在现代制造业中,1165 立式加工中心作为一种重要的精密加工设备,其技术水平的高低直接影响到加工效率、精度以及产品质量。为满足不断增长的高精度、高效率加工需求,1165 立式加工中心在多个关键技术领域取得了显著突破。
一、机床结构设计优化
(一)高刚性铸件材质与结构
材质升级:许多 1165 立式加工中心选用了优质的 HT300 珠光体灰铸铁作为基础铸件材料,相比传统的 HT250 材质,其具有更高的强度和耐磨性,能有效减少在长期使用过程中因受力和磨损导致的变形,为机床的高精度加工提供了稳定的基础。
结构创新:采用大跨距人字型立柱设计,这种结构显著增强了机床的刚性,使其能够更好地承受切削力,减少加工过程中的振动。同时,一些机床的底座采用三层肋骨铸件结构,超宽底座设计配合头部与立柱结合面 1:1:1 的优化,进一步增加了机床的整体刚性和切削稳定性,确保在高速、重载切削条件下,机床仍能保持良好的加工精度。
(二)热稳定性设计
热对称结构设计:部分先进的 1165 立式加工中心在设计时采用了热对称结构,将热源(如主轴电机、丝杠螺母副等)对称布置在机床结构中,使热量产生的热变形相互抵消或减小,从而降低热变形对加工精度的影响。
热补偿技术应用:通过在机床关键部位安装温度传感器,实时监测温度变化,并将数据反馈给数控系统。数控系统根据预设的热变形模型,对机床的运动参数进行实时补偿,有效修正因热变形导致的加工误差,保证了加工精度在长时间连续加工过程中的稳定性。
二、传动系统性能提升
(一)高精度丝杆与导轨
丝杆升级:三轴丝杆普遍采用高精度 C3 级研磨精密丝杆,且丝杆直径加大至 4012 规格,这种大直径丝杆不仅提高了传动精度,还增强了刚性,能够承受更大的切削力。同时,丝杆带预拉结构,可有效抵消部分丝杆热延伸,进一步提高切削刚性,确保在高速、高精度加工时的定位精度和重复定位精度。
导轨优化:采用高精密、高承载滚柱线轨,相比传统的滚珠导轨,滚柱线轨具有更大的承载能力和更高的刚性,能够在高速运动下保持稳定,降低摩擦系数,减少运动噪音,从而提高机床的运动平稳性和加工精度。
(二)高性能驱动电机与控制系统
电机性能提升:配备了超低惯性、高响应的伺服电机,能够实现快速的启停和加减速,大大提高了机床的进给速度和定位精度。例如,在进行钻孔攻牙等加工时,电机的高转速和高扭矩特性使得加工效率显著提升。
驱动控制系统优化:先进的数控系统对驱动电机进行精确控制,采用先进的控制算法,如高速高精控制、SSS 控制、容差控制等,能够根据加工工艺要求,实时调整电机的运行参数,确保机床在各种复杂加工工况下都能实现高精度、高效率的运动控制。
三、刀库与换刀机构改进
(一)高效可靠的刀库设计
刀库结构优化:常见的 24T 圆盘式刀库采用了封闭结构,有效防止铁屑进入,提高了刀库的密封性能和可靠性。同时,一些刀库采用了编码器控制技术,相比普通刀库,其换刀速度更快,故障率更低,能够在短时间内准确地完成刀具交换,提高了加工效率。
刀具识别与管理系统:配备先进的刀具识别系统,能够快速准确地识别刀库中的刀具信息,包括刀具类型、长度、直径等参数,并将这些信息实时反馈给数控系统。数控系统根据加工工艺要求,自动选择合适的刀具进行加工,实现了刀具的智能化管理,减少了人为操作失误。
(二)快速精准的换刀机构
换刀速度提升:采用精密凸轮驱动的机械手式刀库,具有动作稳定、换刀速度快的特点,T - T 换刀时间可缩短至约 1.8S,大大减少了加工过程中的辅助时间,提高了机床的整体生产效率。
换刀精度保证:换刀机构在设计和制造过程中,采用了高精度的零部件和先进的装配工艺,确保了换刀过程中的定位精度和重复定位精度,避免了因换刀误差导致的加工精度下降。同时,通过对换刀机构的运动轨迹进行优化,进一步提高了换刀的稳定性和可靠性。
四、数控系统功能增强
(一)先进的数控算法与功能
高速加工模式与高精控制:数控系统具备高速加工模式 1,能够在高速切削过程中实现对机床运动的精确控制,确保加工表面质量。同时,采用高速高精控制算法,对机床的进给速度、加速度、减速度等参数进行优化,实现了在高速加工时的高精度轮廓控制,满足了复杂零件加工对精度和效率的双重要求。
多种插补功能:除了常见的直线插补、圆弧插补功能外,还具备螺旋插补、极坐标插补等功能,能够实现各种复杂曲线和曲面的加工,为航空航天、模具制造等行业的精密零件加工提供了有力支持。
(二)智能化与信息化功能
故障诊断与预警:数控系统集成了强大的故障诊断功能,能够实时监测机床的运行状态,对可能出现的故障进行提前预警,并提供详细的故障信息和解决方案,方便维修人员快速排除故障,减少机床停机时间。
远程监控与管理:支持远程监控功能,通过网络连接,操作人员可以在异地实时查看机床的运行参数、加工状态等信息,并对机床进行远程控制和调整,实现了生产过程的智能化管理,提高了生产效率和管理水平。
五、冷却与排屑系统改进
(一)高效冷却系统
冷却系统智能化控制:冷却系统与数控系统实现联动,能够根据加工工艺要求和切削参数,自动调整冷却介质的流量和压力,实现冷却效果的智能化控制,提高了冷却系统的工作效率和节能性能。
(二)优化的排屑系统
排屑结构改进:机床标配两侧自动双螺排、前置螺排以及后冲水排屑结构,这种设计使得排屑更加顺畅,无排屑故障,操作人员可以在不停机的情况下完成清屑工作,提高了生产效率。同时,水箱侧置设计和双层水箱过滤系统结构,保证了切削液的清洁度和充足供应,延长了水泵的使用寿命。
排屑系统自动化控制:排屑系统与机床的加工过程实现自动化联动,当机床检测到加工过程中产生的铁屑达到一定量时,自动启动排屑装置进行排屑,确保加工区域的清洁,避免铁屑对加工精度和机床运行造成影响。
综上所述,1165 立式加工中心在机床结构设计、传动系统、刀库与换刀机构、数控系统以及冷却与排屑系统等多个关键技术领域取得了显著突破,这些技术突破使得 1165 立式加工中心在加工精度、效率、可靠性等方面都有了大幅提升,能够更好地满足现代制造业对精密加工设备的需求。