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五轴联动数控机床的种类及优势

供稿:中国工控网 2018/6/20 9:19:15

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五轴联动数控机床的种类

  五轴机床是在(5 Axis Machining),在原有三轴的加工中心发展而来。根据根据ISO的规定,在描述数控机床的运动时,采用右手直角坐标系;其中平行于主轴的坐标轴定义为z轴,绕x、y、z轴的旋转坐标分别为A、B、C。各坐标轴的运动可由工作台,也可以由刀具的运动来实现,但方向均以刀具相对于工件的运动方向来定义。通常五轴联动是指x、y、z、A、B、C中任意5个坐标的线性插补运动。换言之,五轴,指x、y、z三个移动轴加任意两个旋转轴。五轴依据联动轴摆动机构不同,有以下几种分类。

  1、 工作台摇篮式

  基于传统三轴加工中心的基础,加上摇篮式工作台,工件进行摆动,变成3+2式的五轴联动加工中心。联动轴为X/Y/Z/A/C,Y轴方向B轴不旋转。

  2、 立式主轴双摆头

  在摆头中间一般有一个带有松拉刀结构的电主轴,所以双摆头自身的尺寸不容易做小,加上双摆头活动范围的需要,所以双摆头结构的五轴联动机床的加工范围不宜太小,而是越大越好,一般为龙门式或动梁龙门式。联动轴为X/Y/Z/A/C,Y轴方向B轴不旋转。

  3、卧式主轴双摆头

  在基于卧式加工中心结构的双摆头五轴联动。联动轴为X/Y/Z/B/C,X轴方向A轴不旋转。

  4、 工作台摆动式

  在直驱电机成熟后,五轴联动的结构也有了很大的改善。整个工作台可以进行双摆动。目前C轴直驱能达到一定转速,达到车削的效果。联动轴为X/Y/Z/B/C,X轴方向A轴不旋转。

  5、 工作台主轴摆动

  依据摆动机构的演变,工作台和主轴分别摆动,构成两者的结合。联动轴为X/Y/Z/A/C,Y轴方向B轴不旋转。

  五轴的应用与发展

  五轴由于设备价格高昂,多半应用与复杂且附加值高的零件,以航空、军事领域尤为重要。

  作为制造业数控领域皇冠上的明珠,各大国外系统厂家发那科、西门子、三菱、海德汉自然不在话下,同时各大国产数控系统的五轴联动技术也都在发展成熟。无论广州数控、华中数控、凯恩帝、沈阳I5等等都在不断试制完善中,至于国产五轴为何还不能有量的突破,归结还是因为市场需求量的不足。加之五轴机床结构复杂,系统占其成本比重小,国产系统优势不明显。未来国产系统在五轴上的突破还有很长的路要走。下面展示一下国产五轴联动技术在加工领域的展示。

  增材制造即俗称的3D打印技术,近年来在金属3D打印有了一定的突破,但还不能根本代替五轴联动加工。增材还解决不了材料内部的应力和材料外部的粗糙度等问题。在国产大飞机升天的欢呼雀跃下,我们还应该清醒的认识到,我们主要的国产在飞机壳,内部核心特别是发动机还依赖进口。发动机叶轮的加工离不开五轴技术的成熟,国产五轴的发展之路还任重道远。

五轴联动数控机床的优势

  可一次性完成零件的五面加工,减小重复装夹次数,提高加工精度,节约时间。

  对于复杂零件多次装夹需要重新寻找基准坐标,会影响加工的定位精度。用五轴联动机床一次定位后能完成全部加工。高效并高精完成复杂零件的一次加工。

  可完成空间曲面的加工,减小对设计、加工工艺的限制,提高产品的整体性能。

  特别是对叶轮等复杂曲面,由于三轴设备刀具会与零件干涉。而使用五轴联动机床就能很好的避免。

  利用刀轴可控性,让刀具的侧刃切削,提高效率及表面质量,延长了刀具寿命。

  五轴机床可以灵活的调整刀具与工件的角度,五轴机床可以采用刀具侧刃切削,加工效率更高。同时减少刀具的磨损。

  在模加工中可对深腔,深槽进行加工,节约加工成本具。

  缩短新产品研发周期。

  对于试制的零件不适合大批量分工艺批量加工,用五轴机床能大幅缩短产品试制时画的时间。

审核编辑(王静)
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