五軸聯動機床的優點
發布日期:2012-10-23 蘭生客服中心 瀏覽:8492
所謂五軸加工這里是指在一臺機床上至少有五個坐標軸(三個直線坐標和兩個旋轉坐標),而且可在計算機數控(CNC)系統的控制下同時協調運動進行加工。這樣的五軸聯動數控加工與一般的三軸聯動數控加工相比,主要有以下優點:
一、可以加工一般三軸數控機床所不能加工或很難一次裝夾完成加工的連續、平滑的自由曲面。如航空發動機和汽輪機的葉片,艦艇用的螺旋推進器,以及許許多多具有特殊曲面和復雜型腔、孔位的殼體和模具等,如用普通三軸數控機床加工,由于其刀具相對于工件的位姿角在加工過程中不能變,加工某些復雜自由曲面時,就有可能產生干涉或欠加工(即加工不到)。而用五軸聯動的機床加工時,則由于刀具/工件的位姿角在加工過程中隨時可調整,就可以避免刀具工件的干涉并能一次裝夾完成全部加工;
二、可以提高空間自由曲面的加工精度、質量和效率。例如,三軸機床加工復雜曲面時,多采用球頭銑刀,球頭銑刀是以點接觸成形,切削效率低,而且刀具/工件位姿角在加工過程中不能調,一般就很難保證用球頭銑刀上的最佳切削點(即球頭上線速度最高點)進行切削,而且有可能出現切削點落在球頭刀上線速度等于零的旋轉中心線上的情況,如圖1中所示的刀位a處。這時不僅切削效率極低,加工表面質量嚴重惡化,而且往往需要采用手動修補,因此也就可能喪失精度。如采用五軸機床加工,由于刀具/工件位姿角隨時可調,則不僅可以避免這種情況的發生,而且還可以時時充分利用刀具的最佳切削點來進行切削,或用線接觸成形的螺旋立銑刀來代替點接觸成形的球頭銑刀,甚至還可以通過進一步優化刀具/工件的位姿角來進行銑削,從而獲得更高的切削速度、切削線寬,即獲得更高的切削效率和更好的加工表面質量,圖3所示便是以不變位姿角和以優化位姿角銑削相同自由曲面的效果比較的一例。不難看出采用不變位姿角(Sturz法)銑削葉片的表面粗糙度要比采用優化位姿角(P銑削法—Starrag公司的專利)銑削葉片的表面粗糙度低一級,而所用的時間,前者還比後者多30%~130%;
表面質量等級平均Ra值
N8 1.6-3.2μm
N7 0.8-1.6μm
N6 0.4-0.8μm
N5 0.2-0.4μm
三、符合于工件一次裝夾便可完成全部或大部分加工的機床發展方向。因為隨著科技的發展和人們物質生活水平的提高,人們對產品的性能、質量要求也更高,形式更多樣化和個性化。為了進一步提高產品的性能和質量,充分滿足使用者的多方要求,如節能、省材、輕便、美觀、舒適等,現代產品,不僅是航空、航天產品和運載工具(如汽車、船、艦等),而且也包括精密儀器、儀表,醫療、運動器械,以及家用、辦公用的電器和兒童玩具等產品的零件,都愈來愈多地采用由整體材料鏤銑而成,而且其上還包含有許多各種各樣的復雜曲面和斜孔、斜面等。這些零件,如用傳統機床或三軸數控機床來加工,必須用多臺機床,經過多次定位安裝才能完成。這樣不僅設備投資大,占用生產面積多,生產加工周期長,而且精度、質量還難于保證。為了解決這些問題,就要發展能集中工序進行高精、高效和復合加工的機床,以期能實現工件一次裝夾便可完成全部或大部分加工。這已成為當今機床發展的大趨勢,而配備上高速加工能力的五軸機床,完全符合這一發展要求的趨勢,而且還可能是最佳的方案選擇。因為它不僅具有現代生產加工設備所要求具有的主要功能,而且一臺五軸機床的工效約相當于兩臺三軸加工機床,甚至可以省去更多機床。
四、模具加工的優勢。
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。隨著模具制造技術的不斷發展,立式加工中心本身的一些弱點表現得越來越明顯,F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、五軸聯動機床加工技術加工模具,可以克服上述不足。
由于使用五軸聯動機床,使得工件的裝夾變得容易(圖1)。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。采用五軸技術加工模具可以減少夾具的使用數量。另外,由于五軸聯動機床可在加工中省去許多特殊刀具,所以降低了刀具成本。五軸聯動機床在加工中能增加刀具的有效切削刃長度,減小切削力(圖2),提高刀具使用壽命,降低成本。采用五軸聯動機床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,并且使模具修改變得容易。
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