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太強(qiáng)了,權(quán)威解讀:張曙教授談五軸加工機(jī)床現(xiàn)狀和趨勢

發(fā)布日期:2021-11-30 內(nèi)容來源于:http://m.jymyanjing.com/

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隨著航空航天、模具和汽車等工業(yè)的發(fā)展,產(chǎn)品零件的結(jié)構(gòu)和形狀越來越復(fù)雜,精度要求越來越高,對五軸加工機(jī)床的需求日益增長。五軸加工機(jī)床是指具有3個數(shù)控直線移動軸和2個數(shù)控回轉(zhuǎn)軸的機(jī)床。五軸加工機(jī)床的配置多種多樣,配置各異。從運(yùn)動設(shè)計的角度,假定傳動鏈從工件開始到刀具,直線運(yùn)動以L表示,回轉(zhuǎn)運(yùn)動以R表示,具有3個移動軸和2個回轉(zhuǎn)軸的五軸加工中心的運(yùn)動組合共有7種:RRLLL、LRRLL、LLRRL、LLLRR、RLRLL、RLLRL和RLLLR。其中最常見的運(yùn)動組合有3種:LLLRR、RRLLL和RLLLR。這3種運(yùn)動組合及其典型結(jié)構(gòu)配置如圖1所示。

礦物鑄件,大理石礦物鑄件,礦物復(fù)合材料,Mineral Casting


圖1 五軸加工機(jī)床的運(yùn)動組合和配置形式



圖1a所示是動梁式龍門加工中心,其運(yùn)動組合為LLLRR。工件安裝在固定工作臺上不動,大理石礦物鑄件橫梁在左右兩側(cè)立柱頂部的滑座上移動(Y軸),主軸滑座沿橫梁運(yùn)動(X軸),主軸滑枕上下移動(Z軸),雙擺銑頭作A軸和C軸偏轉(zhuǎn)。


圖1b是立式加工中心,其運(yùn)動組合為RRLLL。工件固定在A軸和C軸雙擺工作臺上,橫梁沿左右兩側(cè)立柱移動(X軸),主軸滑座沿Y軸移動,主軸滑枕沿Z軸上下移動。


圖1c也是立式加工中心,但其運(yùn)動組合為RLLLR。工件固定在C軸回轉(zhuǎn)工作臺上,大理石礦物鑄件工作臺沿X軸移動。主軸滑座沿Y軸和Z軸移動,萬能銑頭可作B軸回轉(zhuǎn)。




每種運(yùn)動組合可有不同的結(jié)構(gòu)配置方案。例如,動梁龍門式機(jī)床和動柱龍門式機(jī)床都屬于LLLRR運(yùn)動組合,車銑復(fù)合加工和銑車復(fù)合加工大多屬于RLLLR運(yùn)動組合,而RRLLL運(yùn)動組合可包括A/C軸和B/C軸雙擺工作臺。



具有雙擺工作臺的4種不同工作臺布局的五軸加工中心如圖2所示。



圖2 不同雙擺工作臺布局的五軸加工機(jī)床



綜上所述,隨著應(yīng)用領(lǐng)域、加工零件的形狀、尺寸和精度要求不同,五軸加工機(jī)床具有多種多樣的結(jié)構(gòu)和配置方案。



典型案例分析


1. 哈默C52加工中心


德國哈默(Hermle)公司的C52加工中心是搖籃式雙擺工作臺五軸加工機(jī)床,大理石礦物鑄件適用于航空航天、模具制造、能源和半導(dǎo)體工業(yè),其外觀和主要技術(shù)規(guī)格如圖3所示。



圖3 哈默C52加工中心




從圖中可見,搖籃式雙擺工作臺采用縱向布局,回轉(zhuǎn)工作臺直徑為f1 000mm,由力矩電動機(jī)直接驅(qū)動,結(jié)構(gòu)緊湊,最高轉(zhuǎn)速為500r/min。搖籃采用伺服電動機(jī)和無背隙齒輪傳動,擺動范圍為+100°/-130°,可以進(jìn)行五軸聯(lián)動的立/臥式車削加工或五軸聯(lián)動銑削加工和5面銑削加工。車削時工作臺最大載荷為1 000kg,銑削時工作臺最大載荷為2 000kg,可以從機(jī)床上方裝卸較重的大型工件。




為了提高機(jī)床的動態(tài)性能,哈默公司研發(fā)了獨特的總體結(jié)構(gòu)配置:移動部件輕量化。框架式主軸十字滑座在高臺式床身的頂部,完成X-Y方向移動,主軸滑枕作Z軸垂直方向移動,采用盤式刀庫,如圖4所示。


圖4 哈默C52加工中心的總體結(jié)構(gòu)配置


1.線性導(dǎo)軌 2.刀庫 3.滾珠絲杠 4.伺服驅(qū)動 5.雙擺工作臺



從圖中可見,主軸下層滑座由安裝在床身左右兩側(cè)壁上的伺服電動機(jī)和滾珠絲杠沿3根線性導(dǎo)軌移動,以實現(xiàn)重心驅(qū)動,避免移動過程的偏斜,提高了機(jī)床的工作精度。



加工中心在車銑復(fù)合加工時采用海德漢640數(shù)控系統(tǒng),包括提高動態(tài)效率的主動顫振控制、自適應(yīng)進(jìn)給控制和提高動態(tài)加工精度的主動振動阻尼、載荷自適應(yīng)控制等智能模塊。



2. 西田YMC430-II精密加工中心


日本西田(Yasda)公司的YMC430-II精密加工中心主要用于加工微小的高精度零件,大理石礦物鑄件在結(jié)構(gòu)設(shè)計上特別注意提高剛度和減少熱變形的影響,其總體結(jié)構(gòu)配置如圖5所示。


相關(guān)標(biāo)簽: 礦物鑄件 大理石礦物鑄件 礦物復(fù)合材料 Mineral Casting

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