機械加工向超精密、超高速方向發(fā)展
超精密加工技術(shù)目前已進入納米加工時代，加工精度達0．025／~m，表面粗糙度值達g,o．0045／~m。精切削加工技術(shù)由目前的紅外波段向加工可見光波段或不可見紫外線和X射線波段趨近；超精加工機床向多功能模塊化方向發(fā)展；超精加工材料由金屬擴大到非金屬。
金剛石車削早期主要用來加工有色金屬如無氧銅或鋁合金等，其產(chǎn)品主要是各種光學(xué)系統(tǒng)中的反射鏡，如射電望遠鏡的主鏡面，IADA(激光探測)系統(tǒng)中的各鏡面以及激光切割機床中的反射鏡等，還可節(jié)約昂貴的紅外材料。
金剛石車削的刀具參數(shù)與鏡面銑相似，金屬材料多用零度前角刀具加工，紅外材料和脆性材料則多用負(fù)前角刀具加工。金剛石車削的切削參數(shù)根據(jù)工件材料和機床特性而定。通常主軸轉(zhuǎn)速低于2000r／min，個別可達5000r／rain。隱形眼鏡鏡片車床較特殊，其轉(zhuǎn)速可達10000r／min。
在大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品中，光學(xué)元件多采用擠壓成形或壓注成形。成形所用的型腔多采用金剛石車削來完成，型腔材料除超高強度鎳鋼外。還有工具鋼和陶瓷等。超高強度鎳鋼是模壓成形時應(yīng)用廣的材料，因為它既滿足模具的硬度要求，又可用金剛石車削出較理想的形狀精度和表面質(zhì)量。用金剛石車削直徑在100mm以下的工件時，形狀誤差可控制在0．1／．tm以下。工件表面粗糙度除了與切削參數(shù)及機床特性有關(guān)外，還取決于材料的特性，絕大多數(shù)可用金剛石車削的材料的表面粗糙度值可達到尺。0．00l一0．005#m。
目前，高速切削鋁合金的切削速度已超過1600m／rain；鑄鐵為1500m／mira，超高速切削已成為解決一些難加工材料加工問題的一條途徑。
高速切削的技術(shù)關(guān)鍵——高速主軸是高速切削的首要條件，對于不同的工作材料，以前的切削速度可達5～100m／s。主軸的轉(zhuǎn)速與刀具的直徑有關(guān)，采用小直徑的球頭銑刀時，主軸轉(zhuǎn)速可達1000(~r／min。高速主軸的軸承和潤滑技術(shù)的改進對高速切削發(fā)展起到推動作用。
油霧潤滑又稱氣／油潤滑，在主軸起動前必須先起動潤滑裝置，該裝置將潤滑油與壓縮32空氣混合然后通過管路將油霧噴人各軸承。這種潤滑方式屬于強制潤滑，在正常工作情況下，可保證良好的潤滑條件以提高轉(zhuǎn)速。
通過對液體靜壓軸承元件的幾何形狀進行優(yōu)化設(shè)計，轉(zhuǎn)速特征值可達l×106mm·r／min，軸徑為30mm的主軸，其高轉(zhuǎn)速可達30000r／min以上。
靜壓軸承為減少高速運轉(zhuǎn)發(fā)熱，軸徑不宜過大，因而與滾珠軸承主軸相比，其徑向剛度較低。但軸向剛度能遠超過滾珠軸承主軸，因為滾珠軸承受離心力限制，其壓力角一般較小，為15。或250，故軸向剛度較小。對于軸向切削力較大的加工場合，如采用球頭銑刀加工工具或模具時，宜采用液體靜壓軸承主軸。
液體靜壓軸承主軸的特點是運動精度很高，回轉(zhuǎn)誤差一般在0．2pro以下。因而不但可以提高刀具的使用壽命，而且可以達到很高的加工精度和低的表面粗糙度值。制造模具時，采用液體靜壓軸承主軸進行銑削時可以省去后的磨削和手工修整的工序，從而提高生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品成本。由于液體靜壓軸承的液體摩擦損失，故驅(qū)動功率損失比滾珠軸承大。因此，選用何種軸承必須根據(jù)具體應(yīng)用要求來定。假如材料切除量大，對加工表面粗糙度值要求不是很低時，要優(yōu)先考慮采用滾珠軸承主軸。如果加工精度的允差小且表面粗糙度值要求很低時，應(yīng)該采用液體靜壓軸承主軸。
空氣靜壓軸承高速主軸可以進一步提高主軸的轉(zhuǎn)速和回轉(zhuǎn)精度。它的轉(zhuǎn)速特征值可達2．7×106mm·I'／min，回轉(zhuǎn)誤差在0．05~tm以下，高轉(zhuǎn)速可達100000r／min。采用金剛石刀具可以進行鏡面銑削，加工各種復(fù)雜的高精度形面。空氣靜壓軸承主軸的優(yōu)點在于高回轉(zhuǎn)精度、高轉(zhuǎn)速和低溫升，因而主要適合于工件形狀精度和表面粗糙度有高要求的場合。
磁浮軸承高速主軸可以達到更高的主軸轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速特征值可達4×106mm·r／min，為滾珠軸承主軸的兩倍。如主軸的高轉(zhuǎn)速相同，則磁浮主軸可采用較大的軸徑，以獲得較高的剛性(約為滾珠軸承主軸的10倍)和較大的承載能力。磁浮軸承的回轉(zhuǎn)精度主要取決于主軸內(nèi)所用的位移傳感器的精度和靈敏度以及控制電路的性能。目前使用的磁浮主軸的回轉(zhuǎn)精度可達0．2pm。磁浮主軸的優(yōu)點是高精度、高轉(zhuǎn)速和高剛度。缺點是不僅機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且需要一整套的傳感器系統(tǒng)和控制電路，所以磁浮主軸的造價較高，一般是滾珠軸承主軸的兩倍以上。
采用自動化技術(shù)，實現(xiàn)工藝過程的優(yōu)化控制。微電子、計算機、自動化技術(shù)與工藝設(shè)備相結(jié)合，形成了從單機到系統(tǒng)，從剛性到柔性，從簡單到復(fù)雜等不同檔次的多種自動化成形加工技術(shù)，使工藝過程控制方式發(fā)生了質(zhì)的變化。計算機輔助工藝規(guī)程設(shè)計(CAPP)、數(shù)控、CAD／CAM、機器人、自動化搬運倉儲、管理信息系統(tǒng)(MIs)等自動化單元技術(shù)綜合用于工藝設(shè)計、加工及物流過程，形成了不同檔次的柔性自動化系統(tǒng)。數(shù)控加工、加工中心(Mc)、柔性制造單元(FMC)、柔性制造島(FMI)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)和柔性生產(chǎn)線(FTL)，及至形成計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)和智能制造系統(tǒng)(IMS)。
機械加工向超精密、超高速方向發(fā)展 2013-3-5 本文被閱讀 3367 次
