五轴加工

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Return to menu,MIKRON:,真正高速铣削加工的解决方案,有关高速铣削加工的错误观念?,高速铣 (,HSM,),的概念,高速铣刀具(铣刀、刀柄）,高速主轴,运动轴的高动态特性,结论,竞争对手,高速铣加工路径策略,CNC,高速处理程序能力,MIKRON,特,色,品质 &,精度,对高速铣的一些误解和错误概念,普通铣床配上高速主轴就是高速铣,较高的主轴转速,较高加工速度,高速铣是一种新技术,将替代普通铣床,.,20,000,的主轴转速,完全满足模具加工的需求,高速铣要比普通铣床加工的更快,高速铣削是 一种新的技术,:,一种新的理念,:,高速铣,刀具,高速主轴,高速,动态特性,运动轴,高速,CNC,高速,CAM,策略,为了获得高速铣削特殊的加工效果, 整个链必需严格控制.如果任何一环被忽略或脱节, 最终的结果将会相去甚远,。,高速铣削（,HSM）,的关联影响,MIKRON +,高速切削的现象,:,废屑温度,C,0,200,400,600,800,1000,1200,1400,1600,0,100,200,300,400,500,600,切削线速度,v,c,m/min,高速切削,有效区域,传统切削,有色金属,铸铁,钢,切削力,N,在高转速时, 刀具温度和切削力呈下降趋势,高速铣削是以这种效果为基础的加工技术,。,0,200,400,600,800,1000,1200,0,100,200,300,400,500,600,切削线速度,v,c,m/min,传统切削,高速切削,有效区域,高速切削的现象,:,铣刀,.,工件,普通铣切剪角,正面,刀具侧面,.,熔化区,.,高速铣切剪角,材料金相组织,.,切屑金相组织,.,切剪区,.,正面,刀具侧面,.,切削表面,.,工件,铣刀,.,普通铣削,高速铣削,材料去除量大,而去除速度慢,高温,加工精度低, 刀具易磨损,普通机加工面,材料去除量小,而去除速度快,低温,加工精度高, 刀具低磨损,很好的抛光表面,高速铣削(,HSM),和 高性能铣削(,HPM),HSM,HPM,粗加工刀- 硬淬钢 55,HRC,HPM,HSM,因高速旋转的缘故,:,通常选用刀具直径20,mm,以下,以匹配主轴的参数规范、加工的稳定性、可靠性和安全性。,比普通铣削的去除量要小的多，在加工模芯时，可获得非常完美的效果,。,（废屑少到用双手可捧住）,某些新的应用领域，如薄壁、微细加工等等,已可实现,。,该工件材料为铝,壁厚为,0.5mm.,如果没有高速铣削(,HSM),技术, 还没有其它工艺可实现该工件的加工,.,铣刀,.,工件,普通铣切剪角,正面,刀具侧面,.,熔化区,.,高速铣切剪角,高速刀具,高速铣(,HSM),成功因素,1,:,本质:,最终对零件,实施切削,并非是机床,而是刀具,!,高速铣刀具,:,选择刀具的准则,:,刀具直径,(,零件的几何、尺寸精度,),类型 (粗加工,精加工,槽, 3,D, edge,),形状 (球头,torus,-end,刀刃的数量,.),工件材料 (高速钢,硬质合金, 陶瓷合金, PKD, CBN),刀具涂层(,TiN,TiCN,TiAlN, ),质量 (径向跳动,形状精度, 动平衡, 刚性,),刀具象汽车的轮胎,汽车在行驶时,只有轮胎真正接触路面.在汽车大赛中,好的轮胎是获胜的最重要条件之一。,高速铣刀具,:,用户对刀具的选择,有时可从供应商获得帮助,但必需了解其基本原理。,刀具主要参数,:,Vc,Vc,:,最佳切削线速度,单位:,m/min,由刀具制造商提供,并相关有刀具的,型号,加工条件和被加工材料,。,Vc,对旋转刀具而言,Vc,与转速的方程如下:,Vc,=,n,(rpm) *,* D /1000 (D,直径,单位:,mm),由此可得到最佳主轴转速:,n =,n /,Vf,= Optimum,Fz,额定去除量,低磨损,加工表面很好,(,加工条件稳定),n /,Vf, Optimum,Fz,去除量增加,高磨损,加工表面烧伤,(,发烫,有震动,),n /,Vf, 高扭矩, 但目前的最高转速为 60,K rpm,无轴承(汽浮,) =,低扭矩,超高速,100K rpm (,如:,ROKU-ROKU),高扭矩:可获得大去除量和使用较大的刀具,刚性好可攻丝,高转速:可获得较快的切割速度,实现在单位时间内铣削较大面积(高速铣特性),MIKRON,的,STEP-TEC,主轴具有同时兼容,高扭矩和高转速,的特性,这种独特的组合与设计的主轴,使用了,矢量伺服控制技术,甚至在低转速时可以攻丝.,1,H,ybrid,C,eramics,B,earings,HCB,(,陶瓷轴承 ),7,Oil air line for,DLSDLS,(,油雾润滑回路 ),2,H,ybrid,C,ylindrial,R,oller,B,earing,HCRB,(,径向滚针轴承),8,H,ydraulic,P,reload,S,ystem,HPS,(,液压锁紧系统 ),3,Stator,H,igh,P,ower,I,nduction,M,otor,HPIM,(,马达定子 ),9,T,emperature,M,onitoring,S,ystem,TMS,(,温度监视系统 ),4,Labyrinth with,P,rotecting,A,ir,F,low,PAF,(,气路密封回路 ),10,A,cceleration,S,ensor,AS,( 加速度传感器 ),5,A,nalog,S,ensor,S,ystem,ASS,(,模拟量传感器 ),11 C,oolant,T,hrough,U,nit,CTU,(,冷却回路单元 ),6,Encoder for,CLS,CLS,( 编码器 ),12 A,xial,M,ovement,S,ensor,AMS,(,轴运动传感器),主轴的截面图,加速度传感器用于监视主轴振动,Vibro Set,优点: -,监测振动,-,控制加工时的,振动量,-,刀具的寿命更长,-,主轴,的寿命更长,Smart Monitoring,Acceleration Sensor,加速度传感器,(AS),运动轴 高动态特性,高速铣(,HSM),成功因素,3,:,机床的重要指标,本质:,机床的机械结构,象汽车底盘,一样,:,强壮,和 安全,吸收冲击振动,重量轻,高速运动轴,:,MIKRON,使用聚合物大理石来实现机床床身的整体化,。,封闭的,O,型结构,强度高,重量轻,。,吸收振动能力是铸铁的6倍,。,所有的运动单元结构采用铸铁以降低惯量,。,所有轴驱动采用西门子大功率伺服驱动,。,所有导轨和大螺距丝杠付,均采用,SKF,产品,。,光删尺采用,HEIDENHAIN 0.1,分辨率。,XSM specs,不良的进给,条件,标准轴:,+,Y,+,X,Y,进给速度,X,进给速度,= 损失时间,+,=,加工表面差,=,刀具磨损大,-,+,不良的进给,条件,高加速度的运动轴,:,+,Y,+,X,Y,进给速度,X,进给速度,= 降低了损失的时间,=,较好加工表面,=,刀具磨损少,只有聚合物大理石能吸收如此高强度冲击,高速处理程序能力的,CNC,系统,高速铣(,HSM),成功因素,4,:,机床的重要指标,本质:,CNC,系统就象是机床,的驾驶员,他的驾驶技术将决定,比赛结果,.,需要预先估计,动作敏捷,快速反应,.,高速处理能力的,CNC:,HEIDENHAIN,iTNC,530 CNC, 是当今拥有最强,5,轴处理能力的,CNC,系统,.,WOP workshop optimised programming,PC,处理器加载,(双,CPU,为选件,),段程序处理时间 0.8,ms,PLC,单循环时间,12.5 ms,平行编程作业,15“,彩屏,标准以太网卡,优点:,培训时间短,易于掌握,安全性强,Ergonomic,?,DNC-,接口 / 网络接口,预留扩展,升级,所有的,CAD-CAM,系统都通用,我们对,FANUC,和,SIEMENS,都进行过测试, 最终选择了最匹配高速铣(,HSM),5轴需求的,CNC,系统,:,HEIDENHAIN,高速铣,CAM,策略,高速铣(,HSM),成功因素,5,:,本质:,从某一点到另外一点,有很多路径可以选择,但不同的路径,会导致不同结果,加工速度,表面质量,等等,高速铣,CAM,策略:,MIKRON,被那些最好的,CAD-CAM,开发商公认为是高速铣,(,HSM),领域的领导者。,MIKRON,参与了大多数,CAD-CAM,供应商的加工策略的开发,然后在我们机床上论证这些路径策略的加工效率。,CAM,的策略不同,机床性能的发挥,可以有30%以上的差异。,高速铣(,HSM),成功因素,6,:,MIKRON +,MIKRON,开发了自己的功能软件,加载到顶级的,HEIDENHAIN,系统上,为了使操作者在使用中,倍感方便,能满足各种操作者,自动化时尤为必要,高速处理能力的,CNC +,智能团,:,MIKRON,基于,iTNC530,上的,SMART MACHINE,模块:,APS (,主轴振动的监测与控制,),ITC (,智能温度漂移控制 =主轴热补偿),OSS (,操作者支持系统 = 嵌入式铣削工艺技术,),RNS (,远程提醒系统),GAS (,图象分析系统),SIGMA (,自动化控制现场管理系统,) AC GROUP,MIKRON,其它优点,:,激光对刀仪:,用于在实际转速下对刀具位置进行非接触式测量.