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五軸聯動數控機牀
鎖定
五軸聯動數控機牀是一種科技含量高、
精密度高、專門用於加工複雜曲面的機牀,這種機牀系統對一個國家的航空、航天、軍事、科研、精密器械、高精
醫療設備等等行業有着舉足輕重的影響力。五軸聯動數控機牀系統是解決葉輪、葉片、船用
螺旋槳、重型
發電機轉子、
汽輪機轉子、大型
柴油機曲軸等等加工的手段。
- 中文名
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五軸聯動數控機牀
- 外文名
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(RTCP,TCPM,TCPC,RPCP)
- 分 類
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有搖籃式、立式、卧式
- 加工中心
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高效率、高精度的特點
- 發展現狀
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是中國機牀製造行業的重要里程碑
五軸聯動數控機牀簡介
五軸聯動數控機牀(5張)
裝備製造業是一國工業之基石,它為新技術、新產品的開發和
現代工業生產提供重要的手段,是不可或缺的戰略性產業。即使是發達
工業化國家,也無不高度重視。隨着我國
國民經濟迅速發展和國防建設的需要,對高檔的
數控機牀提出了迫切的大量需求。機牀是一個國家制造業水平的象徵。而代表機牀製造業最高境界的是五軸聯動數控機牀系統,從某種意義上説,它反映了一個國家的工業發展水平狀況。長期以來,以美國為首的西方工業發達國家,一直把五軸聯動數控機牀系統作為重要的
戰略物資,實行
出口許可證制度。特別是
冷戰時期,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台五軸聯動的
數控銑牀,結果讓前蘇聯用於製造潛艇的推進
螺旋槳,上了幾個檔次,使美國間諜船的
聲納監聽不到潛艇的聲音了,所以美國以東芝公司違反了戰略物資禁運政策,要懲處東芝公司。
五軸聯動數控機牀分類
通用卧式五軸聯動數控機牀
有搖籃式、立式、卧式、NC工作台+NC
分度頭、NC工作台+90°B軸、NC工作台+45°B軸、NC工作台+A軸、
二軸NC 主軸等。
(1)雙擺頭形式(+A ,+C)
(2)俯垂型擺頭式(+B ,+C 刀具)
(5)一擺一轉形式(+A ,NC工作台)
五軸聯動數控機牀加工中心
五軸聯動加工中心(7張)
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。若配以五軸聯動的
高檔數控系統,還可以對複雜的空間曲面進行高精度加工,更能夠適應像
汽車零部件、飛機結構件等現代模具的加工。立式五軸加工中心的迴轉軸有兩種方式,一種是工作台迴轉軸,設置在牀身上的工作台可以環繞X軸迴轉,定義為A軸,A軸一般
工作範圍+30度至-120度。工作台的中間還設有一個
迴轉台,在圖示的位置上環繞Z軸迴轉,定義為C軸,C軸都是360度迴轉。這樣通過A軸與C軸的組合,固定在工作台上的工件除了底面之外,其餘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,就可加工出複雜的空間曲面,當然這需要高檔的
數控系統、
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,製造成本比較低。但一般工作台不能設計太大,承重也較小,特別是當A軸迴轉
大於等於90度時,工件切削時會對工作台帶來很大的承載力矩。 另一種是依靠立式主軸頭的迴轉。主軸前端是一個迴轉頭,能自行環繞Z軸360度,成為C軸,迴轉頭上還有帶可環繞X軸旋轉的A軸,一般可達±90度以上,實現上述同樣的功能。這種設置方式的優點是主軸加工非常靈活,工作台也可以設計的非常大,客機龐大的機身、巨大的發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點:我們在使用球面銑刀加工曲面時,當刀具
中心線垂直於加工面時,由於球面銑刀的頂點
線速度為零,頂點切出的工件
表面質量會很差,採用主軸迴轉的設計,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,這是工作台迴轉式加工中心難以做到的。為了達到迴轉的高精度,高檔的迴轉軸還配置了圓光柵尺反饋,
分度精度都在幾秒以內,當然這類主軸的迴轉結構比較複雜,製造成本也較高。
五軸聯動數控機牀發展現狀
當前,國產五軸聯動數控機牀在品種上已經擁有立式、卧式、龍門式和落地式的加工中心,適應不同大小尺寸的雜零件加工,加上五軸聯動
銑牀和大型
鏜銑牀以及車銑中心等的開發,基本涵蓋了
國內市場的需求。精度上,
北京機牀研究所的高精度加工中心、寧江機械集團股份有限公司的NJ25HMC40 卧式加工中心和交大昆機科技股份有限公司的TH61160
卧式鏜銑加工中心都具有較高的精度,可與
發達國家的產品相媲美。在
產品市場銷售上,江蘇多稜、濟南二機牀、北京機電研究院、寧江機牀、
桂林機牀、北京一機牀等企業的產品已獲得國內市場的認同。
2013年7月31日上午由大連科德製造的高精度五軸立式機牀,啓運出口德國。工信部裝備司副司長
王衞明表示:“這一高檔數控機牀銷往西方發達國家,是中國機牀製造行業的重要里程碑。”
五軸聯動數控機牀優勢
五軸聯動數控機牀(8張)
五軸聯動機牀的使用,讓工件的
裝夾變得容易。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。採用五軸技術加工模具可以減少夾具的使用數量。另外,由於五軸聯動機牀可在加工中省去許多特殊刀具,所以降低了刀具成本。五軸聯動機牀在加工
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。採用五軸聯動機牀加工模具可以很快的完成模具加工,交貨快,更好的保證模具的加工質量,使模具加工變得更加容易,並且使模具修改變得容易。在傳統的模具加工中,一般用
立式加工中心來完成工件的銑削加工。隨着模具製造技術的不斷髮展,立式加工中心本身的一些弱點表現得越來越明顯。現代模具加工普遍使用球頭銑刀來加工,
球頭銑刀在模具加工中帶來好處非常明顯,但是如果用立式加工中心的話,其底面的線速度為零,這樣底面的
光潔度就很差,如果使用四、五軸聯動機牀加工技術加工模具,可以克服上述不足。
五軸聯動數控機牀發展趨勢
1、首先是採用
直線電機驅動技術。經過十幾年的發展,直線電機技術已經非常成熟。直線電機剛開發出來易受干擾和產熱量大的問題已經得到解 決,而直線電機的
定位技術,既在高速移動中快速停止,也有部分機牀廠家採用阻尼技術給予解決。直線電機的優點是直線驅動、無
傳動鏈、無磨損、無
反向間隙, 所以能達到最佳的
定位精度。直線電機具有較高的
動態性,
加速度可超過2g。採用直線電機驅動還具有可靠性高、免維護等特點。
2、其次是採用雙驅動技術。對於較寬工作台或
龍門架型式,如果採用中間驅動,實際無法保證
驅動力在中心,容易造成傾斜,使得
動態性能較差。 使用雙驅動,雙光柵尺,一個
驅動模塊,一個驅動指令,雙驅同時工作,
光柵尺來檢測兩點是否平衡,如果
不平衡則通過不同指令使其達 到平衡。當然,
五軸聯動機牀技術的發展還遠遠不止這些,許多技術在以後的機牀產品中都將會體現出來。