重心驅(qū)動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)

重心驅(qū)動(dòng)----高速度及高精度加工技術(shù)之突破

軸移動(dòng)隨著振動(dòng)

為什么不可以產(chǎn)生振動(dòng)

線性電動(dòng)機(jī)與否必要

加工面質(zhì)量改進(jìn)

加工時(shí)間縮短

增益

在20世紀(jì)80年代中期后來(lái)，一系列高速度、高精度機(jī)床相繼問(wèn)世。最初中，人們重要關(guān)注于進(jìn)給軸和主軸電機(jī)大型化和高速化，以及由此產(chǎn)生熱解決技術(shù)和數(shù)控裝置高速化等課題，并在這些方面獲得了某些重大成果。但是在隨后5年，對(duì)高速度和高精度技術(shù)探求卻走上了一條歧路。速度提高僅僅縮短了一點(diǎn)加工時(shí)間，而如果要追求加工精度和加工面質(zhì)量，則必要在速度上加以妥協(xié)。

重心驅(qū)動(dòng)是一項(xiàng)基于機(jī)械運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)理論發(fā)展而成技術(shù)。每一種機(jī)床工程師都明白推動(dòng)重心是最抱負(fù)辦法，但是卻并不十分理解其重要性及因素。

森精機(jī)重心驅(qū)動(dòng)技術(shù)，可以說(shuō)在加工時(shí)間、加工精度、加工質(zhì)量、刀具壽命等各方面，都能實(shí)現(xiàn)最本質(zhì)改進(jìn)。它不但可用于加工中心、對(duì)于所有進(jìn)行刀具和工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)床設(shè)備來(lái)說(shuō)都是共通原理。

采用了重心驅(qū)動(dòng)技術(shù)森精機(jī)設(shè)備，可按照指令對(duì)的運(yùn)作，避免無(wú)謂消耗。NV4000DCG.jpg(49.85KB)重心驅(qū)動(dòng)是一項(xiàng)可以縮短加工時(shí)間、改進(jìn)輪廓加工精度、提高加工面質(zhì)量技術(shù)。眾所周知，在推動(dòng)物體時(shí)，不按在正中間也許會(huì)使物體轉(zhuǎn)動(dòng)并且不穩(wěn)?！暗绻丛谡虚g話”???，重心驅(qū)動(dòng)就是這樣一種簡(jiǎn)樸道理。（圖1）重心原理.jpg(68.93KB)（圖1）重心原理在機(jī)床中普通使用滾珠絲杠和線性電動(dòng)機(jī)推動(dòng)刀具及工件運(yùn)動(dòng)。如果能在其正中間即重心位置進(jìn)行推動(dòng)，那就毫無(wú)問(wèn)題了。但普通并非如此。

因素何在呢？以立式加工中心立式主軸為例設(shè)想一下，其主軸重心正好位于正中，因而無(wú)法在該處安頓滾珠絲杠。

此外，在臥式加工中心貫穿作業(yè)臺(tái)橫軸上放置工件時(shí)，其重心處在臺(tái)面偏上即工件內(nèi)部位置，固然也無(wú)法將滾珠絲杠貫穿于此。

那么如何做才適當(dāng)呢？森精機(jī)以為只要將重心置于兩個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)中間就可以較好地解決這個(gè)問(wèn)題。將兩個(gè)滾珠絲杠中心連線，線中點(diǎn)如能與移動(dòng)物重心重疊最為適當(dāng)。（圖2）重心原理1.jpg(17.97KB)重心原理2.jpg(16.74KB)那么重心驅(qū)動(dòng)詳細(xì)有什么長(zhǎng)處呢？一言以概之，就是它可以減少振動(dòng)。（圖3）所示為重心驅(qū)動(dòng)設(shè)備和其她設(shè)備之間產(chǎn)生振動(dòng)對(duì)照?qǐng)D。?！?藍(lán)色)表達(dá)未采用重心驅(qū)動(dòng)NV4000DCG移動(dòng)時(shí)隨著振動(dòng)幅度?！?紅色)為采用重心驅(qū)動(dòng)時(shí)狀況。效果顯而易見(jiàn)NV4000主軸振動(dòng)對(duì)比表.jpg(45.93KB)為什么不產(chǎn)生振動(dòng)？

快進(jìn)100%Z軸方向停止

振動(dòng)隨時(shí)間變化如圖表（圖4）所示。重心驅(qū)動(dòng)設(shè)備不久就消除了振動(dòng)，反之其她設(shè)備振動(dòng)則持續(xù)了較長(zhǎng)時(shí)間。

使用位于振動(dòng)設(shè)備頂端刀具加工工件，會(huì)導(dǎo)致加工面質(zhì)量明顯惡化。

此外，如果在振動(dòng)時(shí)使用刀具切割工件，也會(huì)輕微磨損刀尖。因而振動(dòng)對(duì)刀具壽命來(lái)說(shuō)實(shí)為大敵。

更嚴(yán)重是，如果發(fā)生振動(dòng)，數(shù)控裝置會(huì)將其作為正常指令之外動(dòng)作進(jìn)行檢測(cè)，而為了修正錯(cuò)誤又要驅(qū)動(dòng)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)。如此重復(fù)，進(jìn)一步加劇了振動(dòng)。

