多轴加工技术论文
浅谈多轴加工在实践中的应用

浅谈多轴加工在实践中的应用摘要:多轴机床的先进制造技术已被广泛地运用于实际生产中。
五轴加工特别适用于形状复杂的冲模。
五轴加工中心在加工较深、较陡的型腔时,可以利用工作台或主轴头的附加转动及摇摆,以达到最佳加工状态,避免刀具、刀杆与工件的模腔碰撞,减少加工时的摇晃及刀具的损伤,从而达到改善加工效果、延长刀具寿命的目的。
本文介绍多轴机床加工应用的特点和难点。
关键字:多轴加工技术;五轴机床;应用;1.引言在工业生产中,零件的加工历史源远流长。
随着数十年的发展,对产品的精度要求不断提高,产品的制造周期不断缩短。
从最初的手工铣床到 CNC铣床,再到加工中心;再到五轴加工中心的引进,使我们的加工方式更加的多样化。
而国内的许多企业,在处理多面体的时候,都是采用传统的多层装夹,这种方法导致了产品的制造周期太长,有些部件的精确度不能完全掌握,如果不能解决这个问题,就会被市场所淘汰。
同时,为适应我国机械工业的发展与变革,各大机床厂商纷纷推出各种五轴机床。
2.多轴机床加工的优点多轴加工是指在CNC系统的作用下,多轴加工4-5个轴的插补,也就是4-5个轴的联动加工。
(1)能够加工连续光滑的连续自由曲面,这是普通三轴数控机床无法加工的,也是一次装夹难以实现的。
例如航空发动机的桨叶、船舶的螺旋桨、各种形状复杂的外壳、模具等。
如果使用一般的三轴CNC机来加工这些零件,在加工时,其刀具与工件的位置角度不会发生变化,而在加工一些复杂的自由表面时,会产生干扰或不加工。
而使用多轴联动的机床,可以通过在加工中随时调节刀具/工件的位置角度来实现。
(2)能够改善加工精度,质量,效率。
例如,三轴机床一般采用球头铣刀,球头铣刀采用点接触加工,切削效率低,且刀具/工件的角度不能调节,难以确保球头在刀片上的切削点,有时会出现切割点在刀尖a,此时不但切割效率非常低下,加工表面质量也会受到很大的影响,经常要人工修复,从而也会失去准确性。
如果使用多轴机床,可以在任何时候调整刀具/工件的位置角度,这样不但可以避免这一问题,还可以经常保持并充分利用刀具的最佳切割位置,或采用线接触成形的螺旋铣刀代替点接触成形的球头铣,并进一步优化刀具/工件的位置角,从而提高切削速度和加工表面质量。
轴类零件加工工艺设计毕业论文(1)2

轴类零件加⼯⼯艺设计毕业论⽂(1)2哈尔滨职业技术学院毕业论⽂题⽬:典型轴类零件加⼯⼯艺设计院部:机械⼯程系专业:机械制造及⾃动化指导教师:丁辉班级:⼆班姓名:刘登峰毕业论⽂指导教师评语:指导教师(签字):年⽉⽇毕业答辩委员会评定意见:评定成绩:答辩委员会主任(签字):年⽉⽇⼀、论⽂题⽬:典型轴类零件加⼯⼯艺⼆、论⽂要求:1.⽬的2.进度安排序号时间段完成情况进度计划备注1 第1--4周仔细阅读毕业设计任务书,明确设计要求及任务2 第 5 周进⾏零件⼯艺性的审查3 第 6 周进⾏⽑坯的选择4 第7--8周选择基准,拟定机械加⼯⼯艺路线5 第 9 周确定机械加⼯余量,⼯序尺⼨及公差,选择机床设备6 第 10 周确定切削⽤量,填写⼯艺⽂件7 第 11 周撰写毕业设计书,整理毕业设计资料83.具体要求指导教师(签字):年⽉⽇摘要随着数控技术的不断发展和应⽤领域的扩⼤,数控加⼯技术对国计民⽣的⼀些重要⾏业(IT、汽车、轻⼯、医疗等)的发展起着越来越重要的作⽤,因为效率、质量是先进制造技术的主体。
⾼速、⾼精加⼯技术可极⼤地提⾼效率,提⾼产品的质量和档次,缩短⽣产周期和提⾼市场竞争能⼒。
⽽对于数控加⼯,⽆论是⼿⼯编程还是⾃动编程,在编程前都要对所加⼯的零件进⾏⼯艺分析,拟定加⼯⽅案,选择合适的⼑具,确定切削⽤量,对⼀些⼯艺问题(如对⼑点、加⼯路线等)也需做⼀些处理。
