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五軸聯(lián)動加工中心

發(fā)布時間：2006-11-16

來源：遠(yuǎn)航報記者

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CCMT2006中國數(shù)控機(jī)床展覽會于2月13日在上海召開，從本次展覽會可以看出，國內(nèi)機(jī)床的整機(jī)質(zhì)量有較大提高，而國內(nèi)7個廠家展出的五軸聯(lián)動加工中心則成為本次展覽會的一大亮點(diǎn)。

五軸聯(lián)動加工中心較普通加工中心，結(jié)構(gòu)和性能均有較大改善。無論普通立式還是普通臥式加工中心，由于結(jié)構(gòu)及聯(lián)動伺服軸數(shù)的限制，最多只能有效完成四面的加工。立式加工中心最有效的加工面僅為工件的頂面，臥式加工中心借助回轉(zhuǎn)工作臺，最有效的加工面僅為工件的四面。但是隨著機(jī)械加工工藝的提高及行業(yè)的發(fā)展，在對復(fù)雜的空間區(qū)面進(jìn)行有效的高精度加工方面，對機(jī)床的要求越來越高（圖1），五軸加工中心就成為機(jī)床發(fā)展的一個方向。而配置上五軸聯(lián)動的高檔數(shù)控系統(tǒng)，便可以對復(fù)雜的空間曲面進(jìn)行高精度加工。在本次展覽會展出的機(jī)床中，以大型立式五軸聯(lián)動機(jī)床居多，如浙江日發(fā)數(shù)碼公司，沈陽機(jī)床集團(tuán)等，而臥式五軸聯(lián)動加工中心相對較少。

精機(jī)公司本次參展的大型立式五軸聯(lián)動機(jī)床結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：主軸前端大多是一個雙擺頭（圖2）。其中一個自由度，能環(huán)繞Z軸做±185°范圍擺動，成為C軸，采用大扭矩的內(nèi)裝力矩電機(jī)控制擺動，根據(jù)實(shí)際需求，可分為單力矩電機(jī)和并聯(lián)雙力矩電機(jī)控制。另一個自由度，可環(huán)繞X軸做范圍±110°擺動，成為A軸，采用雙力矩電機(jī)控制擺動。這種結(jié)構(gòu)方式的優(yōu)點(diǎn)是刀具加工無盲點(diǎn)，而且非常靈活。擺頭力矩電機(jī)均采用內(nèi)部水冷或油冷，循環(huán)冷卻水或油，帶走伺服產(chǎn)生的熱量，通過制冷器降到合適的溫度，再回流，以降低熱變形，提高精度。配置了圓光柵，以提高分度精度，一般都在幾秒以內(nèi)。當(dāng)然這類結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造成本也較高。雙擺頭五軸聯(lián)動機(jī)床還有一大優(yōu)點(diǎn)就是：我們在使用球刀加工曲面時，當(dāng)?shù)毒咧行木€垂直于加工面時，由于球刀的頂點(diǎn)切削點(diǎn)線速度為零，切削效果會很差，切出的工件表面質(zhì)量也很差。采用雙擺頭設(shè)計，結(jié)合CAM軟件自動編輯并優(yōu)化程序，機(jī)床會令刀具中心相對工件表面轉(zhuǎn)過一個合適角度，使球刀不在頂點(diǎn)切削，保證刀具切削點(diǎn)有合適的線速度，使刀具始終處于最佳的切削角度和狀態(tài)，以提高加工質(zhì)量。大型龍門加工中心另一個結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是采用動絲桿螺母結(jié)構(gòu)，可以減小絲桿轉(zhuǎn)動慣量，快速進(jìn)給達(dá)到40-60m/min以上，提高動態(tài)性能參數(shù)，配合直線光柵尺，有效提高了機(jī)床穩(wěn)定性及精度。所有以上結(jié)構(gòu)方式均允許工作臺尺寸設(shè)計得很大，可以滿足大型摸具、發(fā)動機(jī)殼等的加工需求。大型立式五軸聯(lián)動機(jī)床有廣闊的市場前景，其應(yīng)用將越來越廣泛，尤其在汽車、船舶、模具制造等領(lǐng)域。

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