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而在5軸加工中心的機(jī)械設(shè)計上,機(jī)床制造商始終堅持不懈地致力于開發(fā)出新的運(yùn)動模式,以滿足各種要求。綜合目前市場上各類五軸機(jī)床,雖然其機(jī)械結(jié)構(gòu)形式多種多樣,但是主要有以下幾種形式:
1. 兩個轉(zhuǎn)動坐標(biāo)直接控制刀具軸線的方向(雙擺頭形式)。
2. 兩個坐標(biāo)軸在刀具頂端,但是旋轉(zhuǎn)軸不與直線軸垂直(俯垂型擺頭式)。
3. 兩個轉(zhuǎn)動坐標(biāo)直接控制空間的旋轉(zhuǎn)(雙轉(zhuǎn)臺形式)。
4. 兩個坐標(biāo)軸在工作臺上,但是旋轉(zhuǎn)軸不與直線軸垂直(俯垂型工作臺式)。
5. 兩個轉(zhuǎn)動坐標(biāo)一個作用在刀具上,一個作用在工件上(一擺一轉(zhuǎn)形式)。
五軸,指x、y、z三個移動軸加任意兩個旋轉(zhuǎn)軸。相對于常見的三軸(x、y、z三個自由度)加工而言,五軸加工是指加工幾何形狀比較復(fù)雜的零件時,需要加工刀具能夠在五個自由度上進(jìn)行定位和連接。
假五軸是依靠后處理技術(shù),將機(jī)床第四軸和第五軸中心位置關(guān)系表明,來補(bǔ)償旋轉(zhuǎn)軸對直線軸坐標(biāo)的位移。其生成的CNC程序X、Y、Z不僅僅是編程趨近點,更是包含了X、Y、Z軸上必要的補(bǔ)償。這樣處理的結(jié)果不僅會導(dǎo)致加工精度不足,效率低下,所生成的程序不具有通用性,所需人力成本也很高。同時由于每臺機(jī)床的回轉(zhuǎn)參數(shù)不同,都要有對應(yīng)的后處理文件,對于生產(chǎn)也會造成極大的不便。
大家都知道是由于旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的變化導(dǎo)致了直線軸坐標(biāo)的偏移。那么分析旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)中心就顯得尤為重要。對于雙轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)機(jī)床,C軸也就是第5軸的控制點通常在機(jī)床工作臺面的回轉(zhuǎn)中心。而第4軸通常選擇第四軸軸線的中點作為控制點。數(shù)控系統(tǒng)為了實現(xiàn)五軸控制,需要知道第5軸控制點與第四軸控制點之間的關(guān)系。即初始狀態(tài)(機(jī)床A、C軸0位置),第四軸控制點為原點的第四軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下,第五軸控制點的位置向量[U,V,W]。同時還需要知道A、C軸軸線之間的距離。對于雙轉(zhuǎn)臺機(jī)床,舉例如下圖所示。
A 軸和 C 軸如與 XYZ 三直線軸實現(xiàn)聯(lián)動,就可加工出復(fù)雜的空間曲面,當(dāng)然這需要高i檔的數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)以及軟件的支持。這種設(shè)置方式的優(yōu)點是主軸的結(jié)構(gòu)比較簡單,主軸剛性非常好,制造成本比較低。
但一般工作臺不能設(shè)計太大,承重也較小,特別是當(dāng) A 軸回轉(zhuǎn)大于等于 90 度時,工件切削時會對工作臺帶來很大的承載力矩。
主軸前端是一個回轉(zhuǎn)頭,能自行環(huán)繞 Z 軸 360 度,成為 C 軸,回轉(zhuǎn)頭上還帶可環(huán)繞 X 軸旋轉(zhuǎn)的 A 軸,一般可達(dá) ±90 度以上,實現(xiàn)上述同樣的功能,這種設(shè)置方式的優(yōu)點是主軸加工非常靈活,工作臺也可以設(shè)計的非常大,客機(jī)龐大的機(jī)身、巨大的發(fā)動機(jī)殼都可以在這類加工中心上加工。
減少裝夾次數(shù),一次裝夾完成五面加工
如上圖可以看出五軸加工中心還可以減少基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換,提高加工精度。在實際加工中,只需一次裝夾,加工精度更容易得到保證。同時五軸加工中心由于過程鏈的縮短和設(shè)備數(shù)量的減少,工裝夾具數(shù)量、車間占地面積和設(shè)備維護(hù)費(fèi)用也隨之減少。這意味著您可以用更少的夾具,更少的廠房面積和維護(hù)費(fèi)用,來完成更高i效更高質(zhì)量的加工!