并在加⼯过程掌握控制精度的⽅法,才能加⼯出合格的产品。
本⽂根据数控机床的特点,针对具体的零件,进⾏了⼯艺⽅案的分析,⼯装⽅案的确定,⼑具和切削⽤量的选择,确定加⼯顺序和加⼯路线,数控加⼯程序编制。
通过整个⼯艺的过程的制定,充分体现了数控设备在保证加⼯精度,加⼯效率,简化⼯序等⽅⾯的优势。
关键词⼯艺分析加⼯⽅案进给路线控制尺⼨⽬录绪论 (3)第⼀章⼯艺⽅案分析 (4)(⼀)零件图 (4)(⼆)零件图分析 (4)(三)确定加⼯⽅法 (4)(四)确定加⼯⽅案 (4)第⼆章⼯件的装夹 (6)(⼀)定位基准的选择 (6)(⼆)定位基准选择的原则 (6)(三)确定零件的定位基准 (6)(四)装夹⽅式的选择 (6)(五)数控车床常⽤的装夹⽅式 (6)(六)确定合理的装夹⽅式 (6)第三章⼑具及切削⽤量 (7)(⼀)选择数控⼑具的原则 (7)(⼆)选择数控车削⽤⼑具 (7)(三)设置⼑点和换⼑点 (8)(四)确定切削⽤量 (8)第四章典型轴类零件的加⼯ (9)(⼀)轴类零件加⼯⼯艺分析 (9)(⼆)典型轴类零件加⼯⼯艺 (11)(三)加⼯坐标系设置 (13)(四)⼿⼯编程............................................. 错误!未定义书签。
多轴加工技术

多轴加工技术第一篇:多轴加工技术所谓多轴数控机床是指在一台机床上至少具备第4轴。
如四轴数控机床有3个直线坐标轴和1个旋转坐标轴,并且4个坐标轴可以在计算机数控(CNC)系统的控制下同时协调运动进行加工。
五轴数控机床具有3个直线坐标轴和两个旋转坐标轴,并且可以同时控制、联动加工。
与三轴联动数控机床相比较,利用多轴联动数控机床进行加工的主要优点如下。
(1)可以一次装夹完成多面多方位加工,从而提高零件的加工精度和加工效率。
(2)由于多轴机床的刀轴可以相对于工件状态,而改变,刀具或工件的姿态角可以随时调整,所以可以加工更加复杂的零件。
(3)由于刀具或工件的姿态角可调,所以可以避免刀具干涉、欠切和过切现象的发生,从而获得更高的切削速度和切削宽度,使切削效率和加工表面质量得以改善。
(4)多轴机床的应用,可以简化刀具形状,从而降低刀具成本。
同时还可以改善刀具的长径比,使刀具的刚性、切削速度、进给速度得以大大提高。
(5)在多轴机床上进行加工时,工件夹具较为简单。
由于有了坐标转换和倾斜面加工功能,使得有些复杂型面加工,转变为二维平面的加工。
由于有了刀具轴控制功能,斜面上孔加工的编程和操作也变得更加方便。
由于增加了旋转轴,所以与三轴数控机床相比,多轴机床的刀具或工件的运动形式更为复杂,主要有以下几种形式。
第二篇:轴类零部件加工技术要求轴类零件加工工艺一、轴类零件的功用、结构特点及技术要求轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。
它主要用来支承传动零部件,传递扭矩和承受载荷。
轴类零件是旋转体零件,其长度大于直径,一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。
根据结构形状的不同,轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。
轴的长径比小于5的称为短轴,大于20的称为细长轴,大多数轴介于两者之间。
轴用轴承支承,与轴承配合的轴段称为轴颈。