测量精度为,级,集成工作台交换系统,实现无人化作业,高速主轴的选择面广,:,20,000,大扭矩,30,000,36,000,大扭矩,40,000,60,000,MIKRON,其它优点,:,SIGMA,软件, 把,MIKRON , CHARMILLES, AGIE,和3,R,系统自动链接管理以提供完整的自动化产品生产单元。,机床的,RNS CNC,模块会自动发出报警和信息给操作者的手机或,E-mail,邮件。,高速铣削是 一种新的技术,:,一种新的理念,:,高速铣,刀具,高速主轴,高加速度,特性,驱动轴,高速,CNC,高速,CAM,策略,MIKRON,在每一个环节上都 精益求精,力求给我们的客户提供最好的高速铣机床 (,HSM),和软件及未来高速铣机床的,KNOW-HOW.,高速铣削（,HSM）,的关联影响,MIKRON +,MIKRON,仅仅是快吗,?,精度和质量如何,MIKRON legendary accuracy and quality:,MIKRON,从,1902,年,就开始生产机床。,我们的机床被设计的经久耐用,MIKRON,许多机床已经使用了,30,多年,其精度依旧在,级范围,。,我们的秘诀是什么,?,MIKRON,自己的工厂加工,生产所有关键零部件,如床身的结构,件,台面的磨削加工,等等。,机床装配全部在自己工厂进行,采用“,KANBAN,”,零件定量工位装配线,。,所有的主轴都由集团内的,STEP-TEC,公司制造提供,。,每台机床都按,ISO,标准做激光检测,。,(,比日本,JIS,标准要严格的多,),每台机床都做最终试切件,其结果必须在严格的公差之内。,温度的变化是机床精度的最大敌人,钢,: 1000.000 mm,钢,: 1000.012 mm,钢,:,1000.060 mm,20 C,+ 12,21 C,+ 60,25 C,钢的温度变化系数是,:,12,/,度*米,世界上所有的机床都遵从这个规律,。,在考虑加工精度时,我们决不能忽略最重要的影响因素,-,温度变化,。,因为机床的大部分零部件材料是钢材,它们将随着温度变化而变化,如环境温度、某些发热部件的影响,.,MIKRON,针对温度的影响,采用非常有效、有特色的措施,聚合物大理石的床身,被设计成封闭式结构,其温度变化速度很慢,是钢,材的,20,分之一,。,“O”,型结构比,”C”,型结构,具,有更高的强度和刚性,。,所有轴的驱动马达都有水冷却,马达与丝杠用齿型同步带连接以隔热,。,.,大容量多通道的冷却装置为主轴、驱动马达、电控箱等发热源进行冷却。,.,电控箱与床身分离并对电控箱有冷却。,MIKRON,针对温度的影响,采用非常有效、有特色的措施,75 - 140 mm, 50,- 75 mm,T,min, 20 C, T,max, 50 C,T,min, 35 C, T,max, 50 C,高速主轴是产生热源的主要部件，在有冷却条件的状况下，温度引起的变化依然可达几十微米数量级。,50,60,70,80,90,100,110,120,130,140,0,10,20,30,0.000,0.010,0.020,0.030,0.040,0.050,0.060,Thermal Expansion,D,mm,Initial length l mm,Temperature Change,D,K,MIKRON,对 温度,主轴 的变化关系分析的非常透彻，热补偿的计算综合了诸多的复杂因素，而,CNC,在加工时，采用实时热补偿。,SMART MACHINE,智能温度,漂移,控制,(ITC),是当今世界上最尖端的温度补偿系统。,高速旋转同样影响主轴的长度,Static bearing ring,Rotating bearing ring,1,1,3,2,2,在高速旋转时会产生离心力,使轴承向外扩张,(1),同时压迫定位轴套,(2),主轴,( =,转子,),自身也受力,(3),结果导致主轴旋转时,长度方向有一个变化量,。,约为数十微米的数量级,。,MIKRON smart machine,的,ITC,功能已将旋转时,主轴长度的变化进行了补偿。,(algorithms?),另外,激光对刀仪是对实际转速的刀具进行测量,其精度在,3,以内,.,毫无疑问,这是当今市场上最高精度的刀具定位系统,。,MIKRON PHILOSOPHY:,EFFICIENCY,EFFICIENT,ACCURACY,REDUCED,PRODUCTION COSTS,THROUGH AUTOMATION,AND EFFICIENCY,+,AGIE CHARMILLES Group Support,Be fast,