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五軸聯(lián)動數(shù)控機床 我有新說法
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五軸聯(lián)動數(shù)控機床是一種科技含量高、精密度高專門用于加工復(fù)雜曲面的機床,這種機床系統(tǒng)對一個國家的航空、航天、軍事、科研、精密器械、高精醫(yī)療設(shè)備等等行業(yè)有著舉足輕重的影響力。 目前,五軸聯(lián)動數(shù)控機床系統(tǒng)是解決葉輪、葉片、船用螺旋槳、重型發(fā)電機轉(zhuǎn)子、汽輪機轉(zhuǎn)子、大型柴油機曲軸等等加工的手段。

1簡介


裝備制造業(yè)是一國工業(yè)之基石,它為新技術(shù)、新產(chǎn)品的開發(fā)和現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)提供重要的手段,是*的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。即使是發(fā)達工業(yè)化國家,也無不高度重視。隨著我國國民經(jīng)濟迅速發(fā)展和國防建設(shè)的 需要,對的數(shù)控機床提出了迫切的大量需求。機床是一個國家制造業(yè)水平的象征。而代表機床制造業(yè)高境界的是五軸聯(lián)動數(shù)控機床系統(tǒng),從某種意義上說,它反映了一個國家的工業(yè)發(fā)展水平狀況。長期以來,以美國為首的西方工業(yè)發(fā)達國家,一直把五軸聯(lián)動數(shù)控機床系統(tǒng)作為重要的戰(zhàn)略物資,實行出口許可證制度。特別是冷戰(zhàn)時期,對中國、前蘇聯(lián)等社會主義陣營實行封鎖禁運。愛好軍事的朋友可能知道的“東芝事件”:上世紀末,日本東芝公司賣給前蘇聯(lián)幾臺五軸聯(lián)動的數(shù)控銑床,結(jié)果讓前蘇聯(lián)用于制造潛艇的推進螺旋槳,上了幾個檔次,使美國間諜船的聲納監(jiān)聽不到潛艇的聲音了,所以美國以東芝公司違反了戰(zhàn)略物資禁運政策,要懲處東芝公司。

2分類


有搖籃式、立式、臥式、NC工作臺+NC分度頭、NC工作臺+90°B軸、NC工作臺+45°B軸、NC工作臺+、A軸、二軸NC 主軸等。
(1)雙擺頭形式(+A ,+C)
(2)俯垂型擺頭式(+B ,+C 刀具)
(3)雙轉(zhuǎn)臺形式(NC工作臺)
(4)俯垂型工作臺式(+B ,+CNC工作臺)
(5)一擺一轉(zhuǎn)形式(+A ,NC工作臺)

3加工中心


五軸聯(lián)動加工中心有率、高精度的特點,工件一次裝夾就可完成五面體的加工。若配以五軸聯(lián)動的數(shù)控系統(tǒng),還可以對復(fù)雜的空間曲面進行高精度加工,更能夠適應(yīng)像汽車零部件、飛機結(jié)構(gòu)件等現(xiàn)代模具的加工。立式五軸加工中心的回轉(zhuǎn)軸有兩種方式,一種是工作臺回轉(zhuǎn)軸,設(shè)置在床身上的工作臺可以環(huán)繞X軸回轉(zhuǎn),定義為A軸,A軸一般工作范圍+30度至-120度。工作臺的中間還設(shè)有一個回轉(zhuǎn)臺,在圖示的位置上環(huán)繞Z軸回轉(zhuǎn),定義為C軸,C軸都是360度回轉(zhuǎn)。這樣通過A軸與C軸的組合,固定在工作臺上的工件除了底面之 外,其余的五個面都可以由立式主軸進行加工。A軸和C軸小分度值一般為0.001度,這樣又可以把工件細分成任意角度,加工出傾斜面、傾斜孔等。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,當然這需要的數(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。 另一種是依靠立式主軸頭的回轉(zhuǎn)。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)頭上還有帶可環(huán)繞X軸旋轉(zhuǎn)的A軸,一般可達±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,客機龐大的機身、巨大的發(fā)動機殼都可以在這類加工中心上加工。這種設(shè)計還有一大優(yōu)點:我們在使用球面銑刀加工曲面時,當?shù)毒咧行木€垂直于加工面時,由于球面銑刀的頂點線速度為零,頂點切出的工件表面質(zhì)量會很差,采用主軸回轉(zhuǎn)的設(shè)計,令主軸相對工件轉(zhuǎn)過一個角度,使球面銑刀避開頂點切削,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)非常受模具高精度曲面加工的歡迎,這是工作臺回轉(zhuǎn)式加工中心難以做到的。為了達到回轉(zhuǎn)的高精度,的回轉(zhuǎn)軸還配置了圓光柵尺反饋,分度精度都在幾秒以內(nèi),當然這類主軸的回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,制造成本也較高。