轴颈是轴的装配基准,它们的精度和表面质量一般要求较高,其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定,通常有以下几项:(一)尺寸精度起支承作用的轴颈为了确定轴的位置,通常对其尺寸精度要求较高(IT5~IT7)。
轴类零件加工毕业论文

轴类零件加工毕业论文本文主要探讨轴类零件加工的工艺流程、加工方法和常见质量问题,以及如何提高轴类零件的加工精度和质量。
工艺流程1. 设计:根据产品需求和技术要求,确定轴类零件的尺寸、材料、工艺要求等,进行CAD绘图。
2. 选择材料:根据设计要求和工艺要求,选择合适的材料,如常用的45#、40Cr、20CrMnTi等。
3. 准备工作:包括切割、锤打、焊接、铣床加工等预处理工序,以便后续加工更加精确。
4. 热处理:对材料进行淬火、回火或正火处理,以调整材料的组织结构,提高硬度和强度。
5. 粗加工:常见粗加工方法包括车削、铣削、切割、钻孔等,用于削除材料的多余部分,为后续的精加工做准备。
6. 精加工:常见精加工方法包括磨削、齿轮加工、滚削等,用于制造轴类零件的精度和表面质量。
7. 表面处理:常见表面处理方法包括镀铬、喷涂、抛光等,用于提高轴类零件的耐腐蚀性和美观度。
8. 检验:对轴类零件进行尺寸、形位公差、表面光洁度、硬度等方面的检测,以保证其质量符合设计要求。
加工方法1. 车削:主要用于制造直径较小的轴类零件,如钢轴、黄铜轴等。
可分为粗车和精车两种加工方法,用于削除材料的多余部分和加工出平滑表面。
2. 铣削:主要用于制造齿轮和键槽等复杂结构的轴类零件。
可分为立式铣床和卧式铣床两种加工方法,用于削除材料的多余部分和加工出精确且平整的表面。
3. 磨削:主要用于制造轴类零件的精加工,如磨削精度高、表面光洁度要求高的轴类零件。
常见的磨削方法包括平面磨、内圆磨、外圆磨和中心磨等。
4. 齿轮加工:主要用于制造各种类型的齿轮,包括直齿轮、斜齿轮、锥齿轮等。
常见的加工方法包括铣齿、滚齿和切齿等。
5. 滚削:主要用于制造滚动轴承的轴类零件,如滚动子、滚针、滚珠等。
常见的滚削方法包括轮廓滚削、纵断面滚削、横断面滚削等。
常见质量问题1. 直径误差:轴类零件的直径误差会导致装配配合不良或者无法正常使用。
2. 圆度误差:轴类零件的圆度误差会导致轴承载能力下降或者运转不平稳。
多轴加工应用技术研究参考

第三章多轴加工应用技术研究一、多轴加工的理解所谓多轴加工就是多坐标加工。
它与普通的二坐标平面轮廓加工和点位加工、三坐标曲面加工的本质区别就是增加了旋转运动,或者说多轴加工时刀轴的姿态角度不再是固定不变,而是根据加工需要刀轴角度随时产生变化的。
一般而言,当数控加工增加了旋转运动以后,刀心坐标位置计算或是刀尖点的坐标位置计算就会变得相对复杂。
多轴加工的情况可以分为:1.3个直线轴同1~2个旋转轴的联动加工,这种加工被称为:4轴联动或5轴联动加工; 2.1~2个直线轴和1~2个旋转轴的联动加工;3.3个直线轴同3个旋转轴的联动加工,用作这种加工的机床被称为并联虚轴机床。
4.刀轴呈现一定的姿态角不变,三个直线轴作联动加工。
这种加工被称为多轴定向加工。
下列所示的几种零件就是需要使用多轴加工的零件。
图3-1为单个叶片类零件。
这种零件虽 然也可以用三轴加工的方法加工,但是有些时候用多轴加工的效果和质量要优于三轴加工。
图3-2 整体叶轮图3-1 单叶片零件图3-3 柱面槽零件图3-2为整体叶轮零件。
这类零件的加工通常都是用五轴联动的方式加工出来的。
因为仅仅 用三轴联动的方式避免不了加工中产生的干涉问题。
图3-3为柱面槽或柱面凸轮类零件。
这类零件的加工有时只需要一个直线轴和一个旋转轴的联动加工就可以了。
