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                                三軸、四軸、五軸加工中心、臥式加工中心的區

                                 

                                   五軸加工中心、四軸、三軸加工中心區別
                                 
                                立式加工中心(三軸)最有效的加工面僅為工件的頂面,臥式加工中心借助回轉工作臺,也只能完成工件的四面加工。
                                目前高檔的加工中心正朝著(zhù)五軸控制的方向發(fā)展,工件一次裝夾就可完成五面體的加工。如配置上五軸聯(lián)動(dòng)的高檔數控系統,還可以對復雜的空間曲面進(jìn)行高精度加工。 


                                立式五軸加工中心 
                                 這類(lèi)加工中心的回轉軸有兩種方式,一種是工作臺回轉軸。
                                設置在床身上的工作臺可以環(huán)繞X軸回轉,定義為A軸,A軸一般工作范圍+30度至-120度。工作臺的中間還設有一個(gè)回轉臺,在圖示的位置上環(huán)繞Z軸回轉,定義為C軸,C軸都是360度回轉。這樣通過(guò)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(gè)面都可以由立式主軸進(jìn)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(xiàn)軸實(shí)現聯(lián)動(dòng),就可加工出復雜的空間曲面,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(yōu)點(diǎn)是主軸的結構比較簡(jiǎn)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軸回轉大于等于90度時(shí),工件切削時(shí)會(huì )對工作臺帶來(lái)很大的承載力矩。  另一種是依靠立式主軸頭的回轉。主軸前端是一個(gè)回轉頭,能自行環(huán)繞Z360度,成為C軸,回轉頭上還帶可環(huán)繞X軸旋轉的A軸,一般可達±90度以上,實(shí)現上述同樣的功能。這種設置方式的優(yōu)點(diǎn)是主軸加工非常靈活,工作臺也可以設計的非常大,客機龐大的機身、巨大的發(fā)動(dòng)機殼都可以在這類(lèi)加工中心上加工。這種設計還有一大優(yōu)點(diǎn):我們在使用球面銑刀加工曲面時(shí),當刀具中心線(xiàn)垂直于加工面時(shí),由于球面銑刀的頂點(diǎn)線(xiàn)速度為零,頂點(diǎn)切出的工件表面質(zhì)量會(huì )很差,采用主軸回轉的設計,令主軸相對工件轉過(guò)一個(gè)角度,使球面銑刀避開(kāi)頂點(diǎn)切削,保證有一定的線(xiàn)速度,可提高表面加工質(zhì)量。這種結構非常受模具高精度曲面加工的歡迎,這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,分度精度都在幾秒以?xún)?,當然這類(lèi)主軸的回轉結構比較復雜,制造成本也較高。

                                 

                                 主軸回轉的立式五軸加工中心
                                 立式加工中心的主軸重力向下,軸承高速空運轉的徑向受力是均等的,回轉特性很好,因此可提高轉速,一般高速可達1,2000r/min以上,實(shí)用的最高轉速已達到4,0000轉。主軸系統都配有循環(huán)冷卻裝置,循環(huán)冷卻油帶走高速回轉產(chǎn)生的熱量,通過(guò)制冷器降到合適的溫度,再流回主軸系統。X、Y、Z三直線(xiàn)軸也可采用直線(xiàn)光柵尺反饋,雙向定位精度在微米級以?xún)?。由于快速進(jìn)給達到40~ 60m/min以上,X、Y、Z軸的滾珠絲杠大多采用中心式冷卻,同主軸系統一樣,由經(jīng)過(guò)制冷的循環(huán)油流過(guò)滾珠絲杠的中心,帶走熱量。

