最近處于全球化競爭環(huán)境之中各家制造商愈來愈表現(xiàn)出投資多軸機(jī)床的需求硫朦，以期獲得高精高質(zhì)的加工和高投資回報(高利潤)。最受歡迎的多軸機(jī)床為5軸機(jī)，包括5軸聯(lián)動機(jī)床和“3+2軸”機(jī)床羽剪，因為5軸機(jī)可以滿足簡潔化/無人操作的要求。在此罪靠，我們將介紹通過集中加工實現(xiàn)節(jié)拍縮短的案例殴燃，以及我們的機(jī)床。

　　1.Introduction引言

　　目前對5軸機(jī)床的需求所呈現(xiàn)的趨勢為：在提高質(zhì)量季糜、削減成本的基礎(chǔ)上斯荒，力爭實現(xiàn)縮短從研發(fā)設(shè)計到制造出成品這一環(huán)節(jié)的交貨期。有了高精度的機(jī)床恰除，客戶期望可以省略或減少精整挨狡、拋[磨]光的工序[1-2]。在此诵藐，我們以汽車變速器產(chǎn)品原型為例做些說明(見圖1)迫赞。加工此工件通常需要用到多種設(shè)備如：數(shù)控車床啼阵，EDM(放電加工機(jī))，電火花成型加工以及電極加工設(shè)備扑轮。此工件的形狀加工不需要聯(lián)動配合可傾及旋轉(zhuǎn)軸撤奸，或是深切斜倒區(qū)域(undercut)，所以無需使用5軸機(jī)喊括。然而胧瓜，北村公司的5軸機(jī)組合以車削功能，可以用一臺機(jī)床替代上述所需各種設(shè)備瘾晃，因此可以成功實現(xiàn)精簡加工工序過程贷痪、減少裝夾時間，從而大大降低整體成本蹦误。結(jié)果加工節(jié)拍減少了約54小時劫拢，因為諸如數(shù)控車床、EDM(放電加工機(jī))强胰，電火花成型加工以及電極加工設(shè)備舱沧，加工中心的倒角加工，手工打磨等加工工序都可以省去偶洋。見圖3熟吏，與傳統(tǒng)加工工藝的比較。北村公司推薦使用的機(jī)床為“Mytrunnion-1”,此機(jī)型為“Mytrunnion”系列中最小型的5軸聯(lián)動立式加工中心玄窝。為了體現(xiàn)/實現(xiàn)真正的益處蒲龟，機(jī)床還必須要有良好的吸震性能以保證刀具的使用壽命。北村公司的Mytrunnion-1的配置為：具備高吸震性能的硬軌結(jié)構(gòu)讼崔，優(yōu)異的加速/減速性能凌宫，高速高剛性30,000min-1主軸，和耳軸款式的旋轉(zhuǎn)工作臺/分度盤(由旋轉(zhuǎn)軸支撐其兩端死辫，不同于僅是靠一端支撐的臺面安放款式atableontablestyle)麻坯，并且硬軌為感應(yīng)處理硬化和精密研磨工藝，配合觸面為樹脂貼塑檬舀。因此在高速進(jìn)給切削時北村機(jī)床可提供高于其他機(jī)床7倍的抗震能力(圖2)毙帚。所有上述機(jī)床特點的總和，可令機(jī)床具備重切削的能力腹痹，不僅加工表面質(zhì)量好熔布，且刀具壽命更長。就此案例下伙，我們希望強調(diào)這樣一個事實：將對稱工件裝夾于工作臺中心其种，北村機(jī)床可以實現(xiàn)連續(xù)高精度加工，而無需設(shè)定工件各個加工點的工件坐標(biāo)狸眼。

　　2.Keypointformachining,machinefunctions加工及機(jī)床功能之關(guān)鍵點

　　該工件為產(chǎn)品原型藤树，不是量產(chǎn)。量產(chǎn)時拓萌，該工件的加工分為多道不同工序岁钓，各個工序需要用到不同的工裝，而采用此種加工方式來加工產(chǎn)品原型則是非常低效率的微王。使用Mytrunnion-1各種功能屡限，我們可以減少工序，提高效率炕倘，同時確保精度在公差范圍內(nèi)钧大。在此，我們再來看一下加工工藝以及加工該工件所需要的機(jī)床功能罩旋。要保證使用多軸機(jī)床進(jìn)行量產(chǎn)時的高精度啊央，經(jīng)常需要調(diào)整工件坐標(biāo)系統(tǒng)的參考點[3-4]。這個調(diào)整可以通過一個自動觸碰探針實現(xiàn)(圖3)涨醋，但是產(chǎn)品原型的加工則無需這樣做瓜饥。

