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2017年5月19日

五軸聯動加工中心的結構 - 加工中心

五軸聯動精工加工中心的結構五軸聯動加工中心大多是“3+2”的結構，即X,Y,Z三個直線運動軸加上分別國繞X YZ軸旋轉的A，B，C三個旋轉軸中的兩個旋轉軸組成。這樣，從大的方面分類，就有X，Y，Z，A，B；X，Y，Z，A，C；X，Y，Z，B，C三種形式。根據二個旋轉軸的組合形式不同來劃分，大體上有雙轉臺式、轉臺加擺頭式和雙擺頭式三種形式。這三種結構形式由于物理上的原因，分別決定了五軸聯動機床的規格大小和加工對象的范圍。1.雙轉臺結構的五軸聯動機床如圖1所示，為A軸+C軸的雙轉臺結構。設置在床身上的工作臺可以圍繞X軸回轉，定義為A軸，A軸一般工作范圍+30°至一120°。工作臺的中間還沒有一個回轉臺繞Z軸旋轉，定義為C軸，C軸一般能進行360°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，其余的五個面部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°，這樣又可以招工件細分成任意角度，加工出傾斜面、顧斜孔等。A軸和C軸如與X、Y、Z三個直線軸實現聯動，就可加工出復雜的空間曲面，當然這需要高檔的精工系統、伺服系統以及軟件的支持。這種設置方式的優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軸回轉大干等于90°時，工件切削時會對工作臺帶來很大的承裁力矩。圖1.雙轉臺結構的五軸聯動機床2.轉臺加擺頭式結構的五軸聯動機床如圖2所示，由于轉臺可以是A軸、B軸或C軸，擺頭也是一樣，可以分別是A軸、B軸或C軸，所以轉臺加上擺頭式結構的五軸聯動機床可以有各種不同的組合，以適應不同的加工對象。這種設置方式的優點是主軸加工非常靈活，工作臺也可以設計得非常大。客機龐大的機身、巨大的發動機殼部可以在這類加工中心上加工。這種設計還有一大優點：在使用球面銑刀加工曲面時，當刀具中心錢垂直于加工面時，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。這種結構非常適合模具高精度曲面加工，同時也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，分度桔度都在幾秒以內，當然這類主軸的回轉結構比較復雜，制造成本也較高。圖2.轉臺加擺頭式（C軸+B軸）五軸聯動機床3.雙擺頭式結構的五軸聯動機床如圖3所示，由于結構本身的原因擺頭中間一般有一個帶有松拉刀結構的電主軸，所以雙擺頭自身的尺寸不容易做小，一般在400一500mm，加上雙擺頭活動范圍的需要，所以雙擺頭結構的五軸聯動機床的加工范圍不宜太小，而是越大越好，一般為龍門式或動梁龍門式，龍門的寬度在2000一3000mm以上為好。圖3.雙擺頭式結構的五軸聯動加工中心目前較先進的雙擺頭式五軸聯動機床的擺頭結構一般采用“零傳動”技術的扭矩電動機，“零傳動”技術在旋轉軸中的應用是解決其傳動鏈剛性和精度的最理想的技術路線。隨著技術的發屁，扭短電動機的制造成本大大下降，市場價格也隨之下降，這一進程將促使五軸聯動機床的制造技術大大地前進一步。