二、多轴加工的目的(1)利用多轴机床可加工更加复杂形面在没有多轴加工机床时,加工复杂曲面通常是使用三轴数控铣床和球头铣刀加工,为了避免干涉,有时还需要把一个零件分解为若干个零件分别加工。
但是如果利用多轴机床设备,就可以加工三轴数控机床不能加工的复杂的曲面,可以整体加工复杂零件,并且使得定位夹紧装置更为简单。
利用多轴机床设备进行加工的零件有:某些模具形面、叶片形面以及整体叶轮。
需要说明的是曲面的干涉情况有两种。
一种是自身干涉,即某一直径的刀具加工某一曲面时,刀具与这张面产生干涉。
另一种是面间干涉。
即在加工某一曲面时,刀具干涉到了另外一张曲面。
(已修改)探讨改进多轴机床加工方法

探讨改进多少起床加工方法摘要:随着我国经济飞速的发展,工业机械在工业产业的应用中非常广泛。
本文通过对现有多轴机床加工方法的研究,分析了多轴机床在运作过程中存在的问题,并针提出了主要改进措施和方向。
关键词:工业机械多轴机床改进措施数控机床对于现如今的现代化工厂来说,是最主要的生产制造设备。
多轴数控机床比传统机床在加工工艺上有更大的优势,传统加工机床正在慢慢都被数控机床替代。
而其中五轴联动加工中心是数控机床中加工技术最高的一种多轴数控机床。
五轴数控机床在工业生产和制造上的应用非常广泛,在航空航天,水利水电等这些产品的核心部件加工上更是如此。
比如,航空发动机的整体叶轮,水利水电设备中的发电机转子制造等。
利用五轴数控机床,对这些高端零部件进行加工,能够满足这些零部件的精度要求,同时也会有更高的效率。
1.多轴数控机床的类型目前我国五轴联动数控机床,有立式,卧式和摇篮式,以及二轴Nc这几个基本的种类,其中以立式和卧室为最常见的类型。
这几种不同类型的五轴数控机床,都有各自的优势,也就是说,在对零部件加工过程当中,并没有说某一个类型的设备是最好的,这要根据加工部件的形状,对精度的要求等这些来进行合适的选择。
1.1立式五轴加工中心立式五轴加工中心有两种不同形式的回转轴,包括工作台回转轴以及工作台,中间另设有一个回转台还让另一个轴回转的旋转轴。
(1)工作台回转轴是指工作台可以环绕x轴进行回转,一般这种工作台都是设置在机床的床身上,大部分情况下,这种回转轴也可以称之为直线轴,其工作范围一般为30度至-120度左右。
(2)另外一种类型的回转轴一般称之为旋转轴,这种为转轴基本上都是360度回转的。
在第一个直线轴和第二个旋转轴的共同作用下,除了工作台面底部的,大部分工件以外,其余的五个面,均可以利用这种类型的机床进行加工。
同时因为直线轴和旋转轴的最小分度值为0.001度,所以,在加工时可以通过任意角度将部件或者是倾斜孔。
1.2卧式五轴加工中心卧式五轴加工中心也的回转轴也有两种形式,一种是主轴摆动,固定成为一个回转轴,与工作台上的,另一个回转轴相互配合从而对部件进行立体加工。
典型轴类零件的加工工艺论文

典型轴类零件的加工工艺论文摘要:本文针对典型轴类零件的加工工艺进行了研究。
首先介绍了典型轴类零件的定义和应用领域。
然后,详细讨论了轴类零件的加工工艺流程,包括预加工、粗加工和精加工。
针对不同加工工艺环节,提出了相应的切削工艺参数和机床装备要求。
最后,结合实际案例,对典型轴类零件的加工工艺进行了验证和评估,结果表明所提出的加工工艺方案具有良好的加工效果和经济性。
1. 引言轴类零件是机械加工中常见的零件类型,广泛应用于汽车、航空航天、机械制造等行业。
轴类零件的加工工艺关系到产品的精度和质量,因此对其加工工艺进行研究具有重要意义。
2. 典型轴类零件的定义和应用领域典型轴类零件通常包括圆柱轴、锥柱轴和螺旋轴等。
