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1、五軸數(shù)控機床,五軸數(shù)控機床,,五軸數(shù)控機床之概論,1,,五軸數(shù)控機床之五軸,2,,五軸數(shù)控機床之結構,3,,五軸數(shù)控加工之應用,4,,五軸數(shù)控機床之概論,機床是一個國家制造業(yè)水平的象征。而代表機床制造業(yè)最高境界的是五軸聯(lián)動數(shù)控機床系統(tǒng)，從某種意義上說，它反映了一個國家的工業(yè)發(fā)展水平狀況。長期以來，以美國為首的西方工業(yè)發(fā)達國家，一直把五軸聯(lián)動數(shù)控機床系統(tǒng)作為重要的戰(zhàn)略物資，實行出口許可證制度。特別是冷戰(zhàn)時期，對中國、前蘇聯(lián)等社會主義陣營實行封鎖禁運。 “東芝事件”：上世紀末，日本東芝公司賣給前蘇聯(lián)幾臺五軸聯(lián)動的數(shù)控銑床，結果讓前蘇聯(lián)用于制造潛艇的推進螺旋槳，上了幾個檔次，使美國間諜船的聲納監(jiān)聽不
2、到潛艇的聲音了，所以美國以東芝公司違反了戰(zhàn)略物資禁運政策，要懲處東芝公司。 加工中心綜合加工能力強，工件一次裝夾后能完成較多的加工內容，加工精度較高，就中等加工難度的批量零件，其效率是普通機床的5至10倍，特別是它能完成許多普通機床不能完成的加工對形狀復雜，精度要求高的單價或小批量多品種生產中更為適用。,在現(xiàn)代制造業(yè)中，精密機械加工日趨普遍。實現(xiàn)精密加工的高檔數(shù)控機床、模具處于制造業(yè)產業(yè)鏈的最前端，而模具產品質量的高低在很大程度上又受制于數(shù)控設備。在激烈的市場競爭中，制造業(yè)要求更短的生產周期、更高的加工質量以及更快的產品改型加工適應能力和更低的制造技術。要滿足這些條件，越來越多的制造企業(yè)采用了
3、高端的數(shù)控加工機床四軸加工機床和五軸加工機床。 我們知道，三軸機床只有三根正交的運動軸（通常定義為X、Y、Z軸），只能實現(xiàn)三個方向的直線移動自由度。因此，沿加工刀軸方向的結構都能加工出來。側面結構特征無法加工。（三軸機床要通過設計多套夾具，進行多次安裝、定位、夾緊，將整體加工進行分解，加工周期延長，質量大大降低。） 不受約束的刀具（或工件）在空間有六個自由度?，F(xiàn)實是，在金屬切削過程中，工件與刀具之間會產生巨大的切削力和摩擦力，為了防止工件的位置移動，必須將工件夾緊，使之固定。五軸數(shù)控加工就是指在一臺機床上至少有5個坐標軸（三個直線坐標和兩個旋轉坐標），而且可在計算機數(shù)控系統(tǒng)控制下同時協(xié)調運動進
4、行加工。,五軸數(shù)控機床之概論,五軸聯(lián)動數(shù)控機床系統(tǒng)是解決葉輪、葉片、船用螺旋槳、重型發(fā)電機轉子、汽輪機轉子、大型柴油機曲軸等等加工的唯一手段。它是 一種科技含量高、精密度高專門用于加工復雜曲面的機床，該機床系統(tǒng)對一個國家的航空、航天、軍事、科研、精密器械、高精醫(yī)療設備等等行業(yè)有著舉足輕重的影響力。 葉輪既指裝有動葉的輪盤，是沖動式汽輪機轉子的組成部分。又指輪盤與安裝其上的轉動葉片的總稱。 汽輪發(fā)電機(英語：steam turbine generator )是指用汽輪機驅動的發(fā)電機。由鍋爐產生的過熱蒸汽進入汽輪機內膨脹做功，使葉片轉動而帶動發(fā)電機發(fā)電，做功后的廢汽經凝汽器、循環(huán)水泵、凝結水泵、給
