五軸聯(lián)動(dòng)頭擺還是工作臺(tái)擺
模具行業(yè)五軸機(jī)床的應(yīng)用越來越多。五軸機(jī)床的五個(gè)軸通常是由三個(gè)直線軸外加兩個(gè)回轉(zhuǎn)軸組成的，其結(jié)構(gòu)方式卻有很大差別课兄。不同的結(jié)構(gòu)形式會(huì)使機(jī)床在剛性、動(dòng)態(tài)性能和精度穩(wěn)定性等方面產(chǎn)生一些差異雁乡。本文主要針對(duì)立式主軸擺動(dòng)第喳、立式主軸不動(dòng)工作臺(tái)擺動(dòng)（搖籃式）這兩種不同結(jié)構(gòu)的五軸機(jī)床進(jìn)行分析比較，以便用戶充分了解其結(jié)構(gòu)形式踱稍，從而有利于其根據(jù)自己產(chǎn)品的特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)能力挑選合適的機(jī)床曲饱。
頭擺機(jī)床的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)和檢測中心是位于主軸上的，如圖1所示珠月。而工作臺(tái)擺動(dòng)機(jī)床的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)和檢測中心位于機(jī)床的床身扩淀，圖2所示。
這里以兩種機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)90°加工同一個(gè)零件上的空間垂直孔為例啤挎，說明兩種機(jī)床的區(qū)別驻谆。
1. 機(jī)床主軸剛性比較
頭擺機(jī)床在加工的過程中，由于主軸擺動(dòng)庆聘，使得主軸的剛性相對(duì)差胜臊；而工作臺(tái)擺動(dòng)機(jī)床，由于是工作臺(tái)擺動(dòng)，所以不會(huì)對(duì)主軸的剛性產(chǎn)生任何影響筝便。
2. 機(jī)床加工的效率對(duì)比
由于旋轉(zhuǎn)點(diǎn)的不同性里，刀尖實(shí)現(xiàn)同樣的位移時(shí)，頭擺機(jī)床的主軸需要擺動(dòng)更大的角度（類似杠桿原理）匆力，所以加工同樣的零件谨冷，頭擺機(jī)床的效率更低。
3. 刀具長度對(duì)機(jī)床加工精度的影響
擺動(dòng)誤差=擺臂×擺角
對(duì)頭擺機(jī)床來講龟些，刀具長度是擺臂的一部分档葱。
也就是說，在頭擺的情況下棘扯，刀具的長度影響擺臂長度凸脚，放大誤差。即誤差會(huì)隨刀具的長度增長而增大眯词，如圖1所示棋躬。而如圖2所示，對(duì)于搖籃式工作臺(tái)擺動(dòng)機(jī)床延届，刀具長度與擺臂的長度無關(guān)剪勿。頭擺機(jī)床和搖籃式工作臺(tái)擺動(dòng)機(jī)床的加工誤差與刀具長度的關(guān)系在圖4和圖5中可以得到很明顯的展示。
4. 隨著擺動(dòng)方庭，兩種機(jī)床都會(huì)產(chǎn)生位置誤差厕吉，但是頭擺機(jī)床還會(huì)產(chǎn)生形狀誤差，而工作臺(tái)擺動(dòng)則不會(huì)產(chǎn)生形狀誤差
頭擺機(jī)床刀具旋轉(zhuǎn)械念，從而產(chǎn)生位置誤差头朱。與此同時(shí)，加工孔的進(jìn)給方向和刀具的回轉(zhuǎn)中心發(fā)生偏離龄减，情況如圖6所示项钮，所以加工孔產(chǎn)生位置誤差的同時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生形狀誤差希停，出現(xiàn)楔形孔烁巫。
而工作臺(tái)擺動(dòng)機(jī)床的位置誤差是由工作臺(tái)擺動(dòng)造成，主軸的進(jìn)給方向和刀具的旋轉(zhuǎn)中心始終重合宠能，所以不會(huì)再附加產(chǎn)生形狀誤差亚隙。這是搖籃式工作臺(tái)擺動(dòng)與頭擺相比另一個(gè)明顯的優(yōu)勢。
5. 五軸加工大小范圍的比較
隨著頭擺機(jī)床主軸的擺動(dòng)棵薛，工件直徑方向的加工范圍將會(huì)縮小掰砌，也就是說，主軸擺動(dòng)角度時(shí)會(huì)吃掉行程抗该，從而導(dǎo)致五軸加工所能加工最大工件的直徑范圍比其三軸加工時(shí)醒Р怼咪朴；而工作臺(tái)擺動(dòng)機(jī)床的工作臺(tái)擺動(dòng)，對(duì)工件水平方向的尺寸不會(huì)產(chǎn)生任何影響糠味，從這個(gè)意義上講吆踏，五軸加工和三軸加工時(shí)的工件大小范圍是相同的。但是五軸加工工件的最大范圍還需考慮機(jī)床結(jié)構(gòu)引起的干涉渊伐。用戶應(yīng)該要求機(jī)床供應(yīng)商提供五軸加工干涉示意圖來分析比較。通常情況下阀严，同樣的行程多析，采用搖籃式工作臺(tái)擺動(dòng)結(jié)構(gòu)的機(jī)床五軸加工范圍會(huì)比頭擺式機(jī)床更大。
結(jié)論
搖籃式的工作臺(tái)擺動(dòng)機(jī)床主軸的剛性好砚凳，加工效率高初祠；刀具長度對(duì)加工精度不會(huì)產(chǎn)生影響；加工不會(huì)產(chǎn)生形狀誤差鳄橘；同樣的行程声离，機(jī)床五軸加工范圍會(huì)比頭擺式機(jī)床更大。
頭擺機(jī)床主軸的剛性相對(duì)較差瘫怜，加工效率相對(duì)較低术徊；加工精度會(huì)隨刀具長度的增長而降低；加工會(huì)產(chǎn)生形狀誤差鲸湃；主軸擺動(dòng)角度時(shí)會(huì)吃掉行程赠涮，從而導(dǎo)致能夠加工的最大工件尺寸變小。
另外需要補(bǔ)充的是暗挑，工作臺(tái)擺動(dòng)機(jī)床由于需要克服工件自重的原因笋除，如果工件很重，對(duì)夾具有更高的要求炸裆；還有垃它，加工大型重型零件時(shí)機(jī)床無法實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)擺動(dòng)，就只能采用頭擺的方式烹看。
（德國哈默公司 北京辦事處 王德軍）
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