不同类型的轴类零件在各行业中有着广泛的应用,如汽车发动机中的曲轴、飞机引擎中的轴、工程机械中的转子轴等。
3. 轴类零件的加工工艺流程轴类零件的加工工艺一般包括预加工、粗加工和精加工三个环节。
预加工主要是对原材料进行切削和修整,以确保材料表面的平整和尺寸的合适。
粗加工是在预加工的基础上进行下一步的加工,如车削和铣削等。
精加工是对粗加工后的轴类零件进行最终的加工,以达到所要求的尺寸精度和表面质量。
4. 轴类零件加工工艺参数和机床装备要求针对轴类零件的不同加工工艺环节,有不同的切削工艺参数和机床装备要求。
预加工阶段,需要合理选择切削工具和切削参数,以提高加工效率和精度。
粗加工阶段,适当选择车床或铣床等机床进行切削,控制切削速度和进给速度等参数,确保工件表面的平整和尺寸的合适。
精加工阶段,辅以钻床、磨床等机床进行细加工,以获得所要求的精度和表面质量。
5. 典型轴类零件加工工艺的验证和评估通过实际案例对典型轴类零件的加工工艺进行验证和评估。
结果表明所提出的加工工艺方案具有良好的加工效果和经济性。
同时,还需要根据实际生产情况进行不断改进和优化,提高轴类零件的加工质量和降低成本。
6. 结论本文对典型轴类零件的加工工艺进行了研究,提出了对应的加工工艺流程、切削工艺参数和机床装备要求。
精密复杂曲面零件多轴数控加工技术研究进展

精密复杂曲面零件多轴数控加工技术研究进展多轴数控加工是现代工业中的标志性加工技术,在能源、动力、国防、运载工具、航空航天等高端制造领域的关键零部件加工中占据着主导地位。
随着中国在这些制造领域的不断拓展,涌现出一大批加工难度大、性能指标要求苛刻的精密复杂曲面零件,如大型航空运载工具的精密壳体、天线罩、航空发动机的机匣及叶片、整体叶轮和叶盘等,因其超常规的使役环境,常以导流、透波、抗疲劳特性以及气动特性等性能指标为主要制造要求。
为满足性能指标要求,此类零件的形状及结构日趋复杂,通常具有薄壁悬垂、极端大尺度比等特点,而且壁厚变化剧烈并且有着严格的控制要求,加工精度不断提高,其制造已由以往单纯的形位精度加工,跃升为形位与性能指标并重的高性能加工,给目前的复杂曲面数控加工技术带来了严峻的挑战。
数控加工是由模型曲面上的加工路径直接驱动,因而高效加工路径设计方法成为提高加工效率,保证零件表面成形精度的关键。
然而,传统路径规划方法却拘泥于单纯几何学层面的逐点路径设计和离散调整,从运动学及切削特性层面考虑加工路径拓扑几何形状的方法较少,无法兼顾曲面几何物理特性、难以实现路径的整体调控。
在复杂曲面的数控加工中,运动规划也非常重要,特别是在复杂零件的高速高精度加工中,适应性进给率定制技术是加工精度和加工效率保证的有效手段[4]。
目前,进给率定制局限于在前瞻预读框架下构建不同形式的弧长-时间及进给率-弧长映射的常规方法,尚未完全建立起轨迹内在几何特性与进给率运动特性间的联系,其定制过程通常需要多次反复,以求在多种约束许可范围内获得尽可能高的速度,并在提高加工效率的前提下保证加工精度。
数控加工既是一个零件的几何成形过程,也是一个复杂的动态物理切削过程,特别是随着高档数控机床切削速度不断提高,对数控加工技术的研究不能仅关注常规几何学层面的走刀路径设计和运动学层面的运动规划,必须转向实际的物理加工过程,解决大进给量、高转速所带来的刀具负载波动、变形、破损失效,特别是解决加工过程中由于切削力变化所引起的切削系统的不稳定等问题。
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多轴加工技术班级:08级机设二班学号:0803010214 姓名:邓琼海摘要我们熟悉的数控机床有XYZ三个直线坐标轴,多轴指在一台机床上至少具备第4轴,三个旋转轴为A、B、C。
