五軸聯動數控系統(tǒng)的應用與價值
裝備制造業(yè)是一國工業(yè)之基石,,它為新技術,、新產品的開發(fā)和現代工業(yè)生產提供重要的手段,是不可或缺的戰(zhàn)略性產業(yè),。
一,、五軸聯動精工機床的戰(zhàn)略價值 裝備制造業(yè)是一國工業(yè)之基石,它為新技術,、新產品的開發(fā)和現代工業(yè)生產提供重要的手段,,是不可或缺的戰(zhàn)略性產業(yè)。即使是發(fā)達工業(yè)化國家,,也無不高度重視,。近年來,隨著我國國民經濟迅速發(fā)展和國防建設的需要,,對高檔的精工機床提出了急迫的大量需求,。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)最高境界的是五軸聯動精工機床系統(tǒng),,從某種意義上說,,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,,一直把五軸聯動精工機床系統(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,、前蘇聯等社會主義陣營實行封鎖禁運,。愛好軍事的朋友可能知道著名的“東芝事件”:上世紀末,日本東芝公司賣給前蘇聯幾臺五軸聯動的精工銑床,,結果讓前蘇聯用于制造潛艇的推進螺旋槳,,上了幾個檔次,,使美國間蝶船的聲納監(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,。由此可見,五軸聯動精工機床系統(tǒng)對一個國家的航空,、航天,、軍事、科研,、精密器械,、高精醫(yī)療設備等等行業(yè),有著舉足輕重的影響力,。 現在,,大家普遍認為,五軸聯動精工機床系統(tǒng)是解決葉輪,、葉片,、船用螺旋槳、重型發(fā)電機轉子,、汽輪機轉子,、大型柴油機曲軸等等加工的唯一手段。所以,,每當人們在設計,、研制復雜曲面遇到無法解決的難題時,往往轉向求助五軸精工系統(tǒng),。由于五軸聯動精工機床系統(tǒng)價格十分昂貴,,加之NC程序制作較難,使五軸系統(tǒng)難以“平民”化應用,。但近年來,,隨著計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助制造(CAM)系統(tǒng)取得了突破性發(fā)展,,珊星公司等中國多家精工企業(yè),,紛紛推出五軸聯動精工機床系統(tǒng),打破了外國的技術封鎖,,占領了這一戰(zhàn)略性產業(yè)的至高點,,大大降低了其應用成本,從而使中國裝備制造業(yè)迎來了一個嶄新的時代,!以信息技術為代表的現代科學的發(fā)展對裝備制造業(yè)注入了強勁的動力,,同時也對它提出更強要求,更加突出了機械裝備制造業(yè)作為高新技術產業(yè)化載體在推動整個社會技術進步和產業(yè)升級中無可替代的基礎作用,。作為國民經濟增長和技術升級的原動力,,以五軸聯動為標志的機械裝備制造業(yè)將伴隨著高新技術和新興產業(yè)的發(fā)展而共同進步,。中國不僅要做世界制造的大國,更要做世界制造強國,!預計在不久的將來,,隨著五軸聯動精工機床系統(tǒng)的普及推廣,必將為中國成為************國奠定堅實的基礎,!
二,、五軸聯動加工中心 加工中心一般分為立式加工中心和臥式加工中心,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,,五軸聯動加工中心有高效率,、高精度的特點,工件一次裝夾就可完成五面體的加工,。如配置上五軸聯動的高檔精工系統(tǒng),,還可以對復雜的空間曲面進行高精度加工,更能夠適宜象汽車零部件,、飛機結構件等現代模具的加工,。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三直線軸實現聯動,,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。主軸前端是一個回轉頭,,能自行環(huán)繞Z軸360度,,成為C軸,回轉頭上還有帶可環(huán)繞X軸旋轉的A軸,,一般可達±90度以上,,實現上述同樣的功能。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,,當刀具中心線垂直于加工面時,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
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