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1、本文由酚醛泡沫板www.meijiay 实验室家具 www.tianhao- 联合整理发布五轴加工中心介绍及其和三轴、四轴的区别立式（三轴）最有效的加工面仅为工件的顶面，卧式加工中心借助回转工作台， 也只能完成工件的四面加工。目前高档的加工中心正朝着五轴控制的方向发展， 工件一次装夹就可完成五面体的加工。如配置上五轴联动的高档数控系统，还可 以对复杂的空间曲面进行高精度加工。立式五轴加工中心这类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
2、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轴最小分度值一般为 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， 当然这需要高 档的数控系统、 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。另一种是依靠立式主
3、轴头的回转（图）。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、 巨大的发动机壳都可以在这类加工中心 上加工。这种设计还有一大优点： 我们在使用球面加工曲面时，当中心线垂直于 加工面时，由于球面铣刀的顶点线速度为零，顶点切出的工件表面质量会很差， 采用主轴回转的设计， 令主轴相对工件转过一个角度， 使球面铣刀避开顶点切削， 保证有一定的线速度， 可提高表面加工质量。 这种结构非常受高精度曲面加工的 欢迎，这是工
4、作台回转式加工中心难以做到的。为了达到回转的高精度， 高档的 回转轴还配置了圆光栅尺反馈，分度精度都在几秒以内， 当然这类主轴的回转结 构比较复杂，制造成本也较高。主轴回转的立式五轴加工中心立式加工中心的主轴重力向下，轴承高速空运转的径向受力是均等的，回转特性 很好，因此可提高转速， 一般高速可达 1,2000r/min以上，实用的最高转速已达 到 4,0000 转。主轴系统都配有循环冷却装置，循环冷却油带走高速回转产生的 热量，通过制冷器降到合适的温度，再流回主轴系统。X 、Y、Z 三直线轴也可采 用直线光栅尺反馈，双向定位精度在微米级以内。由于快速进给达到40 60m/min 以上， X、
5、Y、Z 轴的滚珠丝杠大多采用中心式冷却，同主轴系统一样， 由经过制冷的循环油流过滚珠丝杠的中心，带走热量。本文由酚醛泡沫板www.meijiay 实验室家具 www.tianhao- 联合整理发布卧式五轴加工中心此类加工中心的回转轴也有两种方式，一种是卧式主轴摆动作为一个回转轴，再 加上工作台的一个回转轴， 实现五轴联动加工。 这种设置方式简便灵活， 如需要 主轴立、卧转换，工作台只需分度定位， 即可简单地配置为立、 卧转换的三轴加 工中心。由主轴立、 卧转换配合工作台分度， 对工件实现五面体加工， 制造成本 降低，又非常实用。 也可对工作台设置数控轴， 最小分度值 0.001 度，但不作联
6、 动， 成为立、卧转换的四轴加工中心， 适应不同加工要求， 价格非常具有竞争力。另一种为传统的工作台回转轴，设置在床身上的工作台A轴一般工作范围 +20度 至-100 度。工作台的中间也设有一个回转台 B 轴，B 轴可双向 360 度回转。这 种卧式五轴加工中心的联动特性比第一种方式好，常用于加工大型叶轮的复杂曲 面。回转轴也可配置圆光栅尺反馈，分度精度达到几秒， 当然这种回转轴结构比 较复杂，价格也昂贵。目前卧式加工中心工作台可以做到大于1.25m2，对第一种五轴设置方式没有什 么影响。但是第二种五轴设置方式比较困难，因为1.25m2的工作台做 A轴的回 转，还要与工作台中间的B轴回转台联动
7、确实勉为其难。 卧式加工中心的主轴转 速一般在 10,000rpm 以上，由于卧式设置的主轴在径向有自重力，轴承高速空运 转时径向受力不均等， 加上还要采用较大的BT50刀柄， 一般最高可达 20,000rpm。 卧式加工中心快速进给达到3060m/min 以上，主轴电机功率 22-40KW以上，刀 库容量按需要可从40 把增加到 160 把，加工能力远远超过一般立式加工中心， 是重型机械加工的首选。加工中心大多可设计成双工作台交换，当一个工作台在加工区内运行，另一工作 台则在加工区外更换工件， 为下一个工件的加工做准备， 工作台交换的时间视工 作台大小，从几秒到几十秒即可完成。 最新设计的加
8、工中心考虑到结构上要适合 组成模块式制造单元（ FMC ）和柔性生产线（ FMS ），模块式制造单元一般至少有 两台加工中心和四个交换工作台组成，加工中心全部并排放置， 交换工作台在机 床前一字形排开， 交换工作台多的可以排成两行、甚至双层设计。 两边各有一个 工位作为上下工件的位置， 其余工位上的交换工作台安装着工件等待加工，有一 辆小车会按照系统指令， 把装着工件的交换工作台送进加工中心，或从加工中心 上取出完成加工的交换工作台，送到下一个工位或直接送到下料工位，完成整个 加工操作。 柔性生产线除了小车、 交换工作台之外， 还有统一的刀具库， 一般会 有几百把刀具， 在系统中存入刀具的身份
9、编码信息，再通过刀具输送系统送进加 工中心，并把用完的刀具取回， 柔性生产线往往还需要一台FMS的控制器来指挥 运行。过去五轴加工中心多为德国、美国、日本、意大利制造，令人欣喜的是今年3 月在上海举行的“中国展览会”上，展出了多台国内生产的五轴加工中心。如济 南二机床集团公司展出的龙门式五轴联动加工中心，工作台长 6m,宽 2m ，采用立 式主轴回转， A轴转角 100 度，C轴转角 200 度，这个庞然大物吸引了许多参 观者，它标志着中国数控机床工业达到了先进水平。上海第三机床厂、 第四机床 厂制造的立卧加工中心，工作台630mm2 ，采用高速内冷电主轴，主轴可立、卧本文由酚醛泡沫板www.
10、meijiay 实验室家具 www.tianhao- 联合整理发布转换，工作台可以 360 度等分，类似于上述简单配置为立、 卧转换的三轴加工中 心，可对工件实现五面体加工，尽管还没有配置五轴，也非常实用。加工中心的发展与未来现在加工中心逐渐成为机械加工业中最主要的设备，它加工范围广，使用量大。 近年来在品种、性能、功能方面有很大的发展。品种：有新型的立、卧五轴联动 加工中心，可用于航空、航天零件加工；有专门用于模具加工的高性能加工中心， 集成三维 / 对模具复杂的曲面超精加工；有适用于汽车、摩托车大批量零件加工 的高速加工中心， 生产效率高且具备柔性化。 性能：普遍采用了万转以上的电主 轴
11、，最高可达610 万转；直线电机的应用使机床加速度达到了3-5g ；执行 ISO/VDI 检测标准，促使制造商提高加工中心的双向定位精度。功能：糅合了加 工的复合功能， 结构上适合于组成模块式制造单元（FMC ）和柔性生产线（FMS ）， 并具有机电、通讯一体化功能。领先一步的机床制造商正在构想2010 年的“加工中心”， 它将是万能型的设备， 可用于车、铣、磨、激光加工等，成为真正意义上的加工中心。全自动地从材料 送进，到成品产出，粗精加工、淬硬处理、超精加工，自动检测、自动校正，将 无所不能。设备将重视环保、节能，呈现出绿色制造业的标志。21 世纪时代特 征的 IT 功能是绝对不可少的，设备将通过网络与外界交换信息，获得最新的技 术成果，人类的智慧将在高科技产品加工中心上得到充分的展现。(end) 文章内 容仅供参考 () (2010-8-21)
