1.引言

　　在五軸加工的發(fā)展方面打恕，其應(yīng)用主耍是因?yàn)樯a(chǎn)量的變化赞哗。以前燕紊，主要集中于各軸的聯(lián)動(dòng)庸灶。這一技術(shù)多用于產(chǎn)量極小的模具生產(chǎn)腐熊。在飛機(jī)工業(yè)的機(jī)身零件、渦輪和葉片的制造中氨筑，五軸加工己應(yīng)用多年够煮。汽車工業(yè)中， 渦輪增壓技術(shù)大大地提高了產(chǎn)量瑰齐。這主要集中在減少加工循環(huán)時(shí)間方面弟茸。

　　實(shí)際上，五軸加工在大批量生產(chǎn)中的應(yīng)用日益增多仔醒，有些是零件的某些部位確實(shí)需要五軸聯(lián)動(dòng)加工版叁，而有些零件的加工完全不需要五軸聯(lián)動(dòng)劳诽。這種應(yīng)用的增多是因?yàn)榱慵絹?lái)越復(fù)雜和零件精度要求越來(lái)越高。這類零件是絕大多數(shù)五軸加工的代表敲侧。在這種情況下定歧，具有一次裝夾完成全部加工的優(yōu)點(diǎn)，采用五軸加工的原因是可提高加工能力和生產(chǎn)效率僻匿。

　　多數(shù)實(shí)用五軸機(jī)床是由三個(gè)直線坐標(biāo)軸和二個(gè)回轉(zhuǎn)軸組成的官地。除此之外，已經(jīng)證明刀具一側(cè)有三個(gè)直線坐標(biāo)軸加二個(gè)回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸的3+2軸零件定位(耳軸和行星式結(jié)構(gòu))是一種很好的解決方案烙懦。另一種創(chuàng)新變型設(shè)計(jì)是刀具一側(cè)使用三個(gè)直線軸和一個(gè)回轉(zhuǎn)軸驱入，工件只用一個(gè)回轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)( 傾斜式頭架結(jié)構(gòu))。下文中將就這兩種結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步探討氯析。全部五軸運(yùn)動(dòng)均由刀具一側(cè)完成亏较，而工作不僅是飛機(jī)和大型模具等大型零件加工中常用的結(jié)構(gòu)。這是因?yàn)榱慵叽绾唾|(zhì)量太大不可能采用其它結(jié)構(gòu)掩缓。最近開發(fā)的并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床也正在進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用雪情。

　　2. 采用耳軸和行星式結(jié)構(gòu)的五軸加工

　　耳軸和行星式結(jié)構(gòu)的五軸加工機(jī)床通常是在標(biāo)準(zhǔn)三軸機(jī)床的基礎(chǔ)上加上一個(gè)二軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是零件固定在回轉(zhuǎn)中心線上你辣。依據(jù)不同尺寸巡通，聯(lián)動(dòng)加工過(guò)程中回轉(zhuǎn)軸改變其角度時(shí)，直線坐標(biāo)補(bǔ)償行程最短舍哄。在這種運(yùn)行中及在每次加工循環(huán)終了時(shí)扁达，進(jìn)給全受到五個(gè)坐標(biāo)軸中的任意一軸運(yùn)行狀態(tài)的限制。通常會(huì)由于補(bǔ)償行程過(guò)大而受到直線軸的限制蠢熄。由于其重量和偏移效應(yīng)較大，無(wú)法有效地提高直線坐標(biāo)的加速度茅早。與之相反敞冤，由于采用直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)，回轉(zhuǎn)坐標(biāo)很容易實(shí)現(xiàn)高的動(dòng)態(tài)性能肘论。將此與短行程相結(jié)合則有助于縮短加工循環(huán)時(shí)間和提高加工精度崭甩。

　　補(bǔ)償行程短通常與五軸定位無(wú)關(guān)，只有在高速加工時(shí)悉砌，要求直線坐標(biāo)和回轉(zhuǎn)坐標(biāo)幾乎同時(shí)到達(dá)目標(biāo)位置才會(huì)有問(wèn)題有愚。由于五軸加工零件越來(lái)越復(fù)雜，需要更多種類的刀具符晃，因而在加工循環(huán)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的換刀時(shí)間叔抡。另一方面， 由于被加工零件的鑄件非常接近實(shí)際形狀及高性能切削技術(shù)的應(yīng)用绒双，切削時(shí)間在縮短躬源。在加工鋁制汽車轉(zhuǎn)向節(jié)時(shí)脖嗽，采用創(chuàng)新的五軸加工概念，切屑至切屑時(shí)間只有1.9s拆座，由于在加工左右側(cè)2個(gè)零件時(shí)主巍，所有刀具只要換一次，因此換刀時(shí)間減少了50%挪凑。采用了效率更高的上孕索、下料技術(shù)。標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)器人單元配合整體原料與成品件存放裝置躏碳，有效地減少了非生產(chǎn)時(shí)間搞旭。機(jī)器人除為兩臺(tái)機(jī)床上、下料外唐断，還可以擔(dān)負(fù)加清潔选脊、打標(biāo)、測(cè)量等作業(yè)脸甘。由于采用可以配備無(wú)接縫夾具的行星式工作臺(tái)恳啥，不同加工應(yīng)用之間的調(diào)整時(shí)間很短。采用高速直接驅(qū)動(dòng)丹诀，可以使二個(gè)工作臺(tái)進(jìn)行鏡像加工钝的，這對(duì)對(duì)稱零件的加工很有意義，例如加工汽車铆遭、貨車或飛機(jī)左右兩側(cè)對(duì)稱的零件等港揉。

