五轴加工中心介绍及其和三轴、四轴的区别
立式加工中心(三轴)有效的加工面仅为工件的顶面,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加工。
立式五轴加工中心
工作台回转的立式五轴加工中心这类加工中心的回转轴有两种方式,一种是工作台回转轴。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进行加工。A轴和C轴小分度值一般为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、伺服系统以及软件的支持。这种设置方式的优点是主轴的结构比较简单,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轴回转大于等于90度时,工件切削时会对工作台带来很大的承载力矩。
主轴回转的立式五轴加工中心
另一种是依靠立式主轴头的回转,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、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,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,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比较复杂,制造成本也较高。
立式加工中心的主轴重力向下,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
角±100度,C轴转角±200度,这个庞然大物吸引了许多参观者,它标志着中国数控机床工业达到了水平。上海第三机床厂、第四机床厂制造的立卧加工中心,工作台630mm2,采用高速内冷电主轴,主轴可立、卧转换,工作台可以360度等分,类似于上述简单配置为立、卧转换的三轴加工中心,可对工件实现五面体加工,尽管还没有配置五轴,也非常实用。
加工中心的发展与未来
现在加工中心逐渐成为机械加工业中主要的设备,它加工范围广,使用量大。近年来在品种、性能、功能方面有很大的发展。品种:有新型的立、卧五轴联动加工中心,可用于航空、航天零件加工;有用于模具加工的加工中心,集成三维CAD/CAM对模具复杂的曲面超精加工;有适用于汽车、摩托车大批量零件加工的高速加工中心,生产且具备柔性化。性能:普遍采用了万转以上的电主轴,高可达6~10万转;直线电机的应用使机床加速度达到了3-5g;执行ISO/VDI检测标准,促使制造商提高加工中心的双向定位精度。功能:糅合了激光加工的复合功能,结构上适合于组成模块式制造单元(FMC)和柔性生产线(FMS),并具有机电、通讯一体化功能。
一步的机床制造商2010年构想的“加工中心”,它将是型的设备,可用于车、铣、磨、激光加工等,现在都已经全部实现,成为真正意义上的加工中心。全自动地从材料送进,到成品产出,粗精加工、淬硬处理、超精加工,自动检测、自动校正,将无所不能。设备将重视环保、节能,呈现出绿色制造业的标志。21世纪时代特征的IT功能是不可少的,设备将通过网络与外界交换信息,获得新的技术成果,人类的智慧将在高科技产品加工中心上得到充分的展现。
济南格特机械研发生产的五轴加工中心,已经能够完全实现了人们构想的加工中心的功能。目前可以适用在以下行业。
<1>三维立体件加工行业:玻璃钢修边、树脂件加工及其他固体碳化件立体加工。
<2>教学实验行业,椅子等需要三维加工的家具及其他产品。
<2>模具行业:铸造、汽车、陶瓷卫浴洁具、轮船、游艇、航天化工、风力发电、轨道交通、工艺品。
格特五轴加工中心的整机特性
(1)采用五轴五联动控制系统,带RTCP功能(真正五轴插补)适合三维立体造型的曲面加工。特的硬件平台模块化设计,功能强大。
(2)自动换刀系统设计,大大提高工作效率。
(3)集合深浮雕、钻孔、锯割、磨边、倒角、铣底、镂空、抛光等工序与一体。
(4)机身整体焊接,全数控加工,机器精度。
(5)机器结构合理,各部件均采用国际品牌。的加工性能,的可靠性,功能强大,便于维护。