目前，根據坐標軸的配置，五軸加工中心基本上可分為兩種結構型式东镶。一種是，三個直線軸(X/Y/Z)用于刀具運動和兩個附加旋轉軸(A和C)用于工件的回轉和擺動的結構型式兵正。這種類型的高速加工中心,如德國Roeders公司的RXP500DS/RXP800DS橱墨，德國Alzmetall公司的GS1000/5-T，瑞士Mikro的HSM400U/HSM600U和稱之為超高速加工中心的XSM400U/XSM600U窖硝，以及德國Hermle的C30U/C40U/C50U等捕砖。另一種是，五個坐標軸中的一個擺動軸(A)設置在主軸頭上的結構型式邓晃，通過叉形主軸頭實現主軸刀具的擺動灵吃，而擺動主軸頭也可通過牢固夾緊，使其定位在擺動角度范圍內的任意位置上息沐。這種類型的機床如德國德馬吉公司的DMC75Vlinear/DMC105Vlinear灵界，Mikro的HPM1850U和德國RolfWisser的高速銑床GAMMA605/1200等。有個別機床有把擺動軸和回轉軸均設置在主軸頭上盛惩，如德國Parat公司的G996V/BSH/5A高速銑削中心和德國Edel公司的五軸或六軸龍門銑床溉委。五軸高速加工中心在價格上要比三軸加工中心高很多，據德馬吉DMC75V系列的五軸加工中心與三軸加工中心進行價格比較爱榕，五軸要比三軸的價格約高50%瓣喊。五軸高速加工中心價格雖高坡慌，但這種高檔機床特別適合用來加工幾何形狀復雜的模具。五軸加工中心在加工較深藻三、較陡的型腔時洪橘，可以通過工件或主軸頭的附加回轉及擺動為立銑刀的加工創(chuàng)造最佳的工藝條件，并避免刀具及刀桿與型腔壁發(fā)生碰撞棵帽，減小刀具加工時的抖動和刀具破損的危險熄求，從而有利于提高模具的表面質量、加工效率和刀具的耐用度逗概。用戶在采購加工中心時弟晚，是選用三軸加工中心還是五軸加工中心，應根據模具型腔幾何形狀的復雜程度和精度等要求來決定逾苫。從高速加工中心不斷創(chuàng)新的過程中可以看出卿城，充分利用當今技術領域里的最新成就，特別是利用驅動技術和控制技術的最新成果馅块，是不斷提高加工中心高速性能粟宣、動態(tài)特性和加工精度的關鍵。

　　電主軸

　　高速電主軸是高速加工中心的核心部件吨争。在模具自由曲面和復雜輪廓的加工中盗闯，常常采用2～12mm較小直徑的立銑刀，而在加工銅或石墨材料的電火花加工用的電極時颊嫁，要求很高的切削速度球灰，因此，電主軸必須具有很高的轉速祈兼。目前迂溉，加工中心的主軸轉速大多在18000～42000r/min，瑞士Mikro的高速加工中心XSM400U/XSM600U其主軸轉速已達54000r/min痒跌。而對于模具的微細銑削(銑刀直徑一般采用0.1～2mm)狡舞，則需要更高的轉速。如德國Kugler公司的五軸高精度銑床牍猫，其最高主軸轉速達160000r/min(采用空氣軸承)骇另，這樣的高轉速，當采用0.3mm直徑的銑刀加工鋼模時随静，就可達到150m/min的切削速度八千。目前，德國Fraunhofer生產技術研究所正在開發(fā)轉速為300000r/min的空氣軸承支撐的主軸燎猛。加工模具時恋捆，總是采用很高的轉速，而高轉速產生的發(fā)熱，以及切削時可能產生的振動是影響模具加工精度的重要因素沸停。為保證高速電主軸工作的穩(wěn)定性膜毁，在主軸上裝有用來測量溫度、位移和振動的傳感器愤钾，以便對電機瘟滨、軸承和主軸的溫升、軸向位移和振動進行監(jiān)控能颁。由此為高速加工中心的數控系統(tǒng)提供修正數據杂瘸，以修改主軸轉速和進給速度，對加工參數進行優(yōu)化劲装。當主軸產生軸向位移，則可通過零點修正或軌跡修正來進行補償塘憨。

　　直線電機

　　目前卢女，模具加工用的高速加工中心或銑床上多數還是采用伺服電機和滾珠絲杠來驅動直線坐標軸，但部分加工中心已采用直線電機士到，例如德國R?ders公司的RXP500DS/RXP800DS型高速銑床和德吉馬公司的DMC75Vlinear型高速加工中心(其軸加速度達2g和快速行程速度達90m/min)留绞。由于這種直線驅動免去了將回轉運動轉換為直線運動的傳動元件，從而可顯著提高軸的動態(tài)性能辰诱、移動速度和加工精度哩啼。采用直線電機驅動的機床可顯著提高生產率。例如在加工電火花加工用的電極時拱缆，加工時間要比采用傳統(tǒng)高速銑床減少50%馒易。直線電機可以顯著提高高速機床的動態(tài)性能。由于模具大多數是三維曲面谢奕，刀具在加工曲面時砖军，刀具軸要不斷進行制動和加速。只有通過較高的軸加速度才能在很高的軌跡速度情況下遍送，在較短的軌跡路徑上確保以恒定的每齒進給量跟蹤給定的輪廓蒋令。如果曲面輪廓的曲率半徑愈小，進給速度愈高裹刮，那么要求的軸加速度愈高音榜。因此，機床的軸加速度在很大程度上影響到模具的加工精度和刀具的耐用度捧弃。

