五轴加工是指在一台机床上至少有五个坐标轴(三个直线坐标和两个旋转坐标),而且可在计算机数控(CNC)系统的控制下同时协调运动进行加工。
五轴联动是数控术语,联动是数控机床的轴按肯定的速度同时到达某一个设定的点,五轴联动是五个轴都可以。五轴联动数控机床是一种科技含量高、精密度高专门用于加工复杂曲面的机床,这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设施等等行业,有着举足轻重的影响力。装备制造业是一国工业之基石,它为新技术、新品的开发和现代工业生产提供要紧的方法,是*的策略性产业。即便是发达工业化国家,也无不高度看重。
1类型五轴联动机床有立式、卧式和摇篮式二轴NC工作台,NC工作台NC分度头,NC工作台90轴,NC工作台45B轴,NC工作台A轴,二轴NC主轴 等种类。上述六大类共7种五轴联动方法都有各自的特征,没办法说哪一种形式更好,只能说你的商品合适哪类型型的五轴加工。
(1)五坐标联动双转台机床
(A)旋转坐标有足够的行程范围,工艺性能好.
(B)因为受结构的限制,摆动坐标的刚性较低,成为整个机床刚性的薄弱环节.而双转台机床,转台的刚性大大高于摆头的刚性,从而提升了机床总体刚性.
(C)便于进步成为加工中心.仅需加装独立式刀库及换刀机械手即可但双转台机床转台坐标驱动功率较大,坐标转换关系较复杂;
(2)五坐标联动双摆头机床
双摆头机床摆动坐标驱动功率较小,工件装卸便捷且坐标转换关系简单
(3)五坐标联动一摆头一转台机床
一摆头一转台式机床性能则介于上述两者之间
2特征1、可有效防止刀具干预
2、对于直纹面类零件,可使用侧铣方法一刀成型
3、对一般立体型面尤其是较为平坦的大型表面,可用大直径端铣刀端面贴近表面进行加工
4、可一次装卡对工件上的多个空间表面进行多面、多工序加工
5、五轴加工时,刀具相对于工件表面可处于有效的切削状况。零件表面上的误差分布均匀
6、在某些加工场所,可使用较大尺寸的刀具避开干预进行加工
3加工方法1、点接触式----应用广的五轴加工型式
所谓点接触式加工是指加工过程中以点接触成型的加工方法,如球形铣刀加工、球形砂轮磨削等.这种加工方法的特点是;球形表面法矢指向全空间,加工时对曲面法矢有自适应能力,与线、面接触式加工相比较,其编程较简单、计算量较小,并且只须使刀具半径小于曲面小曲率半径就可防止干预.因而它合适任意曲面的加工.但因为是点接触成型,在切削点处切创速度趋近于零,因而切削条件差,加工精度和效率低.
2、面接触式
所谓面接触式加工是指以面接触成型的加工方法,如端面铣削(磨削)加工.这种加工方法的特点是:因为切削点有较高的切削速度,周期进给量大,因而它具备较高的加工效率和精度.但因为受成型方法和刀具形状的影响,它主要合适于中凸曲率变化较平坦的曲面的加工.
3、线接触式
五坐标联动数控加工目前和以后研究的重点
所谓线接触式加工是指加工过程中以线接触成型的加工方法,如圆柱周铣、圆锥周铣、樟形窿削及砂带磨削等.这种加工方法的特征是:因为切削点处切削速度较高,因而可获得较高的加工精度,同时,因为是线接触成型,因而具备较岗的加工效率.现在已进步到对任意曲面线接触加工的研究.
