高速高精加工中心的结构特点

 对高速加工中心机床性能的要求：  

   1.高的主轴转速，一般在每分8000转以上；（按机床规格的大小而不同）  

   2.高的进给速度，一般在每分15米以上；  

   3.快的移动速度，一般在每分55米以上（按机床规格的大小而不同）；  

   4.高的加（减）速度，一般在0.5g-1.5g以上（按机床规格的大小而不同）；  

   5.微米级的加工精度；  

   6.高的静、动态刚度和轻量化的移动部件。  

按照上述要求，卧式高速加工中心在结构上有以下特点：      

   ·主轴一般采用电主轴，电主轴具有结构紧凑、精密、转速高的特点。  

   ·三座标的结构有少数机床采用动柱式结构，其余大多数则采用“箱中箱”式结构。“箱中箱”式结构是几种形式中速度和加速度水平最高的。  

   一般移动速度在50m/min以下的加工中心大都采用新设计的立柱移动式结构，配上外置Z轴或者外置X轴，则机床制造上非常简单，工艺性好，因而成本低，是一种比较经济的高速加工中心。      由于动柱式加工中心立柱本身是一种悬臂梁结构，切削力产生的颠覆力矩将使立柱产生变形和位移，影响机床的精度，所以立柱一般设计得较重，当驱动立柱移动时较高的立柱将因头重脚轻而不适合较高的速度和加速度，因此高速移动的立柱一般不宜太高因而影响上下移动的行程。  

图2 卧式高速加工中心的“箱中箱”式结构

   为了减小切削力产生的颠覆力矩，机床设计时常把立柱后导轨加高，与前导轨不在一个平面上，但是后导轨因空间限制不能提得太高，太高将与主轴电机相干涉。当把后导轨提到立柱上端问题得到解决，这样就产生了框架式结构，原来的立柱变成了有着上下导轨的滑架。加上前面支撑主轴滑枕的框架合在一起形成了今天流行的“箱中箱”结构。所以它上下两个导轨支撑的滑架就相当于动柱式机床的立柱，

这样这个立柱就由悬臂梁结构变成具有两端支撑的简支梁结构。简支梁的最大变形点在中间，同等条件下它的最大变形仅有悬臂梁的十六分之一。这样这个滑架就可以在不影响刚性的情况下做得比较轻，为高速度和高加速度提供了条件，这就是“箱中箱”结构得以流行的主要原因。  

   线性伺服进给驱动采用直线电机已很普遍，但更多的还是采用旋转伺服电机加滚珠丝杠驱动。伺服电机加滚珠丝杠驱动虽然在速度和加速度等方面不如直线电机，但经济节能，也非常可靠，因此被广泛采用。  

图3 立柱移动式结构向箱中箱式结构转变示意

   一些公司也在采用直线电动机驱动，如SPECHT500L移动速度达到100米和120米/分。直线电动机驱动具有更好的动态特性，结构也更简单，具有高的直线速度、高加速度、行程长度不受限制、机械零件少、无磨损、高刚度等优点。

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