多轴加工准确地说应该是多坐标加工,它与普通的二坐标平面轮廓加工、点位加工三坐标曲面加工的本质区别是增加了旋转运动,也就是说多轴加工时刀具轴线的相对于工件不再是固定不变的,而是根据需要刀轴角度是变化的。
其中应用最为广泛的应该是五轴加工技术。
五轴加工技术是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等加工的唯一手段。
五轴加工技术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。
下面浅谈一下五轴车铣复合加工技术的一些情况。
关键字:多轴加工五轴车铣复合加工技术一、概况五轴车铣技术是20世纪90年代发展起来的复合加工技术,是一种在传统机械设计技术和精密制造技术基础上,集成了现代先进控制技术、精密测量技术和CAD/CAM应用技术的先进机械加工技术。
这种加工技术的实质是一种基于现代科技技术和现代工业技术的工艺创新并引发相关产业工艺进步和产品质量提升的新技术。
五轴车铣中心是五轴车铣技术的载体,是指一种以车削功能为主,并集成了铣削和镗削等功能,至少具有3个直线进给轴和2个圆周进给轴,且配有自动换刀系统的机床的统称。
这种车铣复合加工中心是在三轴车削中心基础上发展起来的,相当于1台车削中心和1台加工中心的复合。
因此可以在1台车铣中心上,经过一次装夹,完成全部车、铣、钻、镗、攻丝等加工,其工艺范围之广和能力之强,已成为当今复合加工机床的佼佼者,是世界范围内最先进的机械加工设备之一。
五轴车铣中心的先进性表现在其设计理念上。
在通常的机械加工概念中,1个零件的加工,少则一两工序,多则上百工序,要经过多台设备的加工来完成,要准备刀具、工装夹具。
对复杂的零件来说,有的一套工装的准备就需要三、五个月的时间,即使不考虑经济成本,三、五个月的时间很可能会错过许多商品机遇和战略机遇。
在汽车、家电等批量生产行业,为了提高效率和自动化水平,广泛采用自动化生产线,庞大的物流系统构成了自动线很主要的一部分,同时是一个占钱、占地的部分,也是故障多发的部分,对复杂形面的加工,物流更是一个大问题。
零件的多次装夹和基准转换,有时带来不必要的工序,同时也使零件加工精度丧失。
五轴车铣复合加工中心从设计概念上解决了这个问题,它是一次装夹,完成加工范围内的全部或绝大部分工序,实现了从复合加工到完整加工的飞跃。
二、五轴车铣复合加工技术的优点(1)缩减生产过程链和减少在制品数量。
完整加工大大缩短了生产过程链,而且由于把加工任务只交给一个工作岗位,不仅使生产管理和计划调度简化,而且透明度明显提高,无需复杂的计划系统就能够迅速解决所发生的事情并使之优化。
工件越复杂,它相对传统工序分散的生产方法的优势就越明显。
同时由于生产过程链的缩短,在制品数量必然减少,可以简化生产过程管理。
(2)减少基准转换,提高加工精度。
工序集成化不仅提高了工艺的有效性,由于零件在整个加工过程中只有一次装卡,加工的精度更容易获得保证。
(3)减少工装夹具数量和占地面积。
尽管加工中心机床的单台设备价格较高,但由于过程链的缩短和设备数量的减少,工装夹具数量、车间占地面积和设备维护费用也随之减少,从而降低了总体固定资产的投资、生产运作和管理的成本。
(4)缩短产品研发周期。
可持续发展是企业的一个重要战略目标,其前提是产品的不断更新。
在竞争日益激烈的环境下,机会转瞬即逝,这就要求产品研发周期不能太长。
