高速度及高精度加工技术15年之突破　
　
   在20世纪80年代中期以后，一系列高速度、高精度的机床相继问世。最初10年中，人们主要关注于进给轴和主轴电机的大型化和高速化，以及由此产生的热处理技术和数控装置高速化等课题，并在这些方面取得了一些重大成果。但是在随后的5年，对高速度和高精度技术的探求却走上了一条歧路。速度的{TodayHot}提高仅仅缩短了一点加工时间，而如果要追求加工精度和加工面的质量，则必须在速度上加以妥协。重心驱动是一项基于机械运动动力学理论发展而成的技术。每一个机床工程师都明白推动重心是最理想的方法，但是却并不十分了解其重要性及原因。重心驱动技术，可以说在加工时间、加工精度、加工质量、刀具寿命等各方面，都能实现最本质的改善。它不仅可用于加工中心、对于所有进行刀具和工件相对运动的机床设备来说都是共通原理。采用了重心驱动技术的机床，可按照CNC发出的指令精确的运行，避免无谓的消耗。

重心驱动原理

   在构件的一端施力，会破坏平衡、产生振动。

   在重心施力，可笔直推进而不产生振动。

   但由于机床重心处有物体，所以不能直接将力加于其{HotTag}上。

   如果在重心两端平均施力，就可以笔直移动。

重心驱动

   重心驱动是一项可以缩短加工时间、改善轮廓加工精度、提高加工面质量的技术。众所周知，在推动物体时，不按在正中间可能会使物体转动并且不稳。“但如果按在正中间的话...”，重心驱动就是这样一个简单的道理。在机床中通常使用滚珠丝杠推动刀具及工件的运动。如果能在其正中间即重心位置进行推动，那就毫无问题了。只要将重心置于两个驱动点中间就可以很好地解决这个问题。将两个滚珠丝杠的中心连线，线的中点如能与移动物的重心重合最为适宜。

轴移动伴随的振动

   振动随时间的变化如图所示。重心驱动设备很快就消除了振动，反之其他设备的振动则持续了较长时间。使用位于振动设备顶端的刀具加工工件，会造成加工面质量的明显恶化。另外，如果在振动时使用刀具切割工件，也会轻微磨损刀尖。因此振动对刀具寿命来说实为大敌。更严重的是，如果发生振动，数控装置会将其作为正常指令之外的动作进行检测，而为了修正错误又要驱动进给电动机。如此反复，进一步加剧了振动。熟知这一情况的技术人员会在启动时调整数控装置，钝化其对动作的反应。但即使会有一些误差也不能进行精细调整，如此一来就导致了精度的丧失。而若要保持精度，又会降低速度。归根结底，机械振动实在是精度和加工时间的天敌。

为何不产生振动

   那么重心驱动具体有什么优点呢？一言以概之，就是它能够减少振动。如图所示为重心驱动设备和其他设备之间产生振动的对照图。 效果显而易见。

加工面质量的改善

   重心驱动对加工面质量的改善也极为有效。让我们尝试分析一下。在加工中，曲面或者曲线加工必不可少。我们可将曲面看作是小折线的连结。每个折线角度每改变一点，移动方向就会随之变化。如果不降低速度而进行方向转换，即使轻微的方向变化也需要很大的加速度。加速开始之处，全部出现以驱动点和重心距离为比例的回转振动。这种现象在型腔侧面下方加工点到达底面时，急速改变移动方向的情况下较为显著。照片所示为使用原有机型制造的工件，在其加工点移动方向改变后产生的切痕中，有很多不规则的混乱。重心驱动技术更加逼近了加工面质量恶化原因的本质。移动方向急速变化的另一实例是圆形切削的反转问题，也就是0度、90度、180度、270度位置的过渡切削问题。如果镗孔加工直径补正要使用简单的立铣刀进行轮廓加工来调换，正圆程度就变得极为重要。这同时也涉及到了移动方向改变产生振动的问题。重心驱动也可用于改善圆形切削的圆度问题。

加工时间缩短

   重心驱动在缩短加工时间方面效果显著。采用重心驱动的机床，由于在加速一开始产生的振动较小，可随之立即从初始力向最大力加速。而不采用重心驱动的机床，为防止在加速开始时产生振动，只能慢慢地加力。如图所示，上为非重心驱动，下为重心驱动。黄色曲线表示开始加速至最高速的时间差，可以看出两者在达到最高速上的时间差异。