汽車智能制造技術(shù)課件：五軸數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)

第七章

汽車智能制造裝備02五軸數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)QICHEZHINENGZHIZAOGAISHUICARS五軸數(shù)控機(jī)床有多種不同的結(jié)構(gòu)形式，主要分為以下三大類：工作臺(tái)傾斜型、主軸傾斜型和工作臺(tái)/主軸傾斜型五軸加工機(jī)床。五軸數(shù)控機(jī)床之結(jié)構(gòu)主軸傾斜型工作臺(tái)傾斜型五軸數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)/主軸傾斜型一種是工作臺(tái)傾斜型。設(shè)置在床身上的工作臺(tái)可以環(huán)繞X軸回轉(zhuǎn)，定義為A軸，A軸一般工作范圍+30度至-120度。工作臺(tái)的中間還設(shè)有一個(gè)回轉(zhuǎn)臺(tái)，在圖示的位置上環(huán)繞Z軸回轉(zhuǎn)，定義為C軸，C軸都是360度回轉(zhuǎn)。這樣通過A軸與C軸的組合，固定在工作臺(tái)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(xì)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(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，就可加工出復(fù)雜的空間曲面，當(dāng)然這需要高檔的數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)以及軟件的支持。這種設(shè)置方式的優(yōu)點(diǎn)是主軸的結(jié)構(gòu)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(tái)不能設(shè)計(jì)太大，承重也較小，特別是當(dāng)A軸回轉(zhuǎn)大于等于90度時(shí)，工件切削時(shí)會(huì)對(duì)工作臺(tái)帶來很大的承載力矩。五軸數(shù)控機(jī)床之工作臺(tái)傾斜型五軸數(shù)控機(jī)床之工作臺(tái)傾斜型立式加工中心五軸數(shù)控機(jī)床之主軸傾斜型主軸傾斜型。主軸前端是一個(gè)回轉(zhuǎn)頭，能自行環(huán)繞Z軸360度，成為C軸，回轉(zhuǎn)頭上還有帶可環(huán)繞X軸旋轉(zhuǎn)的A軸，一般可達(dá)±90度以上，實(shí)現(xiàn)上述同樣的功能。這種設(shè)置方式的優(yōu)點(diǎn)是主軸加工非常靈活，工作臺(tái)也可以設(shè)計(jì)的非常大，客機(jī)龐大的機(jī)身、巨大的發(fā)動(dòng)機(jī)殼都可以在這類加工中心上加工。這種設(shè)計(jì)還有一大優(yōu)點(diǎn)：我們?cè)谑褂们蛎驺姷都庸で鏁r(shí)，當(dāng)?shù)毒咧行木€垂直于加工面時(shí)，由于球面銑刀的頂點(diǎn)線速度為零，頂點(diǎn)切出的工件表面質(zhì)量會(huì)很差，采用主軸回轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)，令主軸相對(duì)工件轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，使球面銑刀避開頂點(diǎn)切削，保證有一定的線速度，可提高表面加工質(zhì)量。這種結(jié)構(gòu)非常受模具高精度曲面加工的歡迎，這是工作臺(tái)回轉(zhuǎn)式加工中心難以做到的。為了達(dá)到回轉(zhuǎn)的高精度，高檔的回轉(zhuǎn)軸還配置了圓光柵尺反饋，分度精度都在幾秒以內(nèi)，當(dāng)然這類主軸的回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造成本也較高。五軸數(shù)控機(jī)床之工作臺(tái)/主軸傾斜型一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸在主軸頭的刀具側(cè)，另一個(gè)在工作臺(tái)側(cè)。這類機(jī)床的旋轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)布置有最大的靈活性，可以是在A.B.C軸中任意兩個(gè)組合。大部分工作臺(tái)/主軸傾斜型的旋轉(zhuǎn)軸配置形式是B軸與工作臺(tái)繞C軸組合。這種結(jié)構(gòu)設(shè)置方式簡(jiǎn)單、靈活，同時(shí)具備主軸傾斜型與工作臺(tái)傾斜型機(jī)床的部分有點(diǎn)。這類機(jī)床的主軸可以旋轉(zhuǎn)為水平狀態(tài)和垂直狀態(tài)，工作臺(tái)只需分度定位，即可簡(jiǎn)單的配置為立、臥轉(zhuǎn)換的三軸加