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2017年5月19日

五軸聯(lián)動(dòng)加工中心的結(jié)構(gòu) - 加工中心

五軸聯(lián)動(dòng)精工加工中心的結(jié)構(gòu) 五軸聯(lián)動(dòng)加工中心大多是“3+2”的結(jié)構(gòu)，即X,Y,Z三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)軸加上分別國(guó)繞X YZ軸旋轉(zhuǎn)的A，B，C三個(gè)旋轉(zhuǎn)軸中的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸組成。這樣，從大的方面分類，就有X，Y，Z，A，B；X，Y，Z，A，C；X，Y，Z，B，C三種形式。根據(jù)二個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的組合形式不同來(lái)劃分，大體上有雙轉(zhuǎn)臺(tái)式、轉(zhuǎn)臺(tái)加擺頭式和雙擺頭式三種形式。這三種結(jié)構(gòu)形式由于物理上的原因，分別決定了五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的規(guī)格大小和加工對(duì)象的范圍。1.雙轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床如圖1所示，為A軸+C軸的雙轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)。設(shè)置在床身上的工作臺(tái)可以圍繞X軸回轉(zhuǎn)，定義為A軸，A軸一般工作范圍+30°至一120°。工作臺(tái)的中間還沒(méi)有一個(gè)回轉(zhuǎn)臺(tái)繞Z軸旋轉(zhuǎn)，定義為C軸，C軸一般能進(jìn)行360°回轉(zhuǎn)。這樣通過(guò)A軸與C軸的組合，固定在工作臺(tái)上的工件除了底面之外，其余的五個(gè)面部可以由立式主軸進(jìn)行加工。A軸和C軸最小分度值一般為0.001°，這樣又可以招工件細(xì)分成任意角度，加工出傾斜面、顧斜孔等。A軸和C軸如與X、Y、Z三個(gè)直線軸實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，就可加工出復(fù)雜的空間曲面，當(dāng)然這需要高檔的精工系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)以及軟件的支持。這種設(shè)置方式的優(yōu)點(diǎn)是主軸的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，主軸剛性非常好，制造成本比較低。但一般工作臺(tái)不能設(shè)計(jì)太大，承重也較小，特別是當(dāng)A軸回轉(zhuǎn)大干等于90°時(shí)，工件切削時(shí)會(huì)對(duì)工作臺(tái)帶來(lái)很大的承裁力矩。圖1.雙轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床2.轉(zhuǎn)臺(tái)加擺頭式結(jié)構(gòu)的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床如圖2所示，由于轉(zhuǎn)臺(tái)可以是A軸、B軸或C軸，擺頭也是一樣，可以分別是A軸、B軸或C軸，所以轉(zhuǎn)臺(tái)加上擺頭式結(jié)構(gòu)的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床可以有各種不同的組合，以適應(yīng)不同的加工對(duì)象。這種設(shè)置方式的優(yōu)點(diǎn)是主軸加工非常靈活，工作臺(tái)也可以設(shè)計(jì)得非常大。客機(jī)龐大的機(jī)身、巨大的發(fā)動(dòng)機(jī)殼部可以在這類加工中心上加工。這種設(shè)計(jì)還有一大優(yōu)點(diǎn)：在使用球面銑刀加工曲面時(shí)，當(dāng)?shù)毒咧行腻X垂直于加工面時(shí)，由于球面銑刀的頂點(diǎn)線速度為零，頂點(diǎn)切出的工件表面質(zhì)量會(huì)很差，采用主軸回轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)，令主軸相對(duì)工件轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，使球面銑刀避開(kāi)頂點(diǎn)切削，保證有一定的線速度，可提高表面加工質(zhì)量。這種結(jié)構(gòu)非常適合模具高精度曲面加工，同時(shí)也是工作臺(tái)回轉(zhuǎn)式加工中心難以做到的。為了達(dá)到回轉(zhuǎn)的高精度。高檔的回轉(zhuǎn)軸還配置了圓光柵尺反饋，分度桔度都在幾秒以內(nèi)，當(dāng)然這類主軸的回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造成本也較高。圖2.轉(zhuǎn)臺(tái)加擺頭式（C軸+B軸）五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床3.雙擺頭式結(jié)構(gòu)的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床如圖3所示，由于結(jié)構(gòu)本身的原因擺頭中間一般有一個(gè)帶有松拉刀結(jié)構(gòu)的電主軸，所以雙擺頭自身的尺寸不容易做小，一般在400一500mm，加上雙擺頭活動(dòng)范圍的需要，所以雙擺頭結(jié)構(gòu)的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的加工范圍不宜太小，而是越大越好，一般為龍門式或動(dòng)梁龍門式，龍門的寬度在2000一3000mm以上為好。圖3.雙擺頭式結(jié)構(gòu)的五軸聯(lián)動(dòng)加工中心目前較先進(jìn)的雙擺頭式五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的擺頭結(jié)構(gòu)一般采用“零傳動(dòng)”技術(shù)的扭矩電動(dòng)機(jī)，“零傳動(dòng)”技術(shù)在旋轉(zhuǎn)軸中的應(yīng)用是解決其傳動(dòng)鏈剛性和精度的最理想的技術(shù)路線。隨著技術(shù)的發(fā)屁，扭短電動(dòng)機(jī)的制造成本大大下降，市場(chǎng)價(jià)格也隨之下降，這一進(jìn)程將促使五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的制造技術(shù)大大地前進(jìn)一步。