　　2.1MachiningtheoutercircleandboringaholebyusingtheCNCturningfunction

　　利用CNC車削功能來加工外圓及鏜孔外圓以及安裝傳動軸的(鏜)孔的精度有圓度要求。北村的Mytrunnion-1利用直驅(qū)馬達(dá)來驅(qū)動旋轉(zhuǎn)工作臺浴骂，轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速高達(dá)1100min-1快混。該工作臺可以在主軸上裝有車刀時做旋轉(zhuǎn)操作。所以這樣子可以免去在不同工序設(shè)備(銑削機(jī)床-車床)加工時再次重新裝卸所造成的失誤能航。因此工件的加工精度得以提高穿互。而且，我們還可以在工件處于傾斜位置時進(jìn)行工作臺旋轉(zhuǎn)操作挚蟹，這樣我們可以進(jìn)行工件背面的倒角加工峡徽，因此可以省略另行二次加工。

　　2.2MillingtheOutsideandinsidewith5-axissimultaneouscontrol

　　利用5軸機(jī)床的聯(lián)軸控制功能進(jìn)行工件的內(nèi)部和外部銑削加工該工件外部有變速齒輪齒县堰，各齒的內(nèi)面必須要有均勻的厚度以令其輕盈垢类。長的端銑刀可以用來慢慢加工各齒間的溝槽(工件的形狀是沒有倒勾的)。而使用5軸加工中心可以允許我們使用短的端銑刀茴支，從而可以改善切削加工的條件革襟。如此可以縮短節(jié)拍。由于可以做到一次裝卡來同時加工工件的內(nèi)部和外部卓您，除了省卻一次裝卡的時間鸭嗡，還可以避免工件任一面的錯配。

　　2.3Reliefholeontheperipheryandprojectionattheend

　　外緣和端部凸出處的排泄孔通常排泄孔是垂直于每個齒的表面的浙炼。盡管附圖照片無法清楚顯示,利用5軸聯(lián)動加工中心配合以Swarfcutting切削加工技術(shù)份氧，就可以在短時間內(nèi)完成不相同錐形表面的加工。該工件本身是不能用倒角設(shè)備(刀具)加工的弯屈。將工件放入加工中心機(jī)床(Vs車床)蜗帜，額外的行程可以允許實現(xiàn)加工該工件的三處凸出處恋拷，而無需重新裝卡。內(nèi)圓處的鍵槽可以直接加工厅缺，無需變動轉(zhuǎn)動軸的方向蔬顾。相對于中心和垂直的定位精度得以大幅提高。

　　3.ToolCenterPointControl,TiltedWorkPlainCommand刀具中心點控制(TCP)湘捎，傾斜面加工指令(TWP)

　　使用5軸加工中心(5軸聯(lián)動或3+2軸)加工時诀豁，如果利用TCP，TWP的功能窥妇，則可以另得您能夠使用各類5軸加工中心舷胜、多種多樣的刀具來加工各種不同形狀的工件。而且活翩，即便加工切削條件有些變化烹骨，其加工程序的修改也相對簡單。利用了這些5軸控制功能烟渴，則需要用CAM來重新編輯程序的時間大幅減少吱台，如此可以提高生產(chǎn)效率[5]。TCP功能令圖形(輪廓)編程變得可能差按，傳統(tǒng)做法是必須分成細(xì)小線段苦爸，利用相同的概念即一根軸正交(獨立)于3軸，如直線插補聋账，圓形插補瑟扁，及其他。在此案例中毕察，工件是裝卡在轉(zhuǎn)盤中心的匹氯，如果我們利用TCP，TWP,則即便工件是偏離中心的库绩，我們?nèi)耘f可以實現(xiàn)加工(將計算出偏離于實際中心的數(shù)值設(shè)入?yún)?shù)中)重抑。通過此方法，不論工件裝卡在何處峡蓖，我們我們都可以用相同的程序亿永。然而，如果因室溫變化或長時間連續(xù)加工導(dǎo)致參考點變化,則加工精度會明顯變差换怖。在北村公司甩恼，即便是再小的機(jī)床，如在此介紹的機(jī)型沉颂，所有安裝結(jié)合接觸面都采用精湛的手工刮研工藝条摸。所有北村的機(jī)床都可實現(xiàn)并保持長期的超高精度，這是基于手工刮研工藝所確保的垂直度和平行度(圖4)铸屉。北村機(jī)床還標(biāo)配有“智能高級熱位移自動補償功能”(IAC,取得專利于2001年)(圖5,6,7)钉蒲，機(jī)床內(nèi)部裝有溫感應(yīng)裝置切端，工廠環(huán)境溫度變化導(dǎo)致的熱位移會通過補償(基于經(jīng)驗)至工件原點從而將此影響減少。最新的版本在環(huán)境溫度變化為+/-5°C范圍內(nèi)時顷啼，幾乎可以完全補償消除此類影響帆赢。

