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五軸加工中心精髓關鍵技術在哪?

時間:2017-07-19 09:07來源:山東海特數控機床
  五軸加工中心相對于三軸加工中心來說,不僅僅是增加兩個旋轉軸的問題,它在算法、控制技術上有著很大的提升,其關鍵技術包括主軸速度、驅動技術和控制技術,這些參數影響了五軸加工中心的加工范圍和加工精度。
 
  五軸加工中心關鍵技術要點
 
  1、主軸速度
  
  五軸加工中心在復雜異形件時,經常需要用到小直徑刀具來提高零件表面質量,為此需要主軸具有較高的轉速。如今五軸加工中心的主軸大多都采用電主軸(主軸速度基本保持在20000~50000r/min)來提高效率,減少能量損耗。在細微銑削(銑刀直徑一般采用0.1~2mm)加工過程中,需要機床具備*高的主軸轉速。
  
  2、驅動技術
  
  在進行復雜曲面加工時,經常需要對五軸加工中心的主軸轉速和角度進行制動和變速以適應各種型面的加工。為達到在較高的進給速度或在短距離的走刀路徑上,平穩地加工零件的輪廓,這就要求設備具有很高的主軸加速度。因此,在五軸加工過程中,主軸的加速度將控制著零件的加工精度和刀具的壽命。
  
  目前,普通的加工中心基本都是采用伺服電機和滾珠絲杠來驅動直線軸運動,但對于高端數控設備現已開始采用直線電機,如德國DMU公司的DMC75VLinear高速五軸加工中心。直線電機的優點包括:可簡化機床結構,減去機床中將回轉運動轉換為直線運動的機械傳動部件,減少能量損耗,從而有效提高零件加工精度,保證各軸的動態性能及移動線速度的穩定性。
  
  如今,大部分的五軸聯動加工中心基本都采用轉矩電機來控制主軸頭和回轉工作臺的運動和擺動。轉矩電機是一種同步電機,屬于直接驅動裝置機構,它在轉子上固定有需要驅動的零部件,這樣就能盡量減少機械傳動零部件。轉矩電機的伺服響應靈敏,輸出扭矩大、無傳動間隙、無零件間的接觸傳動(避免磨耗)等特點,其角速度是傳統蝸輪蝸桿機構的6倍以上,在驅動主軸頭擺動的加速度可達3g以上。采用轉矩電機替代傳統的機械傳動結構可以將設備簡化,減少零部件數量,提高傳動效率,同時提高整個機構運行的穩定性,從而提高零件的加工質量和效率。
  
  3、控制技術
  
  五軸聯動加工中心就是要實現5個運動軸的同時運動,完成零件的加工。由于旋轉運動軸的存在,導致坐標系是運動變化的,使得編程算法比三軸機床的算法復雜很多,各種插補運算量龐大,同時細微的旋轉坐標軸誤差將導致很大的加工誤差。為此,要求五軸聯動加工中心數控系統具備強大的控制和伺服能力以及高效的運算速度和控制精度,同時還要求系統具備良好的刀軸中心點控制管理能力,實現刀具長度補償和刀具半徑補償,從而實現圓柱面和傾斜工作面的高效加工。
  
  目前在五軸聯動加工中,臺灣新代系統得到廣泛應用,可以實現五軸五聯動,而且性價比相對較高。
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