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五轴加工中心的主要分类和回转轴方式介绍

来源:米乐6m    发布时间:2023-12-03 16:19:58

  加工中心可分为立式、卧式;三轴、四周和五轴,他们的加工能力也大有区别,如三轴立式加工中心zui有效的加工面仅为工件的顶面,三轴卧式加工中心借助回转工作台,也只能完成工件的四面加工。目前的加工中心正朝着五轴控制的方向发展,工件一次装夹就可完成五面体的加工。如配置上五轴联动的数控系统,还可以对复杂的空间曲面进行高精度加工。

  立式五轴加工中心的回转轴有两种方式,一种是工作台回转轴,一种是主轴回转。

  工作台回转轴,是指设置在床身上的工作台可以环绕X轴回转,定义为A轴,A轴一般工作范围+30度至-120度。工作台的中间还设有一个回转台,在图示的位置上环绕Z轴回转,定义为C轴,C轴都是360度回转。这样通过A轴与C轴的组合,固定在工作台上的工件除了底面之外,其余的五个面都可以由立式主轴来加工。A轴和C轴zui小分度值一般为0.001度,这样又可以把工件细分成任意角度,加工出倾斜面、倾斜孔等。A轴和C轴如与XYZ三直线轴实现联动,就可加工出复杂的空间曲面,当然这需要的数控系统、伺服系统和软件的支持。这种设置方式的优点是主轴的结构最简单,主轴刚性非常好,制造成本比较低。但一般工作台不能设计太大,承重也较小,特别是当A轴回转不小于90度时,工件切削时会对工作台带来非常大的承载力矩。

  主轴前端是一个回转头,能自行环绕Z轴360度,成为C轴,回转头上还带可环绕X轴旋转的A轴,一般可达90度以上,实现上述同样的功能。这种设置方式的优点是主轴加工非常灵活,工作台也可以设计的非常大,客机庞大的机身、巨大的发动机壳都可以在这类加工中心上加工。这种设计还有一大优点:我们在使用球面铣刀加工曲面时,当刀具中心线垂直于加工面时,由于球面铣刀的顶点线速度为零,顶点切出的工件表面上的质量会很差,采用主轴回转的设计,令主轴相对工件转过一个角度,使球面铣刀避开顶点切削,保证有一定的线速度,可提高表面加工质量。这种结构非常受模具高精度曲面加工的欢迎,这是工作台回转式加工中心难以做到的。为了达到回转的高精度,的回转轴还配置了圆光栅尺反馈,分度精度都在几秒以内,当然这类主轴的回转结构很复杂,制造成本也较高。

  主轴回转,其主轴重力向下,轴承高速空运转的径向受力是均等的,回转特性很好,因此可提高转速,一般高速可达1,2000r/min以上,实用的zui高转速已达到4,0000转。主轴系统都配有循环冷却装置,循环冷却油带走高速回转产生的热量,通过制冷器降到合适的温度,再流回主轴系统。X、Y、Z三直线轴也可采用直线光栅尺反馈,双向定位精度在微米级以内。由于快速进给达到40~60m/min以上,X、Y、Z轴的滚珠丝杠大多采用中心式冷却,同主轴系统一样,由经过制冷的循环油流过滚珠丝杠的中心,带走热量。

  卧式五轴加工中心的回转轴也有两种方式,一种是卧式主轴摆动作为一个回转轴,再加上工作台的一个回转轴,实现五轴联动加工。这种设置方式简便灵活,如需要主轴立、卧转换,工作台只需分度定位,即可简单地配置为立、卧转换的三轴加工中心。由主轴立、卧转换配合工作台分度,对工件实现五面体加工,制造成本降低,又很实用。也可对工作台设置数控轴,zui小分度值0.001度,但不作联动,成为立、卧转换的四轴加工中心,适应不一样加工要求,价格很具有竞争力。

  另一种为传统的工作台回转轴,设置在床身上的工作台A轴一般工作范围+20度至-100度。工作台的中间也设有一个回转台 B轴,B轴可双向360度回转。这种卧式五轴加工中心的联动特性比*种方式好,常用于加工大型叶轮的复杂曲面。回转轴也可配置圆光栅尺反馈,分度精度达到几秒,当然这种回转轴结构很复杂,价格也昂贵。

  过去五轴加工中心多为德国、美国、日本、意大利制造,令人欣喜的是国内也生产除出了五轴加工中心。如济南二机床集团公司展出的龙门式五轴联动加工中心,工作台长6m,宽2m,采用立式主轴回转,A轴转角100度,C轴转角200度,这个庞然大物吸引了许多参观者,它标志着中国数字控制机床工业达到了*水平。

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