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    三軸、四軸、五軸你會如何選擇?它們各自的優點有哪些?

    2020-12-11 16:46:06

    三軸加工中心的功能和優勢:

    立式加工中心(三軸)有效的加工面是工件的頂面,臥式加工中心只能借助轉臺完成工件的四面加工。目前,加工中心正向五軸控制方向發展,工件一次裝夾即可加工。如果配備五軸聯動數控系統,還可以高精度加工復雜空間曲面。

    四軸加工

    所謂四軸聯動加工,一般加一個旋轉軸,通常稱為第四軸。一般機床只有三個軸,即工件工作臺可以左右移動(1軸),前后移動(2軸)主軸刀頭(3軸),用于對工件進行切割。第四軸是安裝一個可在移動平臺上360度旋轉的電分度頭!可自動標度、沖斜孔、銑斜邊等,不造成二次裝夾精度損失。

    四軸聯動加工特點:

    (1)三軸機床不能加工或需要夾緊太久

    (2)提高自由空間曲面的精度、質量和效率

    (3)四軸與三軸的差值;四軸和三軸的區別;四軸坐標的建立及其表達代碼

    z軸的確定:用于裝夾工件的機床主軸軸向或工作臺的垂直方向為z軸。x軸的確定:與工件安裝面平行的水平面或在水平面上,垂直于工件旋轉軸的方向為x軸,遠離主軸軸的方向為正方形。

    立式五軸加工中心

    這種加工中心的軸線有兩種旋轉方式,一種是工作臺的轉軸。

    工作臺設置在床上可以繞x軸旋轉,它被定義為軸A軸的一般工作范圍是+ 30°- 120°c,還有一個轉盤中間的桌子,它繞z軸在圖所示的位置,這是定義為c-axis, c-axis 360度旋轉。這樣,通過a軸和c軸的組合,工件除底表面固定在工作臺上外,其余五個表面均可由立式主軸加工。a軸和c軸的分割值一般為0.001度。這樣,工件就可以細分為任意角度加工斜面和斜孔。

    如果a軸和c軸與XYZ三線軸連接,就可以加工復雜的空間曲面。當然,這需要數控系統、伺服系統和軟件的支持。這種設置方法的優點是主軸結構相對簡單,主軸剛性非常好,制造成本相對較低。

    但是,一般的工作臺不能設計得太大,而且承載能力也很小,特別是當a軸旋轉大于或等于90度時,工件切削會給工作臺帶來很大的承載扭矩。

    主軸的前端是一個旋轉頭,它可以繞z軸旋轉360度成為c軸。在旋轉頭上有一個a軸,可以繞x軸旋轉,一般可達±90。這種設置方法的優點是主軸加工非常靈活,工作臺可以設計得非常大。大型客機的巨大機身和發動機外殼可以在這樣的加工中心上加工。

    這種設計也有一個很大的優勢:當我們使用球面銑刀加工曲面,當工具中心線垂直于加工表面,工件的表面質量減少頂點會很窮,因為球面銑刀的頂點的線性速度為零。主軸旋轉的設計是為了使主軸相對工件轉動一個角度,使球面銑刀能夠避免頂點切割,并保證一定的線速度,從而提高表面加工質量。這種結構在模具高精度表面加工中非常普遍,而這是用回轉加工中心難以實現的。為了實現高精度的旋轉,轉軸還配有環形光柵尺反饋,分度精度在幾秒內。當然,這種主軸的旋轉結構較為復雜,制造成本也較高。

    立式五軸旋轉加工中心

    立式加工中心主軸向下,軸承在高速空轉時的徑向力相等,轉動特性很好。因此,速度可以提高。一般高速可達12000r / min,實際轉速已達40000 rpm。主軸系統配有循環冷卻裝置。循環冷卻油帶走高速旋轉產生的熱量,經冷卻器冷卻到適當的溫度后,回流到主軸系統。

