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隨著中國制造2025的深入實施,航空航天飛行器、汽車和軌道車輛等向高速、節(jié)能和安全性方向發(fā)展,從而使不少關(guān)鍵零件呈現(xiàn)出復(fù)雜多面體和高次曲面的形態(tài)。以往應(yīng)用三個直線軸的數(shù)控機(jī)床難于再獲得理想的加工精度和表面質(zhì)量,這就促使各行各業(yè)對五軸加工技術(shù)需求的增長呈直線上升。
五軸加工中心是用主軸轉(zhuǎn)動來完成切削加工,使工件在外形精度、位置精度、以及工件的外表面都能完quan性的生產(chǎn)加工等多方面到達(dá)運用要求的一種先jin切削加工方法。五軸加工中心不是單純的將車削和銑削兩種加工手段兼并到一臺機(jī)床上,而是應(yīng)用五軸加工中心的主軸運動來實現(xiàn)各類模具或板材、家具的生產(chǎn)加工,是在現(xiàn)在的數(shù)控技術(shù)得到較大發(fā)展的條件下發(fā)生的一種新的切削實踐和切削技巧。
五軸聯(lián)動加工中心技術(shù)是指一個復(fù)雜形狀的表面需要用5個獨立軸共同進(jìn)行數(shù)控插補(bǔ)運動才能獲得光順平滑形面的加工技術(shù)。雖然從理論上講任何復(fù)雜表面都可用X、Y、Z三軸坐標(biāo)來表述,但實際加工刀具并不是一個點,而是有一定尺寸的實體,為了避免對空間扭曲面加工時出現(xiàn)刀具與加工面間的干涉以及保證曲面各點的切削條件的一致性,需要調(diào)整刀具軸線與曲面法矢間在兩維方向上的夾角。
五軸聯(lián)動加工中心的軸數(shù)是指加工同一表面時所需獨立運動的軸的數(shù)量,而非指該數(shù)控?fù)碛械目煽刂戚S的數(shù)量。例如龍門銑床為保證橫梁升降的平行性,需要左右兩根驅(qū)軸W1,W2同步運動,也就是以W1為主動軸,而使W2軸與之保持同步。因此,它們只能作為1根獨立運動軸。另外如果復(fù)雜雕塑表面具有回轉(zhuǎn)體特征的話,不需要Y軸運動,可以在數(shù)控車床或車削中心上實現(xiàn)。
五軸加工中心加工的范圍很廣泛,可以加工常規(guī)三軸無法加工或難以加工的零件,而且五軸加工中心涉及到的行業(yè)比較廣泛,主要涉及到的行業(yè)有航空、航天、軍事、科研、高精度醫(yī)療設(shè)備和高精密模具等國家重視的行業(yè),由此可見,五軸加工中心對國家重視的行業(yè)有著舉足輕重的影響力。五軸加工中心可以加工各種復(fù)雜曲面或者異形零件,比如:渦輪發(fā)動機(jī)葉片、飛機(jī)引擎螺旋槳、船用螺旋槳等這些復(fù)雜曲面類和異形類零件。一般購買五軸加工中心的客戶都是需要加工比較復(fù)雜形狀的零件,不會用于加工簡單的平面類和簡單曲面類零件,使用五軸加工中心加工平面類零件,那可真是大材小用了。
與普通加工中心相比,五軸加工中心具備以下顯著特征:
1、適合于復(fù)雜的異形零件的加工
五軸加工中心能夠?qū)崿F(xiàn)普通加工中心難以實現(xiàn)或基本不能加工的復(fù)雜零件的加工,因而在航天、造船、模具等加工業(yè)中得到普遍運用。
2、加工精度高
五軸加工中心是通過五軸定位加工對于材質(zhì)的尺寸分析可以做完整的檢測,所以五軸立式加工中心的精度高于普通加工中心。
3、加工穩(wěn)固牢靠
實現(xiàn)盤算機(jī)掌握,消除人為誤差,零件加工一致性好,質(zhì)量穩(wěn)固牢靠。
4、高柔性
加工對象轉(zhuǎn)變時,一般只須要更改數(shù)控順序,表現(xiàn)出很好的適應(yīng)性,可大小節(jié)儉生產(chǎn)預(yù)備時光。在五軸加工中心的基本上,能夠組成具備更高柔性的自動化制作體系。
5、高生產(chǎn)率
五軸加工中心自身加工的精度高、機(jī)床床身剛性大,會自動選擇有利的加工用量,五軸加工中心的生產(chǎn)率高,一般為普通加工中心的3~5倍,可以應(yīng)付某些復(fù)雜零件的加工,生產(chǎn)效力能夠進(jìn)步十幾倍甚至幾十倍。
6、生產(chǎn)條件好
機(jī)床自動化水平高,操作人員工作強(qiáng)度大大下降,工作環(huán)境較好。
7、有利于管理
五軸加工中心以其柔性自動化的性能、優(yōu)良而穩(wěn)固的精度、靈捷而多樣化的功用引起機(jī)械加工人的注視,成為先jin制作技術(shù)中的一項中心技術(shù)。另一方面,通過連續(xù)的鉆研,信息技術(shù)的深入運用匆匆進(jìn)了五軸加工中心的進(jìn)一步晉升。五軸加工中心是機(jī)床制作業(yè)重要基本設(shè)備,因而它的發(fā)展始zhong備受機(jī)加工行業(yè)的關(guān)注。
五軸加工中心3+2定位與5軸聯(lián)動的區(qū)別
3+2定位加工與5軸聯(lián)動加工適用的行業(yè)對象不同,5軸聯(lián)動加工適合曲面加工,3+2定位加工適合于平面加工。
3+2定位加工的優(yōu)勢:
1)可以使用更短的,剛性更高的切削刀具。
2)刀具可以與表面形成一定的角度,主軸頭可以伸得更低,離工件更近。
3)刀具移動距離更短,程序代碼更少。
3+2定位加工的局限性:
3+2定位加工通常被認(rèn)為是設(shè)置一個對主軸的常量角度。復(fù)雜工件可能要求許多個傾斜視圖以覆蓋整個工件,但這樣會導(dǎo)致刀具路徑重疊,從而增加加工時間。
5軸聯(lián)動加工的優(yōu)勢:
1)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。
2)減少夾具的使用數(shù)量。
3)加工中省去許多特殊刀具,從而降低了刀具成本。
4)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。
5軸聯(lián)動的局限性:
1)相比3+2定位,其主軸剛性要差一些。
2)有些情況不宜采用五軸方案,比如刀具太短,或刀柄太大,使任何傾斜角的工況下都不能避免振動。
3)相比3軸機(jī)床,加工精度誤差大。