高速加工中心不斷提高的工作性能是模具制造業(yè)得以高效和高精度加工模具的重要前提。在驅(qū)動技術(shù)的推動下,涌現(xiàn)出結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、性能優(yōu)良的眾多不同類型的高速加工中心。90年代中后期出現(xiàn)的三軸高速加工中心現(xiàn)已發(fā)展到五軸高速加工中心。在驅(qū)動方式上,已從直線運(yùn)動(x/y/z軸)的伺服電機(jī)和滾珠絲杠驅(qū)動發(fā)展到目前的直線電機(jī)驅(qū)動,回轉(zhuǎn)運(yùn)動 (a和c軸)采用了直接驅(qū)動的轉(zhuǎn)矩電機(jī),有的公司并通過直線電機(jī)和轉(zhuǎn)矩電機(jī)使加工中心發(fā)展成全采用直接驅(qū)動的五軸加工中心。顯著提高了加工中心的行程速度、動態(tài)性能和定位精度。
近十多年來,由于刀具、驅(qū)動、控制和機(jī)床等技術(shù)的不斷進(jìn)步,高速加工和高效加工,特別是高速硬銑已在模具制造業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用和推廣,傳統(tǒng)的電火花加工在很多場合已被高速硬銑所替代。通過高速硬銑對一次裝夾下的模具坯件進(jìn)行綜合加工,不僅大大提高了模具的加工精度和表面質(zhì)量,大幅度減少了加工時間,而且簡化了生產(chǎn)工藝流程,從而顯著縮短了模具的制造周期,降低了模具生產(chǎn)成本。
驅(qū)動技術(shù)和控制系統(tǒng)的長足進(jìn)步,推動了加工中心結(jié)構(gòu)的不斷創(chuàng)新和性能的不斷提高。電主軸、直線電機(jī)、轉(zhuǎn)矩電機(jī)和快速數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用對提高加工中心的高速、高動態(tài)和高加工精度起了決定性的作用。而在模具加工機(jī)床的多種結(jié)構(gòu)創(chuàng)新中,轉(zhuǎn)矩電機(jī)起到了特別重要的作用。它不僅應(yīng)用于回轉(zhuǎn)工作臺的回轉(zhuǎn)和擺動驅(qū)動,而且還應(yīng)用于叉形主軸頭的擺動或主軸頭的擺動和回轉(zhuǎn)驅(qū)動,由此構(gòu)成各種不同類型的五軸加工中心。而回轉(zhuǎn)和擺動主軸頭的應(yīng)用,又為發(fā)展加工大型模具的五軸龍門式高速精密銑床提供了技術(shù)支持。
今后,進(jìn)一步提高主軸轉(zhuǎn)速、動態(tài)性能和行程速度仍是高速加工中心的發(fā)展重點(diǎn),這不僅仍要依賴于驅(qū)動技術(shù)和數(shù)控技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,還要有賴于機(jī)床構(gòu)件輕量化的發(fā)展和并聯(lián)機(jī)床的開發(fā)。可以預(yù)料,在今后5年中,高速加工中心或高速銑床的軸加速度有望達(dá)到3~4g,坐標(biāo)軸的快速行程速度達(dá)到100~140m/min。