速加工系统技术认识的深浅。相对于汽车制造业而言,这类机械制造行业基本上是属于工艺离散型制造业。其高速加工技术主要表征在对高速数控机床与刀具技术的应用上。目前国内已引进的加工中心、数控镗、铣床主轴转速一般≤8 000r/min(极少有12 000r/min),快进速度≤40m/min。对铸铝、锻铝合金体、高强度铸铁和结构钢件,多采用超细硬质合金、涂层硬质合金刀具材料和标准结构的各类刀具加工。超硬刀具材料及专用结构刀具应用还较少,加之机床主轴转速偏低,一般不能进入高速切削领域。以铣削加工为例,这些行业加工铝合金工件:切削速度1 000m/min,进给速度15m/min,每齿进刀量0.35mm。车削:切削速度700m/min。铣削铸铁、结构钢(含不锈钢)工件:切削速度500m/min,进给速度 10m/min,每齿进刀量0.3mm。上述行业中,数控设备利用率仅为25%左右。预计“十五”期间,上述行业将会在应用高速加工技术方面发生跳跃式的进步与发展。 三、数控高速加工机床的关键技术
航空航天行业的高效数控加工技术
航空航天行业的高效数控加工技术 无论是对于航天产品，还是对于其他产品，追求和实现零件制造过程的高质量、高效率、低成本以及环境友好的目标，是制造业和制造技术发展的一个永恒的主题。从技术层面分析机加工的发展趋势，有两个主要出发点：一是零件所采用的材料材料特点，二是零件设计上的结构特点。 从零件材料方面来说，由于现代产品对高性能的要求，越来越多地应用一些新材料和难加工材料，如高强钢、钛合金、高温合金、陶瓷材料和等。难加工材料零件的代表是航空上的叶盘、叶轮零件和起落架外作动筒等零件，这些零件采用的工件材料有：钛合金TC4、高温合金GH6149、超高强度钢300M等，这些都属于难加工材料。 从零件结构方面来说，由于越来越多的产品日益重视轻量化，在零件结构设计中开始大量采用整体薄壁结构的设计，导致零件几何尺寸大、结构与面形复杂、壁厚小，过渡圆角半径小等，同时对加工精度和表面完整的要求进一步提高。因此在加工过程中对加工精度、颤振抑制、变形控制和加工效率提出了很高的要求。大量飞机结构零件多采用大型整体结构零件，部分还采用薄壁结构，如飞机机身整体框、整体壁板、整体翼盒肋板等。其几何尺寸最大可达10余米，甚至更大，典型最小壁厚可控制在1mm以内。 除了上述两个主要影响因素，对高效、柔性、绿色以及低成本提出更高的要求，也是机械加工行业面临的重要课题。针对现代产品制造对高性能零件机械加工提出的更高要求，高速数控加工、数控复合加工、采用新结构或专用设备的高效数控加工等也应运而生。 以高速数控机床及先进刀具应用为基础的高速铣削加工技术，为大型整体结构零件(主要是铝合金材料零件)提供了高效率、高质量数控切削加工解决方案，已成为航空数控加工的一个重要特点和发展趋势，并从航空制造进一步向其他制造领域推广应用。采用高速主轴系统，提供尽可能高的材料去除速率MRR(Material Removal Rate)，采用高性能的进给系统，在加工中各种走刀路径获得很高的伺服动态特性，从而缩短切削加工时间。高速数控铣削加工技术的应用，使得飞机铝合金结构件数控切削加工时的材料去除速率MRR高达5000～7000cm3/min。 数控复合加工技术是继高速加工之后迅速发展并得到应用的又一个高效数控加工技术，车铣复合加工是目前应用最多的一种数控复合加工。一方面，相对于连续车削加工而言，车铣加工变连续切削为断续复合切削，切削力减少30%～50%以上，切削温度也大大降低，因此，车铣复合加工已成为这些具有难加工材料复杂结构特点的关键零件的主要加工方法；另一方面，数控复合加工机床功能多、精度高、价值高，可实现零件“一次装卡，全部完工”的数控加工，从而大大缩短辅助工作时间，提高加工效率。对于飞机起落架支架和筒体、异型回转零件、发动机机匣、叶片、泵壳体类等零件，采用复合加工，具有很大的优势。 采用高效专用及新型结构数控机床以进一步提高加工效率，如多主轴头、立卧转换工作台、大型卧式主轴布局、柔性卡具等结构，成为一些大型结构零件高效加工的重要技术途径。多主轴头机床设计有两个甚至两个以上相同的主轴头，在同一个工作台上同时加工多个相同的结构零件，从而使数控切削加工时间成倍地缩短。带立卧转换工作台的数控机床可以方便大型结构零件定位、装卡和切削过程排屑，立卧转换工作台多采用双工作台形式以节省工件装