对于航空航天领域的企业,新产品零件越来越复杂,精度也越来越高,因此具备高柔性、高精度、高集成性和完全加工能力的五轴车铣复合加工中心可以很好地解决新产品研发中复杂零件加工的精度和周期问题,大大缩短研发周期和提高新产品的成功率。
三、五轴车铣中心功能X、Y、Z构成三维空间,在加工中,X轴、E轴形成回转体的径向尺寸或复杂曲面的插补铣加工;Y轴形成刀具与主轴中心的偏离,可用于钻偏心孔、平面的Y向铣削或复杂曲面的插补加工;Z轴形成回转体的轴向尺寸或可用于平面的Z向铣削复杂曲面的插补加工。
C轴为绕Z轴旋转的轴,在回转体上实现周向进给,分度和定向停车,用于端面钻孔和插补铣削加工。
E轴为X轴的平行轴,是为实现某些特殊功能而附加的轴。
B轴为绕Y轴旋转的轴,形成刀具与主轴回转中心的夹角,当作为连续轴插补加工复杂曲面时,刀具可以保持连续垂直于零件轨迹的切线方向。
(2)Y轴形式。
日式车铣复合加工中心的Y轴是虚拟Y轴,是X轴和一个与X轴有一定夹角Y′的轴差补来实现。
Y坐标与X坐标的垂直关系由差补精度决定。
在实现Y坐标方向运动时,X轴和Y′轴同时运动。
对两轴运动的动态特性要求较严格,这种形式X轴拖动重力轻,易于控制,受部局影响Y轴行程较小。
欧式车铣复合加工中心,是机械保证,Y与X、Z垂直,可达到较高精度,这在铣削Y向平面时易于达到理想的平面质量。
这种部局Y 向行程比日式大1/3左右。
(3)刀具动力主轴。
日式车铣复合加工中心刀具动力主轴通常采用电主轴,动力主轴箱体积一般很大,相对来说主轴直径较小,采用角接触球轴承,这种设计可实现较高转速,属高速小扭矩主轴,扭矩一般≤150N·m,对于大刀具悬伸和重负载切削不利。
在小切深、高转速方面有优势。
主轴寿命相对较低,到达寿命后只有电主轴生产厂才有力量维护。
欧式车铣复合加工中心的刀具动力主轴是曲型机械式主轴,目前最高转速9000r/min,相对电主轴转速较低,对于绝大多数切削条件来说这个转速可以满足。
这种形式一般很轻松达到300N·m以上扭矩,适合于大扭矩切削,在黑色金属切削方面有明显优势。
(4)C轴形式。
从日式和欧式风格上看,相近规格日式C轴扭矩较小,欧式扭矩较大。
从这一点上可以看出,欧式车铣复合加工中心在应对较大惯量、较大直径铣削能力上,更具有优势,尤其是C轴定向锁紧功能,对提高铣削能力,提高零件表面质量有很大的作用。
四、五轴车铣中心的几大结构形式纵观世界上各个生产厂商的车铣复合加工中心产品,虽然它们的结构各不相同,各有千秋,但是总体来说可以分为以下4类典型结构。
第1类是以WFL、沈阳机床为代表的斜床身式立式车铣复合加工中心。
该类机床总体布局采用传统卧式车床布局形式,床身采用高刚性的斜式床身结构,导轨为特殊设计的大尺寸直线导轨,具有高刚性和优良的抗振性。
床身左端为车削主轴箱,具备C轴功能。
右端为尾座装置。
斜式床身上部是车、铣、镗主轴装置,可沿纵向(Z轴)、横向(X轴)、径向(Y轴)进行直线运动和B轴的摆动回转运动。
斜式床身的下部是一个在纵向和横向均可机动控制的中心支架,用于端面和镗内孔加工不能使用尾座装置时支撑工件。
因而该类机床具备X、Y、Z、B和C多轴插补联动功能,可在无人干预的情况下,进行车削、钻孔、铣削、磨削、枪钻、内外齿加工、车铣、圆弧铣削等加工任务。
第2类是以DMG公司为代表的斜平床身的立式车铣复合加工中心。
这类机床是世界上绝大多数机床制造商所采用的结构,其结构比较紧凑。
其中DMG公司在其机床的Z轴采用了直线电机技术,快移速度达到70m/min;B轴采用涡轮蜗杆,其力矩电机驱动分度精度可以达到0.001°。
第3类是以日本的MORI SEIKI和MAZAK为代表的箱中箱式卧式车铣复合加工中心。
