五軸加工中心

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tags: 五軸加工中心    時間:2014-03-11 23:42:59
五軸加工中心簡介
    立式加工中心(三軸)最有效的加工面僅為工件的頂面,卧式加工中心藉助迴轉工作台,也只能完成工件的四面加工。目前高檔的加工中心正朝著五軸控制的方向發展,工件……
五軸加工中心正文
    

立式加工中心(三軸)最有效的加工面僅為工件的頂面,卧式加工中心藉助迴轉工作台,也只能完成工件的四面加工。目前高檔的加工中心正朝著五軸控制的方向發展,工件一次裝夾就可完成五面體的加工。如配置上五軸聯動的高檔數控系統,還可以對複雜的空間曲面進行高精度加工。

  立式五軸加工中心

  這類加工中心的迴轉軸有兩種方式,一種是工作台迴轉軸。設置在床身上的工作台可以環繞X軸迴轉,定義為A軸,A軸一般工作範圍+30度至-120度。工作台的中間還設有一個迴轉台,在圖示的位置上環繞Z軸迴轉,定義為C軸,C軸都是360度迴轉。這樣通過A軸與C軸的組合,固定在工作台上的工件除了底面之外,其餘的五個面都可以由立式主軸進行加工。A軸和C軸最小分度值一般為0.001度,這樣又可以把工件細分成任意角度,加工出傾斜面、傾斜孔等。A軸和C軸如與XYZ三直線軸實現聯動,就可加工出複雜的空間曲面,當然這需要高檔的數控系統、伺服系統以及軟體的支持。這種設置方式的優點是主軸的結構比較簡單,主軸剛性非常好,製造成本比較低。但一般工作台不能設計太大,承重也較小,特別是當A軸迴轉大於等於90度時,工件切削時會對工作台帶來很大的承載力矩。

  另一種是依靠立式主軸頭的迴轉。主軸前端是一個迴轉頭,能自行環繞Z軸360度,成為C軸,迴轉頭上還帶可環繞X軸旋轉的A軸,一般可達±90度以上,實現上述同樣的功能。這種設置方式的優點是主軸加工非常靈活,工作台也可以設計的非常大,客機龐大的機身、巨大的發動機殼都可以在這類加工中心上加工。這種設計還有一大優點:我們在使用球面銑刀加工曲面時,當刀具中心線垂直於加工面時,由於球面銑刀的頂點線速度為零,頂點切出的工件表面質量會很差,採用主軸迴轉的設計,令主軸相對工件轉過一個角度,使球面銑刀避開頂點切削,保證有一定的線速度,可提高表面加工質量。這種結構非常受模具高精度曲面加工的歡迎,這是工作台迴轉式加工中心難以做到的。為了達到迴轉的高精度,高檔的迴轉軸還配置了圓光柵尺反饋,分度精度都在幾秒以內,當然這類主軸的迴轉結構比較複雜,製造成本也較高。
立式加工中心的主軸重力向下,軸承高速空運轉的徑向受力是均等的,迴轉特性很好,因此可提高轉速,一般高速可達1,2000r/min以上,實用的最高轉速已達到4,0000轉。主軸系統都配有循環冷卻裝置,循環冷卻油帶走高速迴轉產生的熱量,通過製冷器降到合適的溫度,再流回主軸系統。X、Y、Z三直線軸也可採用直線光柵尺反饋,雙向定位精度在微米級以內。由於快速進給達到40~60m/min以上,X、Y、Z軸的滾珠絲杠大多採用中心式冷卻,同主軸系統一樣,由經過製冷的循環油流過滾珠絲杠的中心,帶走熱量。

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