立式五轴加工中心的回转轴有两种方式,一种是工作台回转轴,设置在床身上的工作台可以环绕X轴回转,定义为A轴,A轴一般工作范围+30度至-120度。工作台的中间还设有一个回转台,在图示的位置上环绕Z轴回转,定义为C轴,C轴都是360度回转。
立式五轴加工中心的回转轴有两种方式,一种是工作台回转轴,设置在床身上的工作台可以环绕X轴回转,定义为A轴,A轴一般工作范围+30度至-120度。工作台的中间还设有一个回转台,在图示的位置上环绕Z轴回转,定义为C轴,C轴都是360度回转。
这样通过A轴与C轴的组合,固定在工作台上的工件除了底面之外,其余的五个面都可以由立式主轴进行加工。A轴和C轴小分度值一般为0.001度,这样又可以把工件细分成任意角度,加工出倾斜面、倾斜孔等。
A轴和C轴如与XYZ三直线轴实现联动,就可加工出复杂的空间曲面,当然这需要的数控系统、伺服系统以及软件的支持。这种设置方式的优点是主轴的结构比较简单,主轴刚性非常好,制造成本比较低。但一般工作台不能设计太大,承重也较小,特别是当A轴回转大于等于90度时,工件切削时会对工作台带来很大的承载力矩。
另一种五轴加工中心是依靠立式主轴头的回转。主轴前端是一个回转头,能自行环绕Z轴360度,成为C轴,回转头上还有带可环绕X轴旋转的A轴,一般可达±90度以上,实现上述同样的功能。这种设置方式的优点是主轴加工非常灵活,工作台也可以设计的非常大,客机庞大的机身、的发动机壳都可以在这类加工中心上加工。
五轴由于设备价格高昂,多半应用与复杂且附加值高的零件,以航空、军事领域尤为重要。
作为制造业数控领域上的明珠,各大国外系统厂家发那科、西门子、三菱、海德汉自然不在话下,同时各大国产数控系统的五轴联动技术也发展成熟。无论广州数控、华中数控、凯恩帝、等等不断试制完善中,至于国产五轴为何还不能有量的突破,归结还是因为市场需求量的不足。加之五轴机床结构复杂,系统占其成本比重小,国产系统优势不明显。未来国产系统在五轴上的突破还有很长的路要走。
五轴联动数控机床的优势
可一次性完成零件的五面加工,减小重复装夹次数,提高加工精度,节约时间。
对于复杂零件多次装夹需要重新寻找基准坐标,会影响加工的定位精度。用五轴联动机床一次定位后能完成全部加工。并高精完成复杂零件的一次加工。
可完成空间曲面的加工,减小对设计、加工工艺的限制,提高产品的整体性能。
特别是对叶轮等复杂曲面,由于三轴设备会与零件干涉。而使用五轴联动机床就能很好的避免。
利用刀轴可控性,让的侧刃切削,提率及表面质量,延长了寿命。
五轴机床可以灵活的调整与工件的角度,五轴机床可以采用侧刃切削,加工效率更高。同时减少的磨损。
在模加工中可对深腔,深槽进行加工,节约加工成本具。
缩短新产品研发周期。
对于试制的零件不适合大批量分工艺批量加工,用五轴机床能大幅缩短产品试制时画的时间。
五轴加工中心一般由三个直线轴(X、Y、Z轴)和两个旋转轴组成,而旋转轴又有旋转头和旋转工作台之分,根据旋转轴类型的不同组合,五轴联动加工中心机床可分为以下三种类型:
两个旋转轴由两个旋转头组成(仅旋转刀具);
两个旋转轴是由两个旋转工作台组成(仅旋转工作台);
两个旋转轴一个为旋转头,另一个为旋转工作台(既旋转刀具,又旋转工作台)。
一般来说机床第4轴为A轴,第5轴为C轴。工件摆放在C轴转台上。当第4轴A轴旋转时,因为C轴安装在A轴上,所以C轴姿态也会受到影响。同理,对于我们放在转台上面的工件,如果我们对刀具中心切削编程的话,转动坐标的变化势必会导致直线轴X、Y、Z坐标的变化,产生一个相对的位移。而为了消除这一段位移,势必机床要对其进行补偿,RTCP刀尖跟随功能就是为了消除这个补偿而产生的功能。
真正的五轴加工中心是具备刀点跟随-RPTC功能,此技术可以更好的完成五轴联动加工。对于具有RTCP功能的五轴加工中心来说,可以保持刀具中心始终在被编程的位置上。在这种情况下,沿着整个路径运动过程中可对刀具方向进行优化,同时进行刀具直线运动。这样,在整个路径上都可保持佳切削状态。当您在五轴加工中心上编程时,不用担心机床运动和刀具长度,您所需要考虑的只是刀具和工件之间的相对运动。余下的工作控制系统将为您完成。