    10. 還可以用直線光柵尺反饋Y、Z三軸直線,雙向定位精度在微米級以內。快速進給速度達到40-60m / min時,X、y、Z軸滾珠絲杠多采用集中冷卻方式冷卻。像主軸系統一樣,冷卻的循環油流經滾珠絲杠的中心帶走熱量。

    臥式五軸加工中心

    加工中心的旋轉軸也有兩種方式。一種是將臥式主軸作為旋轉軸擺動,加上工作臺的旋轉軸,實現五軸聯動加工。該設置方法簡單靈活。如果需要主軸立式和臥式轉換,工作臺可簡單配置為立式和臥式轉換的三軸加工中心。通過主軸的垂直和水平轉換與工作臺分度,可實現工件的五面體加工。降低了制造成本,具有較高的實用價值。工作臺也可以設置數控軸,分割值為0.001度,但不需要聯動,就變成了垂直和水平轉換的四軸加工中心,可以適應不同的加工要求,價格非常有競爭力。

    另一種是傳統的工作臺轉軸,設置在床上的工作臺a軸的工作范圍為+ 20度到- 100度。在工作臺的中間還有一個轉盤b軸,可以在兩個方向上旋轉360度。這種臥式五軸加工中心比一種方法具有更好的聯動特性,常用于加工大型葉輪的復雜表面。轉軸上還可配置反饋圓光柵尺,分度精度可達數秒。當然,轉軸的結構比較復雜,價格也比較昂貴。

    目前臥式加工中心的工作臺可以大于1.25m2,對前五軸的設置方式沒有影響。但是二種五軸設置方法比較困難,因為1.25m2的工作臺完成了a軸的旋轉,還須與工作臺中間的b軸轉臺交互。臥式加工中心的主軸轉速一般在10000 rpm以上。由于水平主軸在徑向上的自重,使軸承在高速無負荷運行時,徑向力不均勻。此外,使用較大的BT50刀架,轉速可達20000轉/分。臥式加工中心的快速進給率是30-60m /分鐘,主軸電機的功率是22-40kw,工具盒的容量可根據需要從40增加到160,處理能力遠遠比一般立式加工中心,所以它是重型機械加工的選擇。

    大多數加工中心可以設計成兩個工作臺交換。當一個工作臺在加工區內運行時,另一個工作臺將取代加工區外的工件,為下一個工件的加工做準備。工作臺的交換時間取決于工作臺的大小,可以在幾秒到幾十秒之間完成。

    新設計的加工中心應適合形成模塊化制造單元和柔性生產線。模塊化制造單元一般由至少兩個加工中心和四個交換工作臺組成,所有加工中心并排放置,交換工作臺在機床前方呈鋸齒狀排列。更多的交換工作臺可布置成兩排甚至雙層設計。兩側有一個工位作為上下工件的位置,另一工位上的交換臺裝有等待加工的工件。由小車根據系統指令將帶工件的交換臺送入加工中心,或將交換臺從加工中心帶到下一工位,或直接到落料工位完成整個加工操作。除了小車和交換臺,柔性生產線還具有統一的刀具庫。一般來說,有數百種工具。刀具的識別碼信息存儲在系統中,通過刀具輸送系統發送到加工中心,對使用過的刀具進行檢索。柔性生產線還需要FMS控制器來指導操作。

    立式加工中心與臥式加工中心的區別:

    很明顯,由于工作臺的尺寸增大,工作臺已經改成了立式。顯然,立式可以處理較大的部分(事實上,所有垂直設備有較大的工件尺寸比相應的能力水平設備的主要區別臥式加工中心、立式加工中心是一個主軸進給軸平行于底面,另一個是與地面垂直。很明顯,主軸是垂直于地面的,而水平的主軸是平行于地面的。臥式加工中心相當于一臺多功能、高精度的鏜床。

    三軸、四軸、五軸你會如何選擇。它們各自的優點有哪些?

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