无摩擦加工可减少发热和振动
仪器信息网 · 2009-08-02 21:40 · 35707 次点击
运动的机床部件互相摩擦会产生振动和热量堆积,均会给机加工带来不良影响。NTCAmerica公司的一种机床采用液压静力学部件,消除了摩擦源,适用于加工高精度的小型工件。
当机加工出现问题时,振动和发热往往是罪魁祸首。主轴热量堆积所导致的温度上升会影响精度;而振动引起振颤则不仅仅破坏切削,还会使刀具过早报废。大多数机床的振动和发热都是由于——机械结构运动和主轴旋转时金属部件相互摩擦所引起的。
为了消除摩擦,Michigan州Novi市NTCAmerica公司推出了一种机床,其唯一的金属与金属的接触只在刀具和工件之间。Zμ3500VMC(立式加工中心)作为高精度加工小型工件的机床,其运行不需要线性导轨、滚珠轴承或滚珠丝杠,以液压静力方式进行装备,有一套液压静力/液压动力混合式的主轴和比例线性电动机驱动装置(见下图)。
引进了液压静力方式的VMC在40-HRc的样品工件上设计
了小柱子,最右端的柱子高度为2mm,直径为0.02mm。9
个最高的柱子的高度是10mm,直径为0.1mm。所有这些结
构是用4mm立铣刀在15000r/min和600mm/m时加工出来的
据公司称,此种设计的特点是运行安静、几乎没有惯性且精确度高。因此,该机床十分适用于加工要求十分苛刻的医疗器械等工件。“实际上,此机床具有足够的精度、稳定性和可重复性,可以在同一个平台上进行粗加工、半精加工和精加工。”NTC公司地区销售经理LarryJones如是说。
与采用滚珠、金属构件作为运动和静止部件之间接口的机床不同,Zμ3500引进了加压油膜。机械部件沿着油滑动,之间不会直接接触,从而消除了造成振动和热堆积的摩擦。“并且,这样以减轻粘滑运动的结构配置,间隙游移现象也不再是问题,因为线性电动机方向的改变几乎是瞬间完成的,”Jones先生说,“这样,在做圆度测验时,机床可以保持小于1μm的同心度。”他将此作用比喻成冰球比赛。“浮在油膜上的部件就像浮在空气上的冰球,”他解释说,“当轻轻打它时,它就飞起来,击中某个角落,然后再飞向另外的方向,看起来好像无需克服惯性。”
许多机床在操作人员设置零位和进行其他各项准备工作之前,必须先运行几分钟进行“预热”。因为机床运转起来后温度上升,机床的轴承和其他金属部件会稍微膨胀并影响精度。然而,Zμ3500由于有非金属接触的设计,加之60UKgal(1UKgal=4.54609dm3)的冷却装置对液压静力油进行再循环并使其保持低温,机床起动数秒钟便可以立即投入工作。另外,操作人员也不必担心会有温升引起偏差需要进行补偿编程。
此机床比其他许多同类机床要安静得多,因为其唯一的加工噪声就是刀具碰到工件的声音。安静的、少干扰的车间对员工来说非常有益。由于没有金属接触,机械部件不容易磨损,这样就延长了部件的寿命,降低了维修保养成本。据Jones先生称,两年更换一次油,六年更换一次油过滤器——对于保养液压静力系统来说已经足够了。
此机床的X、Y、Z数轴行程为13.78in×11.81in×11.81in(1in=25.4mm),其进给率在最大主轴速度为30000r/min时可达到787ipm。工作台规格为17.72in×14.17in,可容纳重达220lb(1lb=0.45359237kg)的工件。主轴采用17.5/25hp(1hp=745.700W)的电动机和HSKE32型夹具。