4發(fā)展現(xiàn)狀


國外五軸聯(lián)動數(shù)控機床是為適應(yīng)多面體和曲面零件加工而出現(xiàn)的。隨著機床復(fù)合化技術(shù)的新發(fā)展,在數(shù)控車床的基礎(chǔ)上,又很快生產(chǎn)出了能進行銑削加工的車銑中心。五軸聯(lián)動數(shù)控機床的加工效率相當于兩臺三軸機床,有時甚至可以*省去某些大型自動化生產(chǎn)線的投資,大大節(jié)約了占地空間和工作在不同制造單元之間的周轉(zhuǎn)運輸時間及費用。市場的需求推動了我國五軸聯(lián)動數(shù)控機床的發(fā)展,CIMT99 展覽會上國產(chǎn)五軸聯(lián)動數(shù)控機床次登上機床市場的舞臺。自江蘇多棱數(shù)控機床股份有限公司展出臺五軸聯(lián)動龍門加工中心以來,北京機電研究院、北京機床廠、桂林機床股份有限公司、濟南二機床集團有限公司等企業(yè)也相繼開發(fā)出五軸聯(lián)動數(shù)控機床。


當前,國產(chǎn)五軸聯(lián)動數(shù)控機床在品種上已經(jīng)擁有立式、臥式、龍門式和落地式的加工中心,適應(yīng)不同大小尺寸的雜零件加工,加上五軸聯(lián)動銑床和大型鏜銑床以及車銑中心等的開發(fā),基本涵蓋了國內(nèi)市場的需求。精度上,北京機床研究所的高精度加工中心、寧江機械集團股份有限公司的NJ25HMC40 臥式加工中心和交大昆機科技股份有限公司的TH61160 臥式鏜銑加工中心都具有較高的精度,可與發(fā)達國家的產(chǎn)品相媲美。在產(chǎn)品市場銷售上,江蘇多棱、濟南二機床、北京機電研究院、寧江機床、桂林機床、北京一機床等企業(yè)的產(chǎn)品已獲得國內(nèi)市場的認同。


2013年7月31日上午由大連科德制造的高精度五軸立式機床,啟運出口德國。工信部裝備司副司長王衛(wèi)明表示:“這一數(shù)控機床銷往西方發(fā)達國家,是中國機床制造行業(yè)的重要里程碑。”

5優(yōu)勢


大家普遍認為,五軸聯(lián)動數(shù)控機床系統(tǒng)是解決葉輪、葉片、船用螺旋槳、重型發(fā)電機轉(zhuǎn)子、汽輪機轉(zhuǎn)子、大型柴油機曲軸等等加工的手段。它是 一種科技含量高、精密度高專門用于加工復(fù)雜曲面的機床,該機床系統(tǒng)對一個國家的航空、航天、軍事、科研、精密器械、高精醫(yī)療設(shè)備等等行業(yè)有著舉足輕重的影 響力。


五軸聯(lián)動機床的使用,讓工件的裝夾變得容易。加工時無需特殊夾具,降低了夾具的成本,避免了多次裝夾,提高模具加工精度。采用五軸技術(shù)加工 模具可以減少夾具的使用數(shù)量。另外,由于五軸聯(lián)動機床可在加工中省去許多特殊刀具,所以降低了刀具成本。五軸聯(lián)動機床在加工中能增加刀具的有效切削刃長 度,減小切削力,提高刀具使用壽命,降低成本。采用五軸聯(lián)動機床加工模具可以很快的完成模具加工,交貨快,更好的保證模具的加工質(zhì)量,使模具加工變得更加 容易,并且使模具修改變得容易。在傳統(tǒng)的模具加工中,一般用立式加工中心來完成工件的銑削加工。隨著模具制造技術(shù)的不斷發(fā)展,立式加工中心本身的一些弱點 表現(xiàn)得越來越明顯。現(xiàn)代模具加工普遍使用球頭銑刀來加工,球頭銑刀在模具加工中帶來好處非常明顯,但是如果用立式加工中心的話,其底面的線速度為零,這樣 底面的光潔度就很差,如果使用四、五軸聯(lián)動機床加工技術(shù)加工模具,可以克服上述不足。

6發(fā)展趨勢


1、首先是采用直線電機驅(qū)動技術(shù)。經(jīng)過十幾年的發(fā)展,直線電機技術(shù)已經(jīng)非常成熟。直線電機剛開發(fā)出來易受干擾和產(chǎn)熱量大的問題已經(jīng)得到解 決,而直線電機的定位技術(shù),既在高速移動中快速停止,也有部分機床廠家采用阻尼技術(shù)給予解決。直線電機的優(yōu)點是直線驅(qū)動、無傳動鏈、無磨損、無反向間隙, 所以能達到佳的定位精度。直線電機具有較高的動態(tài)性,加速度可超過2g。采用直線電機驅(qū)動還具有可靠性高、免維護等特點。


2、其次是采用雙驅(qū)動技術(shù)。對于較寬工作臺或龍門架型式,如果采用中間驅(qū)動,實際無法保證驅(qū)動力在中心,容易造成傾斜,使得動態(tài)性能較差。 使用雙驅(qū)動,雙光柵尺,一個驅(qū)動模塊,就能使動態(tài)性能非常。一個驅(qū)動指令,雙驅(qū)同時工作,光柵尺來檢測兩點是否平衡,如果不平衡則通過不同指令使其達 到平衡。當然,五軸聯(lián)動機床技術(shù)的發(fā)展還遠遠不止這些,許多技術(shù)在德馬吉的機床產(chǎn)品中都將會體現(xiàn)出來。

參考資料

參考資料編輯區(qū)域


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