　　3. 采用可傾式主軸結(jié)構(gòu)的五軸加工

　　可傾主軸機(jī)床也是在標(biāo)準(zhǔn)三坐標(biāo)機(jī)床的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的.只是將其中一個(gè)回轉(zhuǎn)坐標(biāo)整合到主軸頭架上，使主軸可從垂直位置做+/-100度的傾斜擺動(dòng)哮霹。圖示為大力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的宰孙，具有很好動(dòng)態(tài)性能的主軸頭架，它可在任意角度位置定位墅轩。機(jī)床工作臺(tái)配置了第二回轉(zhuǎn)坐標(biāo)坚哲，也是采用大力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)，最高轉(zhuǎn)速可達(dá) 1000r/min付昧。這種立式機(jī)床在加工重型零件方面具有很大優(yōu)勢(shì)御欢，因?yàn)楣ぜ亓考由细郊亓繜o(wú)法用耳軸式擺動(dòng)坐標(biāo)進(jìn)行傾斜加工。傾斜擺動(dòng)就由重量輕得多的主軸來(lái)完成严齿。而上升碱、下料則可在一個(gè)水平面上進(jìn)行，操作簡(jiǎn)便骄闺。

　　工作臺(tái)可在五軸加工過(guò)程中以1000r/min的速度回轉(zhuǎn)是酣。因而可以如同更換銑刀一樣，從刀庫(kù)上調(diào)用車刀。在車削作業(yè)過(guò)程中椭员，主軸可使車刀始終保持一個(gè)固定傾角车海，而進(jìn)給運(yùn)動(dòng)則由直線坐標(biāo)完成，從而減少了零件精加工所需的機(jī)床數(shù)量和零件傳輸次數(shù)隘击。

　　這種主軸可傾式機(jī)床還可以配備水平耳軸擺動(dòng)坐標(biāo)侍芝。對(duì)于加工航空工業(yè)用鋁制零件來(lái)說(shuō)，能承載重型零件和夾具的回轉(zhuǎn)坐標(biāo)是一種很好的解決方案埋同，加工鋁件時(shí)的金屬去除率要比加工普通零件高80%州叠。切除率是項(xiàng)重要指標(biāo)。利用回轉(zhuǎn)的耳軸工作臺(tái)凶赁，切屑可直接落下并收入集成于機(jī)床床身的排屑裝置中咧栗。

　　除此耳軸式坐標(biāo)之外，在某些情況下虱肄，增加一種簡(jiǎn)單的回轉(zhuǎn)坐標(biāo)或車削主軸致板，因其具有高效特點(diǎn)，可能更為實(shí)用咏窿。這種結(jié)構(gòu)適用于加工棒料或型材斟或。在回轉(zhuǎn)軸中配置一個(gè)內(nèi)徑為65 mm的空心軸，用于安放相當(dāng)直在的棒料和型材虫喝。這樣肮插，除了能具有五軸回轉(zhuǎn)功能外，還可以4500r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行車削作業(yè)俊揣。當(dāng)零件需要在其一端定心時(shí)晚惊，可將卡盤作為尾架，因棒料的長(zhǎng)度無(wú)法采用直線NC控制作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)乐太。當(dāng)零件從棒料上切下時(shí)宛蒲，也可利用卡盤使其保持夾持狀態(tài)，然后利用另一個(gè)帶垂直NC坐標(biāo)的工作臺(tái)使其轉(zhuǎn)向莉孽。這樣檀萝，便可以對(duì)零件的背面進(jìn)行五軸加工，即一次裝夾完成全部車銑加工江刚。若配置成品件的下料功能，便可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)加工卤连。因此驴荡，這種極為簡(jiǎn)單的卡頭和夾緊方法，就成為一種最為有效的棒抖加工柔性自動(dòng)化解決方案燥筷。這就構(gòu)成了直徑32mm以下零件的五軸加工機(jī)床配置箩祥。例如各種儀器、儀表、鐘表等小型高精度零件的生產(chǎn)袍祖。請(qǐng)注意底瓣，這類零件日益復(fù)雜，甚至五軸聯(lián)動(dòng)加工也無(wú)法滿足要求蕉陋。

　　為了減少包括空轉(zhuǎn)測(cè)試零件加工程序或首件加工調(diào)試的調(diào)整時(shí)間捐凭，計(jì)算機(jī)模擬不失為一種有放工具。最新版本的模擬軟件具有檢測(cè)編程錯(cuò)誤凳鬓，機(jī)床茁肠、刀具、夾具和零件之間的沖突缩举，優(yōu)化刀具長(zhǎng)度與行程等等功能垦梆。因此，五鈾加工已經(jīng)沒(méi)有什么懸念并得到廣泛應(yīng)用仅孩。這類機(jī)床將成為未來(lái)各種機(jī)床變型結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備托猩。

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