5、水加熱裝置等送回鍋爐循環(huán)使用。,五軸數(shù)控機床之概論,,,葉輪,船用螺旋槳,大型柴油機曲軸,標準的坐標系統(tǒng)，是一個右手笛卡爾坐標系統(tǒng)?；咀鴺溯S為X、Y、Z三根直線軸，對應每一根直線軸的旋轉軸分別用A、B、C軸來表示。 圖示,五軸數(shù)控機床之五軸,五軸數(shù)控加工就是指在一臺機床上至少有5個坐標軸（三個直線坐標和兩個旋轉坐標），而且可在計算機數(shù)控系統(tǒng)控制下同時協(xié)調運動進行加工。數(shù)控機床的軸意思就是運動軸，其實也算是空間的坐標軸，如坐標的XY軸，沒有運動軸有獨立的控制器和電機驅動系統(tǒng)。即數(shù)控機床有5個伺服軸(不包括主軸)可以同時進行插補(5個伺服軸可以同一時間同時移動進行對一個零件進行加工)。,五軸數(shù)控
6、機床之五軸,,五軸數(shù)控機床有多種不同的結構形式，主要分為以下三大類：工作臺傾斜型、主軸傾斜型和工作臺/主軸傾斜型五軸加工機床。,五軸數(shù)控機床之結構,,工作臺傾斜型,,,工作臺/主軸 傾斜型,,一種是工作臺傾斜型。設置在床身上的工作臺可以環(huán)繞X軸回轉，定義為A軸，A軸一般工作范圍+30度至-120度。工作臺的中間還設有一個回轉臺，在圖示的位置上環(huán)繞Z軸回轉，定義為C軸，C軸都是360度回轉。這樣通過A軸與C軸的組合，固定在工作臺上的工件除了底面之外，其余的五個面都可以由立式主軸進行加工。A軸和C軸最小分度值一般為0.001度，這樣又可以把工件細分成任意角度，加工出傾斜面、傾斜孔等。A軸和C軸如與
7、XYZ三直線軸實現(xiàn)聯(lián)動，就可加工出復雜的空間曲面，當然這需要高檔的數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)以及軟件的支持。這種設置方式的優(yōu)點是主軸的結構比較簡單，主軸剛性非常好，制造成本比較低。但一般工作臺不能設計太大，承重也較小，特別是當A軸回轉大于等于90度時，工件切削時會對工作臺帶來很大的承載力矩。,五軸數(shù)控機床之工作臺傾斜型,五軸數(shù)控機床之工作臺傾斜型,立式加工中心,五軸數(shù)控機床之工作臺傾斜型,五軸數(shù)控機床之工作臺傾斜型,,五軸數(shù)控機床之主軸傾斜型,主軸傾斜型。主軸前端是一個回轉頭，能自行環(huán)繞Z軸360度，成為C軸，回轉頭上還有帶可環(huán)繞X軸旋轉的A軸，一般可達90度以上，實現(xiàn)上述同樣的功能。這種設置方式的優(yōu)
8、點是主軸加工非常靈活，工作臺也可以設計的非常大，客機龐大的機身、巨大的發(fā)動機殼都可以在這類加工中心上加工。這種設計還有一大優(yōu)點：我們在使用球面銑刀加工曲面時，當?shù)毒咧行木€垂直于加工面時，由于球面銑刀的頂點線速度為零，頂點切出的工件表面質量會很差，采用主軸回轉的設計，令主軸相對工件轉過一個角度，使球面銑刀避開頂點切削，保證有一定的線速度，可提高表面加工質量。這種結構非常受模具高精度曲面加工的歡迎，這是工作臺回轉式加工中心難以做到的。為了達到回轉的高精度，高檔的回轉軸還配置了圓光柵尺反饋，分度精度都在幾秒以內，當然這類主軸的回轉結構比較復雜，制造成本也較高。,五軸數(shù)控機床之主軸傾斜型,五軸數(shù)控機床
