数控加工技术新进展及展望

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综述ｓｐｅｃｉｄＲｅｐｏｎｓ

课题１８“全数字高档数控装置”中全数字的概念，应该不仅仅是指ＣＮＣ与驱动器之间的高速数字通讯，还包括主计算机ＣＰＵ和运动控制ＣＰＵ、逻辑控制ＣＰＵ之间的高速数字通讯以及所有外部的连接比如键盘、手摇脉冲发生器、显示器等等。

２零传动技术的发展

近年来，一个对机床制造来说高度创新的技术值得关注，这就是所谓的“零传动”技术，即将机床床身与运动工作台之间的传动链缩短至零——只有一个直接驱动的直线电动机（直线运动）或扭矩电动机（旋转运动），电动机的定子和动子分别直接连接在机床床身或运动工作台上。直接驱动技术给数控机床提供了更高进给速度、加速度和控制精度的全新的解决方案。采用零传动技术的机床，其进给速度可轻松地达到１２０ｍ／ｍｉｎ，以及４００ｍ／ｓ２的加速度，系统定位精度轻松可达斗ｍ级甚至ｎｍ级，这些重要指标都是以前采用伺服电动机＋滚珠丝杠传动副传统机构的数控机床所望尘莫及的。

图１

直接驱动的零传动技术具有以下重要特性：高的动态特性；优秀的运动平稳性；高的加速性能；优秀的静态和动态负载特性；无配合间隙的定位性能；无摩擦直接驱动。

特别是无配合间隙和无摩擦直接驱动的特性，用在数控机床旋转运动轴的驱动上，可以彻底克服多年来的因机械传动（蜗轮蜗杆或其它齿轮传动）而无法克服的换向间隙问题，使得多轴数控机床的机械结构大为简化，综合精度大大提高。

２８图２

３激光技术的发展

近年来，光纤激光技术有了非常重大的进步，其光

电转换效率已经高达３０％，光斑聚焦可达数ｎｍ以内，

其工作寿命可达１０万ｈ以上。光纤激光器还具有很

多独特的优点，是其他激光器无法比拟的，具有增益介

质长、耦合效率高、散热好、结构简单紧凑、使用灵活方

便、输出激光光束质量好且输出波长范围宽（４００—

３４００ｒｉｍ）等特点。２００７年６月１９日，美国ＩＰＧ光子

公司发布了全球首个商用化的３ｋＷ连续单模掺镱光

纤激光器，这是日前单模单光纤激光器最高输出的报

道。这种高功率单模光纤激

光器将用于深入焊接（Ｄｅｅｐ

ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｗｅｌｄｉｎｇ）、远程焊

接（Ｒｅｍｏｔｅｗｅｌｄｉｎｇ）和切割，

冲击打孔以及燃料电池的焊

接。ＩＰＧ光子公司首席执行

官ＶａｌｅｎｔｉｎＰ．Ｇａｐｏｎｔｓｅｖ博士

介绍，该公司将在近几年将

图３

其商用单模产品提升到５

ｋＷ的级别。

伴随着激光器功率的提高和直接驱动技术的应

用，激光加工的发展突飞猛进。激光器功率的增大，意

味着不仅可加工较厚的钢板，还能够以前所未有的进

给速度和精度进行切割和焊接加工。

图４

国外有机床制造商将高动态精密制造技术与最先

进的激光技术结合起来，推出了激光复合加工中心，除

了正常的切削加工，复合了３Ｄ激光加工、激光精密切

割、激光精密钻孔等，采用激光代替旋转的切削刀具，

以非机械接触的方式精密切割薄板、管子及三维工件，

取得了前所未有的加工效率和加工效果。

采用激光器作为刀具后，加工材料的范围被大大

地扩展，可加工的对象为淬火钢、陶瓷、硬质合金、金刚

石等。还有那些零件形状微小且复杂，用再小的刀具

也难以实施理想加工的，即使是找得到相匹配的小型

铣刀、钻头等，也不得不面对刀具寿命短、容易断裂等

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数控加工技术的新进展及高档数控机床的应用

作者：陆启建， LU Qijian

作者单位：南京四开电子企业有限公司,江苏,南京,210007

刊名：

制造技术与机床

英文刊名：MANUFACTURING TECHNOLOGY & MACHINE TOOL

年，卷(期)：2009，""(8)

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