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五轴联动加工中心

发布时间：2006-11-16

来源：远航报记者

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CCMT2006中国数控机床展览会于2月13日在上海召开，从本次展览会可以看出，国内机床的整机质量有较大提高，而国内7个厂家展出的五轴联动加工中心则成为本次展览会的一大亮点。

五轴联动加工中心较普通加工中心，结构和性能均有较大改善。无论普通立式还是普通卧式加工中心，由于结构及联动伺服轴数的限制，最多只能有效完成四面的加工。立式加工中心最有效的加工面仅为工件的顶面，卧式加工中心借助回转工作台，最有效的加工面仅为工件的四面。但是随着机械加工工艺的提高及行业的发展，在对复杂的空间区面进行有效的高精度加工方面，对机床的要求越来越高（图1），五轴加工中心就成为机床发展的一个方向。而配置上五轴联动的高档数控系统，便可以对复杂的空间曲面进行高精度加工。在本次展览会展出的机床中，以大型立式五轴联动机床居多，如浙江日发数码公司，沈阳机床集团等，而卧式五轴联动加工中心相对较少。

精机公司本次参展的大型立式五轴联动机床结构特点为：主轴前端大多是一个双摆头（图2）。其中一个自由度，能环绕Z轴做±185°范围摆动，成为C轴，采用大扭矩的内装力矩电机控制摆动，根据实际需求，可分为单力矩电机和并联双力矩电机控制。另一个自由度，可环绕X轴做范围±110°摆动，成为A轴，采用双力矩电机控制摆动。这种结构方式的优点是刀具加工无盲点，而且非常灵活。摆头力矩电机均采用内部水冷或油冷，循环冷却水或油，带走伺服产生的热量，通过制冷器降到合适的温度，再回流，以降低热变形，提高精度。配置了圆光栅，以提高分度精度，一般都在几秒以内。当然这类结构比较复杂，制造成本也较高。双摆头五轴联动机床还有一大优点就是：我们在使用球刀加工曲面时，当刀具中心线垂直于加工面时，由于球刀的顶点切削点线速度为零，切削效果会很差，切出的工件表面质量也很差。采用双摆头设计，结合CAM软件自动编辑并优化程序，机床会令刀具中心相对工件表面转过一个合适角度，使球刀不在顶点切削，保证刀具切削点有合适的线速度，使刀具始终处于最佳的切削角度和状态，以提高加工质量。大型龙门加工中心另一个结构特点是采用动丝杆螺母结构，可以减小丝杆转动惯量，快速进给达到40-60m/min以上，提高动态性能参数，配合直线光栅尺，有效提高了机床稳定性及精度。所有以上结构方式均允许工作台尺寸设计得很大，可以满足大型摸具、发动机壳等的加工需求。大型立式五轴联动机床有广阔的市场前景，其应用将越来越广泛，尤其在汽车、船舶、模具制造等领域。

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