　　(暫不可見)nclusion結(jié)論

　　我在此所介紹的工件是一個極好的案例，即可以通過將多次裝卡工藝精簡為僅一次裝卡线梗，我們可以減少設(shè)備投資和相關(guān)人員的工作量。圖1所示的工件是從胚料開始加工的怠益，加工為成品僅需一次裝卡仪搔。其結(jié)果，于傳統(tǒng)加工方式即EDM加工相比团春，可以節(jié)省54小時袄扛。總體來說兔卤，EDM加工方式一直都被視為加工硬質(zhì)材料(molybdenum,Inconel,及其他硬化材質(zhì))的最高效方法桂付。盡管EDM加工方式在量產(chǎn)時被普遍采用，但是像今天這樣的產(chǎn)品原型加工案例確并不適用云盲。相比較之下巍嘶，加工中心的節(jié)拍時間大為節(jié)省，可以體現(xiàn)其成本效率方面的明顯優(yōu)勢.但是利用5軸加工中心加工如此堅硬材質(zhì)球逢，機(jī)床本身必須要有極好的抗振性能原承，因此北村的“Mytrunnion”系列采用的是硬軌技術(shù)，這在長時間連續(xù)無人加工時其優(yōu)勢顯著矮蘑。并且废奖，如果能夠?qū)崿F(xiàn)用5軸加工中心僅一次裝夾來完成生產(chǎn)數(shù)量不多，且復(fù)雜置塘，多面的工件内地，也便于生產(chǎn)、交期赋除，工藝管理阱缓。且針對更長時間的無人加工，多樣化產(chǎn)品加工贤重，該機(jī)床可以加裝7或21面的工作托盤單元茬祷。所以說5軸加工中心必須要有剛性。首先并蝗，北村的“Mytrunnion”系列為旋轉(zhuǎn)工作臺在可傾耳軸上的款式祭犯，如此在工件平行或傾斜時可以改變傳達(dá)至工作臺的重量分配。尤其在如今滚停，機(jī)床的加速度(加速及減速時)通常超過1G沃粗。如果機(jī)床結(jié)構(gòu)不能承受此速度粥惧，則高精機(jī)床亦根本無從談起。其次最盅，如果工件可以被傾斜突雪，則可以令刀具可以更加地接近工件，如此可以使用更短的刀具加工涡贱，更短的刀具意味著可以改善加工條件(實現(xiàn)高速高進(jìn)給的切削)掠北。但是機(jī)床必須要具備高剛性和好的吸震性能，否則難以改善加工表面的質(zhì)量翎女。第三點攘宝，可以使用更短的刀具可以提高粗加工時的效率。如果機(jī)床的剛性無法滿足重切削的要求,機(jī)床會產(chǎn)生震動酸飞，加速刀具的損耗下驴。這樣子的話，你就無法縮短粗加工的時間央封。綜上所訴赛臀，機(jī)床本身的剛性好，對5軸加工中心來講徐渗，有利于其實現(xiàn)高速丰扁、高精度的加工。為了充分發(fā)揮客戶所使用機(jī)床的性能用劲，北村公司一直以來在制造機(jī)床時都不會忘記考慮到機(jī)床的操作者蜘辕。北村公司始終認(rèn)為‘親近用戶’應(yīng)該是被最優(yōu)先考慮的，所以在開發(fā)最新款5軸加工中心時炉奴，北村公司非常重視如何最大限度地發(fā)揮逼庞、提升機(jī)床操作員的潛能和工作表現(xiàn)(具體的講，比如如果可以減少裝卡次數(shù))瞻赶。將來會有更多利用5軸加工中心來制造產(chǎn)品開發(fā)原型的情形發(fā)生赛糟，因為這類復(fù)雜的工件愈來愈少會被量產(chǎn)。目前使用5軸機(jī)床最為普遍的例子(行業(yè))是航空業(yè)砸逊，該行業(yè)的所謂量產(chǎn)概念明顯不同于汽造業(yè)璧南，一般僅為600件左右。因此师逸，現(xiàn)今的利用5軸加工中心來做產(chǎn)品原型制造加工的趨勢將變得愈發(fā)普遍司倚。 

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