三軸、四軸,、五軸加工中心,、臥加
三軸、四軸,、五軸加工中心,、臥式加工中心的區(qū)別。 五軸加工中心,、四軸,、三軸加工中心區(qū)別、 立式加工中心（三軸）最有效的加工面僅為工件的頂面，臥式加工中心借助回轉工作臺,，也只能完成工件的四面加工,。目前高檔的加工中心正朝著五軸控制的方向發(fā)展，工件一次裝夾就可完成五面體的加工,。如配置上五軸聯(lián)動的高檔精工系統(tǒng),，還可以對復雜的空間曲面進行高精度加工。 立式五軸加工中心 這類加工中心的回轉軸有兩種方式,，一種是工作臺回轉軸,。設置在床身上的工作臺可以環(huán)繞X軸回轉，定義為A軸,，A軸一般工作范圍+30度至-120度,。工作臺的中間還設有一個回轉臺，在圖示的位置上環(huán)繞Z軸回轉,，定義為C軸,，C軸都是360度回轉。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軸最小分度值一般為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,，就可加工出復雜的空間曲面，當然這需要高檔的精工系統(tǒng),、伺服系統(tǒng)以及軟件的支持,。這種設置方式的優(yōu)點是主軸的結構比較簡單，主軸剛性非常好,，制造成本比較低,。但一般工作臺不能設計太大，承重也較小,，特別是當A軸回轉大于等于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（圖）,。主軸前端是一個回轉頭,，能自行環(huán)繞Z軸360度，成為C軸,，回轉頭上還帶可環(huán)繞X軸旋轉的A軸,，一般可達±90度以上,，實現(xiàn)上述同樣的功能。這種設置方式的優(yōu)點是主軸加工非常靈活,，工作臺也可以設計的非常大,，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量會很差,，采用主軸回轉的設計，令主軸相對工件轉過一個角度,，使球面銑刀避開頂點切削,，保證有一定的線速度，可提高表面加工質量,。這種結構非常受模具高精度曲面加工的歡迎,，這是工作臺回轉式加工中心難以做到的。為了達到回轉的高精度,，高檔的回轉軸還配置了圓光柵尺反饋,，分度精度都在幾秒以內，當然這類主軸的回轉結構比較復雜,，制造成本也較高,。 主軸回轉的立式五軸加工中心 立式加工中心的主軸重力向下，軸承高速空運轉的徑向受力是均等的,，回轉特性很好,，因此可提高轉速，一般高速可達1,2000r/min以上,，實用的最高轉速已達到4,0000轉,。主軸系統(tǒng)都配有循環(huán)冷卻裝置,，循環(huán)冷卻油帶走高速回轉產(chǎn)生的熱量,，通過制冷器降到合適的溫度，再流回主軸系統(tǒng),。X,、Y、Z三直線軸也可采用直線光柵尺反饋,，雙向定位精度在微米級以內,。由于快速進給達到40～ 60m/min以上，X,、Y,、Z軸的滾珠絲杠大多采用中心式冷卻，同主軸系統(tǒng)一樣，由經(jīng)過制冷的循環(huán)油流過滾珠絲杠的中心,，帶走熱量,。 臥式五軸加工中心 此類加工中心的回轉軸也有兩種方式，一種是臥式主軸擺動作為一個回轉軸,，再加上工作臺的一個回轉軸,，實現(xiàn)五軸聯(lián)動加工。這種設置方式簡便靈活,，如需要主軸立,、臥轉換，工作臺只需分度定位,，即可簡單地配置為立,、臥轉換的三軸加工中心。由主軸立,、臥轉換配合工作臺分度,，對工件實現(xiàn)五面體加工，制造成本降低,，又非常實用,。也可對工作臺設置精工軸，最小分度值0.001度,，但不作聯(lián)動,，成為立、臥轉換的四軸加工中心,，適應不同加工要求,，價格非常具有競爭力。 另一種為傳統(tǒng)的工作臺回轉軸,，設置在床身上的工作臺A軸一般工作范圍+20度至-100度,。工作臺的中間也設有一個回轉臺 B軸，B軸可雙向360度回轉,。這種臥式五軸加工中心的聯(lián)動特性比第一種方式好,，常用于加工大型葉輪的復雜曲面?；剞D軸也可配置圓光柵尺反饋,，分度精度達到幾秒，當然這種回轉軸結構比較復雜,，價格也昂貴,。 目前臥式加工中心工作臺可以做到大于1.25m2，對第一種五軸設置方式?jīng)]有什么影響,。