                                臥式五軸加工中心  
                                此類(lèi)加工中心的回轉軸也有兩種方式,一種是臥式主軸擺動(dòng)作為一個(gè)回轉軸,再加上工作臺的一個(gè)回轉軸,實(shí)現五軸聯(lián)動(dòng)加工。這種設置方式簡(jiǎn)便靈活,如需要主軸立、臥轉換,工作臺只需分度定位,即可簡(jiǎn)單地配置為立、臥轉換的三軸加工中心。由主軸立、臥轉換配合工作臺分度,對工件實(shí)現五面體加工,制造成本降低,又非常實(shí)用。也可對工作臺設置數控軸,最小分度值
                                0.001度,但不作聯(lián)動(dòng),成為立、臥轉換的四軸加工中心,適應不同加工要求,價(jià)格非常具有競爭力。 另一種為傳統的工作臺回轉軸,設置在床身上的工作臺A軸一般工作范圍+20度至-100度。工作臺的中間也設有一個(gè)回轉臺 B軸,B軸可雙向360度回轉。這種臥式五軸加工中心的聯(lián)動(dòng)特性比第一種方式好,常用于加工大型葉輪的復雜曲面?;剞D軸也可配置圓光柵尺反饋,分度精度達到幾秒,當然這種回轉軸結構比較復雜,價(jià)格也昂貴。  
                                目前臥式加工中心工作臺可以做到大于
                                1.25m2,對第一種五軸設置方式?jīng)]有什么影響。但是第二種五軸設置方式比較困難,因為1.25m2的工作臺做A軸的回轉,還要與工作臺中間的B軸回轉臺聯(lián)動(dòng)確實(shí)勉為其難。臥式加工中心的主軸轉速一般在10,000rpm以上,由于臥式設置的主軸在徑向有自重力,軸承高速空運轉時(shí)徑向受力不均等,加上還要采用較大的BT50刀柄,一般最高可達20,000rpm。臥式加工中心快速進(jìn)給達到3060m/min以上,主軸電機功率22-40KW以上,刀庫容量按需要可從40把增加到160把,加工能力遠遠超過(guò)一般立式加工中心,是重型機械加工的首選。  
                                加工中心大多可設計成雙工作臺交換,當一個(gè)工作臺在加工區內運行,另一工作臺則在加工區外更換工件,為下一個(gè)工件的加工做準備,工作臺交換的時(shí)間視工作臺大小,從幾秒到幾十秒即可完成。最新設計的加工中心考慮到結構上要適合組成模塊式制造單元(
                                FMC)和柔性生產(chǎn)線(xiàn)(FMS),模塊式制造單元一般至少有兩臺加工中心和四個(gè)交換工作臺組成,加工中心全部并排放置,交換工作臺在機床前一字形排開(kāi),交換工作臺多的可以排成兩行、甚至雙層設計。兩邊各有一個(gè)工位作為上下工件的位置,其余工位上的交換工作臺安裝著(zhù)工件等待加工,有一輛小車(chē)會(huì )按照系統指令,把裝著(zhù)工件的交換工作臺送進(jìn)加工中心,或從加工中心上取出完成加工的交換工作臺,送到下一個(gè)工位或直接送到下料工位,完成整個(gè)加工操作。柔性生產(chǎn)線(xiàn)除了小車(chē)、交換工作臺之外,還有統一的刀具庫,一般會(huì )有幾百把刀具,在系統中存入刀具的身份編碼信息,再通過(guò)刀具輸送系統送進(jìn)加
                                工中心,并把用完的刀具取回,柔性生產(chǎn)線(xiàn)往往還需要一臺FMS的控制器來(lái)指揮運行。  
                                過(guò)去五軸加工中心多為德國、美國、日本、意大利制造,令人欣喜的是今年
                                3月在上海舉行的“中國數控機床展覽會(huì )”上,展出了多臺國內生產(chǎn)的五軸加工中心。如濟南二機床集團公司展出的龍門(mén)式五軸聯(lián)動(dòng)加工中心,工作臺長(cháng)6m,2m,采用立式主軸回轉,A軸轉角±100度,C軸轉角±200度,這個(gè)龐然大物吸引了許多參觀(guān)者,它標志著(zhù)中國數控機床工業(yè)達到了先進(jìn)水平。上海第三機床廠(chǎng)、第四機床廠(chǎng)制造的立臥加工中心,工作臺630mm2,采用高速內冷電主軸,主軸可立、臥轉換,工作臺可以360度等分,類(lèi)似于上述簡(jiǎn)單配置為立、臥轉換的三軸加工中心,可對工件實(shí)現五面體加工,盡管還沒(méi)有配置五軸,也非常實(shí)用。

                                加工中心的發(fā)展與未來(lái)  
                                現在加工中心逐漸成為機械加工業(yè)中最主要的設備,它加工范圍廣,使用量大。近年來(lái)在品種、性能、功能方面有很大的發(fā)展。
                                品種:有新型的立、臥五軸聯(lián)動(dòng)加工中心,可用于航空、航天零件加工;有專(zhuān)門(mén)用于模具加工的高性能加工中心,集成三維
                                CAD/CAM對模具復雜的曲面超精加工;有適用于汽車(chē)、摩托車(chē)大批量零件加工的高速加工中心,生產(chǎn)效率高且具備柔性化。

                                性能:普遍采用了萬(wàn)轉以上的電主軸,最高可達
                                610萬(wàn)轉;直線(xiàn)電機的應用使機床加速度達到了3-5g;執行ISO/VDI檢測標準,促使制造商提高加工中心的雙向定位精度。

                                功能:糅合了激光加工的復合功能,結構上適合于組成模塊式制造單元(
                                FMC)和柔性生產(chǎn)線(xiàn)(FMS),并具有機電、通訊一體化功能。  

                                領(lǐng)先一步的機床制造商正在構想
                                2016年的“加工中心”,它將是萬(wàn)能型的設備,可用于車(chē)、銑、磨、激光加工等,成為真正意義上的加工中心。全自動(dòng)地從材料送進(jìn),到成品產(chǎn)出,粗精加工、淬硬處理、超精加工,自動(dòng)檢測、自動(dòng)校正,將無(wú)所不能。設備將重視環(huán)保、節能,呈現出綠色制造業(yè)的標志。21世紀時(shí)代特征的IT功能是絕對不可少的,設備將通過(guò)網(wǎng)絡(luò )與外界交換信息,獲得最新的技術(shù)成果,人類(lèi)的智慧將在高科技產(chǎn)品加工中心上得到充分的展現。 

                                 

                                 山東海特數控機床有限公司是專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)高品質(zhì)CNC數控加工中心機床的企業(yè),數控銑床加工中心分為立式加工中心、臥式加工中心、龍門(mén)加工中心以及硬軌加工中心、線(xiàn)軌加工中心、數控銑床系列,數控龍門(mén)加工中心系列,臺灣加工中心,臺灣數控車(chē)床,臺灣數控銑床,臺灣數控機床等??筛鶕蛻?hù)要求提供各種數控加工中心光機,也可為客戶(hù)提供加工中心編程與加工中心培訓等服務(wù),歡迎來(lái)公司考察指導合作。

                                 

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