这类机床是日本森精机公司在2005年着力推出的一款新型的车铣复合加工中心,此款机床采用了很多世界领先的技术。
其中包括很多加工中心采用的箱中箱结构、森精机公司提出的重心驱动技术、丝杠中空冷却技术、车削主轴箱体冷却技术,以及其刀塔采用的力矩电机驱动的动力刀具等。
第4类是以INDEX公司为代表的动立柱式卧式车铣复合加工中心。
这类机床借鉴了卧式加工中心成功的经验,采用了动立柱式结构实现Z、X、Y向进给运动,而床身有两种结构,一种是采用平床身,另一种采用斜床身。
从这4类典型的机床结构不难看出,现代机床已经发展到相当完善的程度,各类机床之间彼此相互交融,第3和第4类机床就是很好地融合了卧式加工中心和车削中心的结构而得到的一种全新的结构,所以其既有卧式加工中心的特点,同时又有车削机床的特点,所以其加工范围和能力就大大地增强了。
五、发展现状进入21世纪以来,五轴车铣中心发展非常迅速,不仅规格齐全,在硬件功能上十分完善,且软件功能也很强大。
如WFL的M系列和MAZAK的E-H系列等。
在规格上,WFL的M系列从M30到M150,共有7个规格系列,基本上涵盖了直径从300mm~1500mm,长度最长到6500mm的所有工件;而MAZAK的E-H系列则基本上覆盖了车削直径从610mm~920mm的中型规格工件。
在硬件功能上,除了标准的功能模块配置外,还有一些可选模块。
如WFL的M系列可选模块有副主轴模块、下刀塔模块、长镗刀杆模块和对刀尖的ATC更换模块、带径向自动进给的镗刀杆模块、角度头模块等。
而MAZAK的E-H系列的可选模块有副主轴模块、下刀塔模块、长镗刀杆模块和对其刀尖的ATC更换模块。
在软件功能上,都具备在线检测功能、刀具在线实时监控及适应控制功能、自动对刀功能、温度补偿功能、CAD/CAM自动编程功能等。
目前,最先进的五轴车铣加工中心除了可以进行车、铣、钻、镗、攻丝等加工外,还可以镗型腔、钻深孔、滚齿、铣叶片以及进行磨削加工和工件的在线测量,实现各种误差补偿、刀具在线监控和适应控制等。
然而同样的设计理念,在众多的生产厂家当中,所走的路线却各不相同,各有各的特点,产品的应用场合也有较大区别。
主要分为两大流派,一个是欧式风格,以WFL、NILES、沈阳数控为代表,一个是以DMG、MAZARK 为代表的日式风格。
1 两类车铣中心在高效切削理念上的差别两种流派的机床设计在考虑车铣效率时,实现的手段是不一样的,日式车铣复合加工中心是以高速、小切深、大进给为基础来确定机床的参数的,利用了刀具的上限切削速度,适合于模具圆角和材料较软的被加工零件切削。
欧式车铣复合加工中心是以重切削为条件,即大切深、大进给、高线速度来确定机床参数的。
两种高效切削方式实现方法明显不一样,以高速为基础的方式实现高效,从经济上考虑,刀具寿命低,零件制造成本相对提高;以重切削为基础设计的机床,刚性好,刀具使用中高转速寿命长,经济性好。
目前机械式动力主轴转速已达9000r/min,有效地解决了小圆角切削线速度低的问题。
2 车铣中心两大流派的结构分析(1)总体布局。
日式布局紧凑、体积小,采用大平顶梯形床身截面,截面高度低(平床身);欧式床身截面为三角形(斜床身)截面高度比日式要高,床身重,挠度小,但体积和重量都大,相对成本高。
国内对五轴车铣中心的研究始于2000年,并在2001年制造出第一台五轴车铣中心SSCKZ63-5;同年“十五”国家科技攻关计划重点项目SSCKZ80-5/2000启动并由沈阳机床承担此项目的研究,2003年该项目通过国家验收并在2005年获中国机械工业科学进步二等奖。