　　轉矩電機

　　在高速加工中心上赠叼，回轉工作臺的擺動以及叉形主軸頭的擺動和回轉等運動，已廣泛采用轉矩電機來實現违霞。轉矩電機是一種同步電機梅割，其轉子直接固定在所要驅動的部件上，所以沒有機械傳動元件，它像直線電機一樣是直接驅動裝置户辞。轉矩電機所能達到的角加速度要比傳統(tǒng)的蝸輪蝸桿傳動高6倍泌类，在擺動叉形主軸頭時加速度可達到3g。由于轉矩電機可達到極高的靜態(tài)和動態(tài)負載剛性底燎，從而提高了回轉軸和擺動軸的定位精度和重復精度刃榨。目前，已有部分廠家的高速加工中心双仍，已采用直線電機和轉矩電機來分別驅動直線軸(X/Y/Z)和回轉擺動軸(C和A)寺斟。如R歞er的RXP500DS/RXP800DS,德馬吉的DMC75Vlinear和Edel的CyPort五軸龍門銑床。應該提及的是辽画，直接驅動的直線軸與直接驅動的回轉軸相組合溪胖，使機床所有的運動軸具有較高的動態(tài)性能和調節(jié)特性，從而為高速度阀恳、高精度和高表面質量加工模具自由曲面提供了最佳條件肤不。

　　控制系統(tǒng)

　　CNC控制系統(tǒng)是高速加工中心的重要組成部分，它在很大程度上決定著機床加工的速度薇榨、精度和表面質量豌腮。因此，對于加工模具自由曲面的高速機床魏颠，數控系統(tǒng)的性能具有特別重要的意義椰骇。加工高精度自由曲面時，由微段直線和圓弧構成的刀具軌跡造成龐大的零件程序软苗，這些數據流需要由機床控制系統(tǒng)來儲存和處理膨吼，因此，程序段處理時間的長短是決定CNC控制系統(tǒng)工作效率的重要指標心爷。目前允瞧，高檔CNC控制系統(tǒng)的程序段處理時間一般可達0.5ms(如海德漢的iTNC530數控系統(tǒng))，而個別數控系統(tǒng)的程序段處理時間已縮短到0.2～0.4ms蛮拔。應用于模具高速加工的現代CNC數控系統(tǒng)述暂，除了具有為確保高速進給速度所必要的很短程序處理時間外，還應具有Nurbs和樣條插補功能建炫，并能以納米的分辨率進行工作畦韭，以便在高速加工的情況下獲得高的加工精度和表面質量。目前肛跌，高檔的數控系統(tǒng)也都能與不同廠家的CAD/CAM系統(tǒng)進行連接艺配，數據從CAD/CAM系統(tǒng)經以太網以很高的速度傳送到控制系統(tǒng)上。CAD/CAM集成到控制系統(tǒng)上衍慎，在很大程度上能使模具復雜輪廓的加工獲得良好的效果转唉，并對縮短調整時間和編程時間做出十分重要的貢獻皮钠。在上述所引述的五軸高速機床上，除R歞er公司是采用自己開發(fā)的數控系統(tǒng)外赠法，其它主要是采用了西門子的840D和海德漢公司的iTNC530數控系統(tǒng)麦轰。

　　結束語

　　近十年來，驅動技術和控制系統(tǒng)的長足進步猴宾，推動了加工中心結構的不斷創(chuàng)新和性能的不斷提高潘吸。電主軸、直線電機漆埋、轉矩電機和快速數控系統(tǒng)的應用對提高加工中心的高速卤撬、高動態(tài)和高加工精度起了決定性的作用。而在模具加工機床的多種結構創(chuàng)新中您窒，轉矩電機起到了特別重要的作用柄楼。它不僅應用于回轉工作臺的回轉和擺動驅動，而且還應用于叉形主軸頭的擺動或主軸頭的擺動和回轉驅動翻萨，由此構成各種不同類型的五軸加工中心翅陪。而回轉和擺動主軸頭的應用，又為發(fā)展加工大型模具的五軸龍門式高速精密銑床提供了技術支持精者。今后又信，進一步提高主軸轉速胰绢、動態(tài)性能和行程速度仍是高速加工中心的發(fā)展重點杰笛，這不僅仍要依賴于驅動技術和數控技術的進一步發(fā)展，還要有賴于機床構件輕量化的發(fā)展和并聯機床的開發(fā)切省∽罡冢可以預料，在今后5年中朝捆，高速加工中心或高速銑床的軸加速度有望達到3～4g,坐標軸的快速行程速度達到100～140m/min般渡。  

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