高速沖床的發(fā)展歷程己經(jīng)有九十的歷史,早在二十世紀(jì)二十年代,閥門機(jī)床采用的是低重心下傳動機(jī)構(gòu),雖然它的傳動機(jī)構(gòu)產(chǎn)生時間早,但是他便于操作,并且它的基本傳動機(jī)構(gòu)是現(xiàn)代高速沖床的經(jīng)典機(jī)構(gòu)之一。
從1950年開始,由于家用電器的發(fā)展,如洗衣機(jī)、電熨斗、電冰箱、收音機(jī)等,歐美等國的幾家機(jī)床生產(chǎn)廠家為了提高生產(chǎn)效率獲得的市場份額,投入的資金用于新的沖壓設(shè)備,這使得高速沖壓機(jī)床更新?lián)Q代。當(dāng)時的沖床不僅能自送料,而且可以實現(xiàn)自動沖壓?;瑝K沖壓次數(shù)可達(dá)到300~400min,生產(chǎn)效率提高。二十世紀(jì)六、七十年代,由于電子行業(yè)和通訊行業(yè)的迅猛發(fā)展,使得對集成電路、微型機(jī)械元件、半導(dǎo)體等產(chǎn)品需求越來越大,從而進(jìn)一步推動了高速沖床的發(fā)展。在當(dāng)時高速沖床滑塊沖壓次數(shù)己達(dá)到1500min,除此以外,沖床結(jié)構(gòu)和其他性能也取得了很大的進(jìn)步。八十年代至今,百分之九十的高速沖床制造企業(yè)己經(jīng)不只注重沖床滑塊沖壓次數(shù)的提高,的是注重高速沖床的動態(tài)補(bǔ)償和傳動系統(tǒng)精度的提高。日本的一家公司通過引進(jìn)瑞士企業(yè)EAAD的核心技術(shù),出一種的高速沖床,它的較大沖壓力為750KN,較高沖壓次數(shù)為2000min。不僅如此,高速沖床沖壓滑塊的較高行程次數(shù)也在不斷提高,其中德業(yè)EWARI研制出的速沖床,在較大沖裁力為200kN,沖程為7mm條件下,滑塊的較高沖壓次數(shù)可達(dá)到4000min,由此得出高速沖床己經(jīng)發(fā)展到了速階段。
由于我國閥門機(jī)床的基礎(chǔ)薄弱,因此主要采用先引進(jìn)的相關(guān)技術(shù)之后再消化吸收,從而自己的產(chǎn)品。1980年初,我國研制出一臺高速沖床,它的較大沖壓力為700kN,較高行程次數(shù)為500min,這是由北京低壓電器廠與濟(jì)南鑄鍛所聯(lián)合的。2005年,國內(nèi)一臺公稱壓力為3000kN的高速沖床訂單被揚州鍛壓機(jī)床集團(tuán)有限公司拿下,該公司依靠積累的和制造技術(shù)經(jīng)驗,較終研制出滿足客戶要求的沖床,客戶的好評。之后,具有水平的雙點閉式高速沖床也被揚州鍛壓機(jī)床集團(tuán)有限公司自主研制成功,它的較大沖壓力為900kN較高行程次數(shù)為700min。盡管我國高速沖床在近些年發(fā)展迅猛,但與一些高速沖床相比,我國當(dāng)前的技術(shù)水平還需要進(jìn)一步提高,如沖床精度比較低、精度補(bǔ)償不足、產(chǎn)量比較小和產(chǎn)品質(zhì)量比較差等。
通過引進(jìn)德國疏勒公司的高速沖床的設(shè)計和制造關(guān)鍵技術(shù),齊齊哈爾機(jī)床廠消化吸收之后,獨自研制出自己的高速沖床;另外,通過引進(jìn)和消化吸收德國奧力克一羅斯公司高速沖床的設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù),上海鍛壓機(jī)床廠成功研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高速沖床。步入21世紀(jì)后,通過不斷吸收技術(shù),再加上企業(yè)自身資金的不斷投入,徐州鍛壓機(jī)床廠生產(chǎn)的高速沖床開始形成規(guī)模,首先成功研制出JY75G系列閉式高速沖床,它的沖壓速度為700min,之后又成功研制出YH45開式高速沖床,它的沖壓速度為1300min??偟膩碚f,在中端高速沖床的上,我國的高速沖床產(chǎn)品,己經(jīng)接近歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)的水平,但是沖床的上,和他們還有一段不小的差距。