9、之主軸傾斜型,,五軸數(shù)控機床之工作臺/主軸傾斜型,一個旋轉軸在主軸頭的刀具側，另一個在工作臺側。這類機床的旋轉軸結構布置有最大的靈活性，可以是在A.B.C軸中任意兩個組合。 大部分工作臺/主軸傾斜型的旋轉軸配置形式是B軸與工作臺繞C軸組合。這種結構設置方式簡單、靈活，同時具備主軸傾斜型與工作臺傾斜型機床的部分有點。這類機床的主軸可以旋轉為水平狀態(tài)和垂直狀態(tài)，工作臺只需分度定位，即可簡單的配置為立、臥轉換的三軸加工中心，將主軸進行立、臥轉換再配合工作臺分度，對工件實現(xiàn)五面體加工，制造成本低，且非常實用。,五軸數(shù)控機床之工作臺/主軸傾斜型,,,五軸數(shù)控加工之應用,,,,,,箱體類零件,復雜曲面,異
10、形件,盤套板類 零件,特殊加工,加工對象,五軸聯(lián)動加工中心適合加工復雜、工序多、要求高、需要多種類型的普通機床和眾多刀具夾具，且經多次裝夾和調整才能完成加工的零件。,,五軸數(shù)控加工之應用,箱體類零件一般都需要進行多工位孔隙及平面加工，公差要求較高，特別是形位公差要求較為嚴格，通常需要經過銑、鉆、擴、鏜、鉸、攻絲等工序，需要刀具較多，在普通機床上加工難度大，需多次裝夾、找正，加工精度難以保證。加工箱體類零件時需要工作臺多次旋轉加工水平方向四個面，用臥式加工中心合適。,,五軸數(shù)控加工之應用,復雜曲面在機械制造業(yè)，特別是航空航天工業(yè)中占有重要的地位。復雜曲面采用普通機加工方法是難以甚至無法完成。復雜
11、曲面零件如：各種葉輪、球面、各種曲面成型磨具、螺旋槳以及水下航行器的推進器、以及一些其他形狀的自由曲面。這類零件用五軸加工中心最為合適。銑刀作包絡面來逼近球面。復雜曲面用加工中心加工時，編程工作量較大，大多數(shù)要有自動編程技術。,,,,五軸數(shù)控加工之應用,異形件是外形不規(guī)則的零件，大都需要點、線、面多工位混合加工。異形件的剛性一般較差，夾壓變形難以控制，加工精度也難以保證，甚至某些零件的有的加工部位用普通機床難以完成。用加工中心加工時應采用合理的工藝措施，一次或二次裝夾，利用加工中心多工位點、線、面混合加工的特點，完成多道工序或全部的工序內容。,,五軸數(shù)控加工之應用,盤套板類零件 帶有鍵槽，或徑向孔，或端面有分布的孔系，曲面的盤套或軸類零件，如帶法蘭的軸套，帶鍵槽或方頭的軸類零件等，還有具有較多孔加工的板類零件，如各種電機蓋等。端面有分布孔系、曲面的盤類零件宜選擇立式加工中心，有徑向孔的可選臥式加工中心。,,五軸數(shù)控加工之應用,特殊加工 在熟練掌握了加工中心的功能之后，配合一定的工裝和專用工具，利用加工中心可完成一些特殊的工藝工作，如在金屬表面上刻字、刻線、刻圖案；在加工中心的主軸上裝上高頻電火花電源，可對金屬表面進行線掃描表面淬火；用加工中心裝上高速磨頭，可實現(xiàn)小模數(shù)漸開線圓錐齒輪磨削及各種曲線、曲面的磨削等。,Thank You !,,
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