但是第二種五軸設置方式比較困難,，因為1.25m2的工作臺做A軸的回轉,，還要與工作臺中間的B軸回轉臺聯(lián)動確實勉為其難。臥式加工中心的主軸轉速一般在10,000rpm以上,，由于臥式設置的主軸在徑向有自重力,，軸承高速空運轉時徑向受力不均等，加上還要采用較大的BT50刀柄,，一般最高可達20,000rpm,。臥式加工中心快速進給達到30～60m/min以上，主軸電機功率22-40KW以上,，刀庫容量按需要可從40把增加到160把,，加工能力遠遠超過一般立式加工中心，是重型機械加工的******,。 加工中心大多可設計成雙工作臺交換,，當一個工作臺在加工區(qū)內運行，另一工作臺則在加工區(qū)外更換工件,，為下一個工件的加工做準備,，工作臺交換的時間視工作臺大小，從幾秒到幾十秒即可完成,。最新設計的加工中心考慮到結構上要適合組成模塊式制造單元（FMC）和柔性生產(chǎn)線（FMS）,，模塊式制造單元一般至少有兩臺加工中心和四個交換工作臺組成，加工中心全部并排放置,，交換工作臺在機床前一字形排開,，交換工作臺多的可以排成兩行、甚至雙層設計,。兩邊各有一個工位作為上下工件的位置,，其余工位上的交換工作臺安裝著工件等待加工,，有一輛小車會按照系統(tǒng)指令,，把裝著工件的交換工作臺送進加工中心,，或從加工中心上取出完成加工的交換工作臺,，送到下一個工位或直接送到下料工位，完成整個加工操作,。柔性生產(chǎn)線除了小車,、交換工作臺之外,，還有統(tǒng)一的刀具庫,，一般會有幾百把刀具,，在系統(tǒng)中存入刀具的身份編碼信息,，再通過刀具輸送系統(tǒng)送進加工中心，并把用完的刀具取回,，柔性生產(chǎn)線往往還需要一臺FMS的控制器來指揮運行,。 過去五軸加工中心多為德國,、美國,、日本,、意大利制造,，令人欣喜的是今年3月在上海舉行的“中國精工機床展覽會”上,，展出了多臺國內生產(chǎn)的五軸加工中心,。如濟南二機床集團公司展出的龍門式五軸聯(lián)動加工中心，工作臺長6m,寬2m,，采用立式主軸回轉，A軸轉角±100度,，C軸轉角±200度,，這個龐然大物吸引了許多參觀者,，它標志著中國精工機床工業(yè)達到了先進水平,。上海第三機床廠,、第四機床廠制造的立臥加工中心,，工作臺630mm2，采用高速內冷電主軸,，主軸可立,、臥轉換，工作臺可以360度等分,，類似于上述簡單配置為立、臥轉換的三軸加工中心,，可對工件實現(xiàn)五面體加工,，盡管還沒有配置五軸,，也非常實用。 加工中心的發(fā)展與未來 現(xiàn)在加工中心逐漸成為機械加工業(yè)中最主要的設備，它加工范圍廣,，使用量大,。近年來在品種、性能,、功能方面有很大的發(fā)展,。品種：有新型的立、臥五軸聯(lián)動加工中心,，可用于航空,、航天零件加工,；有專門用于模具加工的高性能加工中心，集成三維CAD/CAM對模具復雜的曲面超精加工,；有適用于汽車,、摩托車大批量零件加工的高速加工中心，生產(chǎn)效率高且具備柔性化,。性能：普遍采用了萬轉以上的電主軸，最高可達6～10萬轉,；直線電機的應用使機床加速度達到了3-5g,；執(zhí)行ISO/VDI檢測標準，促使制造商提高加工中心的雙向定位精度。功能：糅合了激光加工的復合功能,，結構上適合于組成模塊式制造單元（FMC）和柔性生產(chǎn)線（FMS）,，并具有機電,、通訊一體化功能,。 領先一步的機床制造商正在構想2010年的“加工中心”,，它將是萬能型的設備，可用于車,、銑,、磨,、激光加工等,，成為真正意義上的加工中心,。全自動地從材料送進,，到成品產(chǎn)出,，粗精加工、淬硬處理,、超精加工,，自動檢測、自動校正,，將無所不能,。設備將重視環(huán)保、節(jié)能,，呈現(xiàn)出綠色制造業(yè)的標志,。21世紀時代特征的IT功能是絕對不可少的，設備將通過網(wǎng)絡與外界交換信息,，獲得最新的技術成果,，人類的智慧將在高科技產(chǎn)品加工中心上得到充分的展現(xiàn)。
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