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金刚石车床的布局
金刚石车床的布局最初沿袭了传统车床的结构，主轴固定在床身上，横向沿台（X轴）装在纵向滑台（Z轴）上。因为纵、横滑台的导轨相互垂直，故又被称为十字滑台布局。其优点是技术成熟，结构紧凑，荷兰Hembrug公司的super-mikroturn就一直采用这种结构。十字滑台布局的缺点在于纵横两滑台运动时相互影响，当对动态精度要求高时，这种缺点就尤为突出。
金刚石车床的基本数据如表1所示。
表 1 金刚石车床技术参数和性能示例
最大车削直径和长度/mm 400×200
最高转速r/mm 3000、5000或7000
最大进给速度mm/min 5000
数控系统分辩率/mm 0.0001或0.00005
重复精度(±2σ)/mm ≤0.0002/100
主轴径向圆跳动/mm ≤0.0001
主轴轴向圆跳动/mm ≤0.0001
滑台运动的直线度/mm ≤0.001/150
横滑台对主轴的垂直度/mm ≤0.002/100
主轴前静压轴承（φ100mm）的刚度/（N/μm） 径向 1140
轴向 1020
主轴后静压轴承（φ80mm）的刚度/（N/μm） 640
纵横滑台的静压支承刚度/（N/μm） 720
十字滑台相互影响的主要原因是X向滑台的重量要由Z向滑台来支撑。为了解决这一问题，德国蔡司公司研制了一种改进的十字滑台。其关键在于床身采用了大面积的花岗岩，Z向导轨直接加工在床身上，X向导轨虽然仍加工在Z向滑台上，但X向滑台的重量不再由Z向沿台来支撑，而是通过四条静压支柱直接由床身来支撑。Z向滑台只起带动和导向X向滑台的作用，而无支撑功能。
十字滑台的另一个缺点是加工难度高，要达到高的纵横滑台导轨间的垂直度，需要大量的手工刮研工作量。在劳动成本日益增长的今天，这种耗时费力的结构的缺点日益明显。因而在80年代出现了T形布局(T-Base)。
T形布局车床的主轴装在纵向或横向滑台上，刀架则装在另一滑台上，从而彻底解决了两滑台相互影响的问题。这种布局有利于提高机床的闭环刚度。另外，纵横两移动轴的垂直度可在装配时进行调整，生产成本较低，成为当前金刚石车床的主流布局。
上述结构的金刚石车床在加工简单几何形状如平面、圆锥和圆柱面时，刀刃与工件的接触的在加工过程中保持不变，但在加工复杂形状如椭球面时，刀刃与工件的接触点随刀具的位置而变化。如果刀刃的几何形状精度不高，其误差将被直接复印在工件上，从而限制了机床的加工精度。解决这一问题，通常有两种途径：一是提高刀具的形状精度、但无论是购置新刀具或重磨刀具，都要付出成倍于普通刀具的代价；另一途径是改变机床的结构，在刀架下面装一数控精密转台。刀具移动时，转台根据工件的曲率和刀尖的圆弧半径作相应转动，从而使工件与刀刃的接触点保持不变。但数控精密转台的造价很高，因此在对该两方案取舍时，必须进行经济分析比较。
[ 本帖最后由 727094082 于 2011-11-25 22:09 编辑 ] |
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发表于 2011-11-25 20:22
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