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五軸加工中心精髓關(guān)鍵技術(shù)在哪?

時(shí)間:2017-07-19 09:07來源:山東海特?cái)?shù)控機(jī)床
  五軸加工中心相對(duì)于三軸加工中心來說,不僅僅是增加兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的問題,它在算法、控制技術(shù)上有著很大的提升,其關(guān)鍵技術(shù)包括主軸速度、驅(qū)動(dòng)技術(shù)和控制技術(shù),這些參數(shù)影響了五軸加工中心的加工范圍和加工精度。
 
  五軸加工中心關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)
 
  1、主軸速度
  
  五軸加工中心在復(fù)雜異形件時(shí),經(jīng)常需要用到小直徑刀具來提高零件表面質(zhì)量,為此需要主軸具有較高的轉(zhuǎn)速。如今五軸加工中心的主軸大多都采用電主軸(主軸速度基本保持在20000~50000r/min)來提高效率,減少能量損耗。在細(xì)微銑削(銑刀直徑一般采用0.1~2mm)加工過程中,需要機(jī)床具備*高的主軸轉(zhuǎn)速。
  
  2、驅(qū)動(dòng)技術(shù)
  
  在進(jìn)行復(fù)雜曲面加工時(shí),經(jīng)常需要對(duì)五軸加工中心的主軸轉(zhuǎn)速和角度進(jìn)行制動(dòng)和變速以適應(yīng)各種型面的加工。為達(dá)到在較高的進(jìn)給速度或在短距離的走刀路徑上,平穩(wěn)地加工零件的輪廓,這就要求設(shè)備具有很高的主軸加速度。因此,在五軸加工過程中,主軸的加速度將控制著零件的加工精度和刀具的壽命。
  
  目前,普通的加工中心基本都是采用伺服電機(jī)和滾珠絲杠來驅(qū)動(dòng)直線軸運(yùn)動(dòng),但對(duì)于高端數(shù)控設(shè)備現(xiàn)已開始采用直線電機(jī),如德國DMU公司的DMC75VLinear高速五軸加工中心。直線電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)包括:可簡(jiǎn)化機(jī)床結(jié)構(gòu),減去機(jī)床中將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)部件,減少能量損耗,從而有效提高零件加工精度,保證各軸的動(dòng)態(tài)性能及移動(dòng)線速度的穩(wěn)定性。
  
  如今,大部分的五軸聯(lián)動(dòng)加工中心基本都采用轉(zhuǎn)矩電機(jī)來控制主軸頭和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)和擺動(dòng)。轉(zhuǎn)矩電機(jī)是一種同步電機(jī),屬于直接驅(qū)動(dòng)裝置機(jī)構(gòu),它在轉(zhuǎn)子上固定有需要驅(qū)動(dòng)的零部件,這樣就能盡量減少機(jī)械傳動(dòng)零部件。轉(zhuǎn)矩電機(jī)的伺服響應(yīng)靈敏,輸出扭矩大、無傳動(dòng)間隙、無零件間的接觸傳動(dòng)(避免磨耗)等特點(diǎn),其角速度是傳統(tǒng)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的6倍以上,在驅(qū)動(dòng)主軸頭擺動(dòng)的加速度可達(dá)3g以上。采用轉(zhuǎn)矩電機(jī)替代傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)可以將設(shè)備簡(jiǎn)化,減少零部件數(shù)量,提高傳動(dòng)效率,同時(shí)提高整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)行的穩(wěn)定性,從而提高零件的加工質(zhì)量和效率。
  
  3、控制技術(shù)
  
  五軸聯(lián)動(dòng)加工中心就是要實(shí)現(xiàn)5個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的同時(shí)運(yùn)動(dòng),完成零件的加工。由于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸的存在,導(dǎo)致坐標(biāo)系是運(yùn)動(dòng)變化的,使得編程算法比三軸機(jī)床的算法復(fù)雜很多,各種插補(bǔ)運(yùn)算量龐大,同時(shí)細(xì)微的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸誤差將導(dǎo)致很大的加工誤差。為此,要求五軸聯(lián)動(dòng)加工中心數(shù)控系統(tǒng)具備強(qiáng)大的控制和伺服能力以及高效的運(yùn)算速度和控制精度,同時(shí)還要求系統(tǒng)具備良好的刀軸中心點(diǎn)控制管理能力,實(shí)現(xiàn)刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償,從而實(shí)現(xiàn)圓柱面和傾斜工作面的高效加工。
  
  目前在五軸聯(lián)動(dòng)加工中,臺(tái)灣新代系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用,可以實(shí)現(xiàn)五軸五聯(lián)動(dòng),而且性價(jià)比相對(duì)較高。
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