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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,。回轉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沒有什么影響,。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品加工中心上得到充分的展現(xiàn),。
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