熟知這一狀況技術(shù)人員會(huì)在啟動(dòng)時(shí)調(diào)節(jié)數(shù)控裝置，鈍化其對(duì)動(dòng)作反映。但雖然會(huì)有某些誤差也不能進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)，如此一來(lái)就導(dǎo)致了精度喪失。而若要保持精度，又會(huì)減少速度。歸根結(jié)底，機(jī)械振動(dòng)實(shí)在是精度和加工時(shí)間天敵。NV4000主軸振動(dòng).jpg(50.66KB)NV4000DCG刀具磨損比較.jpg(123.54KB)刀具磨損對(duì)比重心驅(qū)動(dòng)對(duì)加工面質(zhì)量改進(jìn)也極為有效。讓咱們嘗試分析一下。

在模具加工中，曲面加工必不可少。咱們可將曲面看作是小折線連結(jié)。每個(gè)折線角度每變化一點(diǎn)，移動(dòng)方向就會(huì)隨之變化。如果不減少速度而進(jìn)行方向轉(zhuǎn)換，雖然輕微方向變化也需要很大加速度。

加速開(kāi)始之處，所有浮現(xiàn)以驅(qū)動(dòng)點(diǎn)和重心距離為比例回轉(zhuǎn)振動(dòng)。這種現(xiàn)象在型腔側(cè)面下方加工點(diǎn)到達(dá)底面時(shí)，急速變化移動(dòng)方向狀況下較為明顯。照片所示為使用原有機(jī)型制造工件，在其加工點(diǎn)移動(dòng)方向變化后產(chǎn)生切痕中，有諸多不規(guī)則混亂。NV4000刀具振動(dòng).jpg(109.1KB)NV4000DCG表面對(duì)比.jpg(104.44KB)加工面質(zhì)量改進(jìn)---重心驅(qū)動(dòng)對(duì)真圓度影響

重心驅(qū)動(dòng)技術(shù)更加逼近了加工面質(zhì)量惡化因素本質(zhì)。

移動(dòng)方向急速變化另一實(shí)例是圓形切削反轉(zhuǎn)問(wèn)題，也就是0度、90度、180度、270度位置過(guò)渡切削問(wèn)題。如果鏜孔加工直徑補(bǔ)正要使用簡(jiǎn)樸立銑刀進(jìn)行輪廓加工來(lái)調(diào)換，正圓限度就變得極為重要。這同步也涉及到了移動(dòng)方向變化產(chǎn)生振動(dòng)問(wèn)題。重心驅(qū)動(dòng)也可用于改進(jìn)圓形切削圓度問(wèn)題。真圓度對(duì)比.jpg(5.94KB)重心驅(qū)動(dòng)在縮短加工時(shí)間方面效果明顯。

采用重心驅(qū)動(dòng)機(jī)械，由于在加速一開(kāi)始產(chǎn)生振動(dòng)較小，可隨之及時(shí)從初始力向最大力加速。而不采用重心驅(qū)動(dòng)機(jī)械，為防止在加速開(kāi)始時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)，只能慢慢地加力。

（圖7）所示，上為非重心驅(qū)動(dòng)，下為重心驅(qū)動(dòng)。黃色曲線表達(dá)開(kāi)始加速至最高速時(shí)間差，可以看出兩者在達(dá)到最高速上時(shí)間差別。加工時(shí)間縮短.jpg(17.77KB)增益

重心驅(qū)動(dòng)對(duì)于每個(gè)軸或任何時(shí)候都是必要嗎？重心驅(qū)動(dòng)目在于要減小軸移動(dòng)開(kāi)始時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)。振動(dòng)是由于推動(dòng)位置與重心偏離所致。如果偏離較小，重心驅(qū)動(dòng)就沒(méi)有必要了嗎？如下通過(guò)對(duì)增益闡明進(jìn)行解釋。

“增益”是控制機(jī)械操作精確度參數(shù)。增益越大，設(shè)備越能按照控制指令對(duì)的操作。但有些設(shè)備不能完全遵從指令，從而也許導(dǎo)致較大錯(cuò)誤操作。

由于與否可以進(jìn)行高增益設(shè)定可以評(píng)判一臺(tái)設(shè)備優(yōu)劣，因此機(jī)械設(shè)計(jì)者們都在摸索提高增益手段。增益高低，即便在一臺(tái)設(shè)備中也會(huì)因動(dòng)作軸不同而有所差別，即有可支持高設(shè)定軸，也有無(wú)法支持該設(shè)定軸。森精機(jī)以為這是由重心和驅(qū)動(dòng)點(diǎn)之間距離大小決定。

對(duì)于距離較小、原本就可進(jìn)行高增益設(shè)定軸，只能說(shuō)在其上追加滾珠絲杠，采用嚴(yán)密軸心驅(qū)動(dòng)，必要性較少而已。NV4000DCG-EFM分析.jpg(74.18KB)NV4000DCG-構(gòu)造分析.jpg(85.43KB)