4优势五轴联动机床的用法,让工件的装夹变得容易。加工时不需要特殊夹具,减少了夹具的本钱,防止了多次装夹,提升模具加工精度。使用五轴技术加工模具可以降低夹具的用法数目。另外,因为五轴联动机床可在加工中省去很多特殊刀具,所以减少了刀具本钱。五轴联动机床在加工中能增加刀具的有效切削刃长度,减小切削力,提升刀具使用年限,减少本钱。使用五轴联动机床加工模具可以非常快的完成模具加工,交货快,更好的保证模具的加工水平,使模具加工变得愈加容易,并且使模具修改变得容易。在传统的模具加工中,一般用立式加工中心来完成工件的铣削加工。伴随模具制造技术的不断进步,立式加工中心本身的一些弱点表现得愈加明显。现代模具加工常见用球头铣刀来加工,球头铣刀在模具加工中带来好处很明显,但假如用立式加工中心的话,其底面的线速度为零,如此底面的光洁度就非常差,假如用4、五轴联动机床加工技术加工模具,可以克服上述不足。
5进步的趋势1、第一是使用直线电机驱动技术。经过十几年的进步,直线电机技术已经很成熟。直线电机刚开发出来易受干扰和产热量大的问题已经得到解决,而直线电机的定位技术,既在高速移动中迅速停止,也有部分机床厂商使用阻尼技术给予解决。直线电机的优点是直线驱动、无传动链、无磨损、无反向间隙,所以能达到佳的定位精度。直线电机具备较高的动态性,加速度可超越2g。使用直线电机驱动还具备靠谱性高、免维护等特征。
2、第二是使用双驱动技术。对于较宽工作台或龙门架型式,假如使用中间驱动,实质没办法保证驱动力在中心,容易导致倾斜,使得动态性能较差。用双驱动,双光栅尺,一个驱动模块,就能使动态性能很。一个驱动指令,双驱同时工作,光栅尺来测试两点是不是平衡,假如不平衡则通过不同指令使其达到平衡。当然,五轴联动机床技术的进步还远远不止这类,很多技术在德马吉的机床商品 中都将会体现出来。
6应用与价值1、五轴联动数控机床的策略价值
因为五轴联动数控机床系统价格十分昂贵,加之NC程序制作较难,使五轴系统很难“平民”化应用。但近年来,伴随计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)系统获得了突破性进步,珊星公司等中国多家数控企业,纷纷推出五轴联动数控机床系统,打破了外国的技术封锁,占领了这一策略性产业的至高点,大大减少了其应用本钱,从而使中国装备制造业迎来了一个崭新的年代!以信息技术为代表的现代科学的进步对装备制造业注入了强劲的动力,同时也对它提出更强需要,愈加突出了机械装备制造业作为*产业化载体在推进整个社会技术进步和产业升级中*的基础用途。作为国民经济增长和技术升级的原动力,以五轴联动为标志的机械装备制造业将随着着*和新兴产业的进步而一同进步。中国不只要做世界制造的大国,更要做世界制造强国!预计在不久的以后,伴随五轴联动数控机床系统的普及推广,势必为中国成为世界强国奠定坚实的基础!
2、五轴联动加工中心
加工中心一般分为立式加工中心和卧式加工中心,立式加工中心(三轴)有效的加工面仅为工件的顶面,卧式加工中心借用回转工作台,也只能完成工件的四面加工。现在的加工中心正朝着五轴控制的方向进步,五轴联动加工中心有率、高精度的特征,工件一次装夹就可完成五面体的加工。如配置上五轴联动的数控系统,还可以对复杂的空间曲面进行高精度加工,更可以适合象汽车零部件、飞机结构件等现代模具的加工。(本期介绍立式五轴加工中心)立式五轴加工中心这种加工中心的回转轴有两种方法,一种是工作台回转轴。设置在床身上的工作台可以环绕X轴回转,概念为A轴,A轴一般工作范围+30度至-120度。工作台的中间还设有一个回转台,在图示的地方上环绕Z轴回转,概念为C轴,C轴都是360度回转。如此通过A轴与C轴的组合,固定在工作台上的工件除去底面以外,其余的五个面都可以由立式主轴进行加工。A轴和C轴小分度值一般为0.001度,如此又可以把工件细分成任意角度,加工出倾斜面、倾斜孔等。A轴和C轴如与XYZ三直线轴达成联动,就可加工出复杂的空间曲面,当然这需要的数控系统、伺服系统与软件的支持。这种设置方法的优点是主轴的结构比较简单,主轴刚性很好,制导致本比较低。但一般工作台不可以设计太大,承重也较小,尤其是当A轴回转大于等于90度时,工件切削时会对工作台带来非常大的承载力 矩。 另一种是依赖立式主轴头的回转。主轴前端是一个回转头,能自行环绕Z轴360度,成为C轴,回转头上还有带可环绕X轴旋转的A轴,一般可达90度以上,达成上述同样的功能。这种设置方法的优点是主轴加工很灵活,工作台也可以设计的很大,客机庞大的机身、巨大的发动机壳都可以在这种加工中心上加工。这种设计还有一大优点:大家在用球面铣刀加工曲面时,当刀具中心线垂直于加工面时,因为球面铣刀的顶点线速度为零,顶点切出的工件表面水平会非常差,使用主轴回转的设计,令主轴相对工件转过一个角度,使球面铣刀避开顶点切削,保证有肯定的线速度,可提升表面加工水平。这种结构很受模具高精度曲面加工的欢迎,这是工作台回转式加工中心很难做到的。为了达到回转的高精度,的回转轴还配置了圆光栅尺反馈,分度精度都在几秒以内,当然这种主轴的回转结构比较复杂,制导致本也较高。