當(dāng)前,由于國內(nèi)水平和材料技術(shù)落后于,使得國內(nèi)高速沖床的受到了很大制約。與歐美等發(fā)達(dá)的高速沖床差距有以下幾點:1)高速沖床的性和沖壓件的加工精度上,在市場上缺乏競爭力;2)對于自動控制和補(bǔ)償技術(shù),沒能很好的運用到高速沖床中,故產(chǎn)品精度相對較低;3)我國大部分高速沖床是通過購買歐美日等發(fā)達(dá)的,資金投入不足,從而使得國內(nèi)沖床規(guī)格,高速沖床發(fā)展緩慢。
這說明誤差補(bǔ)償理論和技術(shù)還有很大余地可。目前,數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)的主要不足和難點如下:
(1)誤差補(bǔ)償運動控制的實現(xiàn)。誤差補(bǔ)償是通過移動(對于四軸以上還需轉(zhuǎn)動)三面車床的運動副以使刀具和工件在機(jī)床空間誤差的逆方向上產(chǎn)生相對運動而實現(xiàn)。誤差補(bǔ)償運動控制的實現(xiàn)除了要滿足補(bǔ)償精度外,還要滿足實際應(yīng)用的方便性和市場經(jīng)濟(jì)的經(jīng)濟(jì)性。再則,考慮到機(jī)床的動態(tài)誤差,還需補(bǔ)償?shù)膶崟r性,所以,對誤差補(bǔ)償運動控制實現(xiàn)的要求是性、實時性、經(jīng)濟(jì)性和方便性。從目前來看,補(bǔ)償運動控制的實現(xiàn)可通過:a.修改代碼補(bǔ)償法,但實時性差;b.壓電陶瓷制動補(bǔ)償法。但反應(yīng)慢、剛度低;c.開放式數(shù)控系統(tǒng)補(bǔ)償法,但絕大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)還未到開放程度;d.數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)調(diào)整補(bǔ)償法,如螺距補(bǔ)償、齒隙補(bǔ)償、刀補(bǔ)等,但僅靜態(tài)補(bǔ)償;e.原點偏移補(bǔ)償法,但受限于數(shù)控系統(tǒng)。
(2)數(shù)控機(jī)床誤差的綜合建模和補(bǔ)償問題。目前,絕大多數(shù)的補(bǔ)償將幾何誤差和熱誤差分開補(bǔ)償,由于機(jī)床誤差的復(fù)雜性,如定位誤差等實質(zhì)上既是幾何誤差(與機(jī)床坐標(biāo)位置有關(guān))又是熱誤差(與機(jī)床溫度有關(guān)),一般將這些誤差作為幾何誤差進(jìn)行補(bǔ)償,但實際上,這些誤差在不同的溫度下是變化的,故對這種既是幾何誤差又是熱誤差的復(fù)合誤差(嚴(yán)格說機(jī)床上的誤差都和溫度有關(guān))要進(jìn)行幾何誤差和熱誤差的綜合建模和補(bǔ)償。
(3)雙面數(shù)控鏜孔機(jī)床誤差檢測和辨識時間過長問題。由于機(jī)床誤差特別是熱誤差取決于諸如室溫、機(jī)床工況(主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度等)、切削參數(shù)、冷卻液、加工周期等多種因素,而且機(jī)床熱誤差呈現(xiàn)非線性及交互作用,因此,這種檢測和辨識通常需要很長時間。另外,由于機(jī)床上的誤差元素眾多,一般的激光測量儀測量,一次調(diào)整僅測得一項誤差元素,如何地測量,也是個解決的問題。
(4)五軸數(shù)控機(jī)床多誤差實時補(bǔ)償問題。目前五軸數(shù)控機(jī)床補(bǔ)償主要局限于幾何誤差建模及補(bǔ)償。而且在理論上討論的比較多,實際的動態(tài)實時補(bǔ)償?shù)膶嵤┖蛻?yīng)用的實例還是不多。而隨著五軸數(shù)控機(jī)床的普遍使用,為獲得的加工精度或補(bǔ)償效果,五軸機(jī)床的多誤差動態(tài)實時補(bǔ)償及其應(yīng)用。