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五轴联动数控机床

发表时间: 2022-07-05 16:02:46

作者: 宁波市大磐精密机械有限公司

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五轴联动是数控术语,联动是数控机床的轴按一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

    五轴联动是数控术语,联动是数控机床的轴按一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、高精医疗设备等行业,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、新产品的开发和现代工业生产提供重要的手段,是不可或缺的战略性产业。即使是发达工业化国家,也无不高度重视。




五轴联动机床的优势  


  • 可一次性完成零件的五面加工,减小重复装夹次数,提高加工精度,节约时间。

对于复杂零件多次装夹需要重新寻找基准坐标,会影响加工的定位精度。用五轴联动机床一次定位后能完成全部加工。高效并高精完成复杂零件的一次加工。

  • 可完成空间曲面的加工,减小对设计、加工工艺的限制,提高产品的整体性能。

特别是对叶轮等复杂曲面,由于三轴设备刀具会与零件干涉。而使用五轴联动机床就能很好的避免。


  • 利用刀轴可控性,让刀具的侧刃切削,提高效率及表面质量,延长了刀具寿命。

五轴机床可以灵活的调整刀具与工件的角度,五轴机床可以采用刀具侧刃切削,加工效率更高。同时减少刀具的磨损。

  • 在模加工中可对深腔,深槽进行加工,节约加工成本具。
  • 缩短新产品研发周期。

对于试制的零件不适合大批量分工艺批量加工,用五轴机床能大幅缩短产品试制时画的时间。


五轴加工的种类


       五轴机床是在(5 Axis Machining),在原有三轴的加工中心发展而来。根据根据ISO的规定,在描述数控机床的运动时,采用右手直角坐标系;其中平行于主轴的坐标轴定义为z轴,绕x、y、z轴的旋转坐标分别为A、B、C。各坐标轴的运动可由工作台,也可以由刀具的运动来实现,但方向均以刀具相对于工件的运动方向来定义。通常五轴联动是指x、y、z、A、B、C中任意5个坐标的线性插补运动。换言之,五轴,指x、y、z三个移动轴加任意两个旋转轴。五轴依据联动轴摆动机构不同,有以下几种分类。



1、  工作台摇篮式



基于传统三轴加工中心的基础,加上摇篮式工作台,工件进行摆动,变成3+2式的五轴联动加工中心。联动轴为X/Y/Z/A/C,Y轴方向B轴不旋转。


2、 立式主轴双摆头



在摆头中间一般有一个带有松拉刀结构的电主轴,所以双摆头自身的尺寸不容易做小,加上双摆头活动范围的需要,所以双摆头结构的五轴联动机床的加工范围不宜太小,而是越大越好,一般为龙门式或动梁龙门式。联动轴为X/Y/Z/A/C,Y轴方向B轴不旋转。


3、卧式主轴双摆头

    


在基于卧式加工中心结构的双摆头五轴联动。联动轴为X/Y/Z/B/C,X轴方向A轴不旋转。



4、 工作台摆动式



在直驱电机成熟后,五轴联动的结构也有了很大的改善。整个工作台可以进行双摆动。目前C轴直驱能达到一定转速,达到车削的效果。联动轴为X/Y/Z/B/C,X轴方向A轴不旋转。

5、 工作台主轴摆动 



依据摆动机构的演变,工作台和主轴分别摆动,构成两者的结合。联动轴为X/Y/Z/A/C,Y轴方向B轴不旋转。



五轴的应用与发展


五轴由于设备价格高昂,多半应用与复杂且附加值高的零件,以航空、军事领域尤为重要。

     作为制造业数控领域皇冠上的明珠,各大国外系统厂家发那科、西门子、三菱、海德汉自然不在话下,同时各大国产数控系统的五轴联动技术也都在发展成熟。无论广州数控、华中数控、凯恩帝、沈阳I5等等都在不断试制完善中,至于国产五轴为何还不能有量的突破,归结还是因为市场需求量的不足。加之五轴机床结构复杂,系统占其成本比重小,国产系统优势不明显。未来国产系统在五轴上的突破还有很长的路要走。下面展示一下国产五轴联动技术在加工领域的展示。

【视频】纯国产! GSK 25i八轴五联动系统+云南加工中心  加工叶轮、广州塔

  

    增材制造即俗称的3D打印技术,近年来在金属3D打印有了一定的突破,但还不能根本代替五轴联动加工。增材还解决不了材料内部的应力和材料外部的粗糙度等问题。在国产大飞机升天的欢呼雀跃下,我们还应该清醒的认识到,我们主要的国产在飞机壳,内部核心特别是发动机还依赖进口。发动机叶轮的加工离不开五轴技术的成熟,国产五轴的发展之路还任重道远。


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