五軸聯(lián)動(dòng)加工中心介紹

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1、一、 五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的戰(zhàn)略價(jià)值 裝備制造業(yè)是一國(guó)工業(yè)之基石，它為新技術(shù)、新產(chǎn)品的開發(fā)和現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)提供重要的手段，是不可或缺的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。即使是發(fā)達(dá)工業(yè)化國(guó)家，也無(wú)不高度重視。近年來，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展和國(guó)防建設(shè)的需要，對(duì)高檔的數(shù)控機(jī)床提出了急迫的大量需求。機(jī)床是一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的象征。而代表機(jī)床制造業(yè)最高境界的是五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)，從某種意義上說，反映了一個(gè)國(guó)家的工業(yè)發(fā)展水平狀況。長(zhǎng)期以來，以美國(guó)為首的西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，一直把五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)作為重要的戰(zhàn)略物資，實(shí)行出口許可證制度。特別是冷戰(zhàn)時(shí)期，對(duì)中國(guó)、前蘇聯(lián)等社會(huì)主義陣營(yíng)實(shí)行封鎖禁運(yùn)。愛好軍事的朋友可能知道著名的“東芝事件

2、”：上世紀(jì)末，日本東芝公司賣給前蘇聯(lián)幾臺(tái)五軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控銑床，結(jié)果讓前蘇聯(lián)用于制造潛艇的推進(jìn)螺旋槳，上了幾個(gè)檔次，使美國(guó)間蝶船的聲納監(jiān)聽不到潛艇的聲音了，所以美國(guó)以東芝公司違反了戰(zhàn)略物資禁運(yùn)政策，要懲處東芝公司。由此可見，五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)對(duì)一個(gè)國(guó)家的航空、航天、軍事、科研、精密器械、高精醫(yī)療設(shè)備等等行業(yè)，有著舉足輕重的影響力。 現(xiàn)在，大家普遍認(rèn)為，五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)是解決葉輪、葉片、船用螺旋槳、重型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、大型柴油機(jī)曲軸等等加工的唯一手段。所以，每當(dāng)人們?cè)谠O(shè)計(jì)、研制復(fù)雜曲面遇到無(wú)法解決的難題時(shí)，往往轉(zhuǎn)向求助五軸數(shù)控系統(tǒng)。由于五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)價(jià)格十分昂貴，加之NC程序制作

3、較難，使五軸系統(tǒng)難以“平民”化應(yīng)用。但近年來，隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）系統(tǒng)取得了突破性發(fā)展，珊星公司等中國(guó)多家數(shù)控企業(yè)，紛紛推出五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)，打破了外國(guó)的技術(shù)封鎖，占領(lǐng)了這一戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)的至高點(diǎn)，大大降低了其應(yīng)用成本，從而使中國(guó)裝備制造業(yè)迎來了一個(gè)嶄新的時(shí)代！以信息技術(shù)為代表的現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展對(duì)裝備制造業(yè)注入了強(qiáng)勁的動(dòng)力，同時(shí)也對(duì)它提出更強(qiáng)要求，更加突出了機(jī)械裝備制造業(yè)作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化載體在推動(dòng)整個(gè)社會(huì)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)中無(wú)可替代的基礎(chǔ)作用。作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和技術(shù)升級(jí)的原動(dòng)力，以五軸聯(lián)動(dòng)為標(biāo)志的機(jī)械裝備制造業(yè)將伴隨著高新技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而共同進(jìn)步。中國(guó)不

4、僅要做世界制造的大國(guó)，更要做世界制造強(qiáng)國(guó)！預(yù)計(jì)在不久的將來，隨著五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的普及推廣，必將為中國(guó)成為世界最強(qiáng)國(guó)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)！二、五軸聯(lián)動(dòng)加工中心 加工中心一般分為立式加工中心和臥式加工中心，立式加工中心（三軸）最有效的加工面僅為工件的頂面，臥式加工中心借助回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，也只能完成工件的四面加工。目前高檔的加工中心正朝著五軸控制的方向發(fā)展，五軸聯(lián)動(dòng)加工中心有高效率、高精度的特點(diǎn)，工件一次裝夾就可完成五面體的加工。如配置上五軸聯(lián)動(dòng)的高檔數(shù)控系統(tǒng)，還可以對(duì)復(fù)雜的空間曲面進(jìn)行高精度加工，更能夠適宜象汽車零部件、飛機(jī)結(jié)構(gòu)件等現(xiàn)代模具的加工。（本期介紹立式五軸加工中心）立式五軸加工中心這類加工中

5、心的回轉(zhuǎn)軸有兩種方式，一種是工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸。設(shè)置在床身上的工作臺(tái)可以環(huán)繞X軸回轉(zhuǎn)，定義為A軸，A軸一般工作范圍+30度至-120度。工作臺(tái)的中間還設(shè)有一個(gè)回轉(zhuǎn)臺(tái)，在圖示的位置上環(huán)繞Z軸回轉(zhuǎn)，定義為C軸，C軸都是360度回轉(zhuǎn)。這樣通過A軸與C軸的組合，固定在工作臺(tái)上的工件除了底面之外，其余的五個(gè)面都可以由立式主軸進(jìn)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(xì)分成任意角度，加工出傾斜面、傾斜孔等。A軸和C軸如與XYZ三直線軸實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，就可加工出復(fù)雜的空間曲面，當(dāng)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(shè)置方式的優(yōu)點(diǎn)是主軸的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，主軸剛性非常好，制造成本比較低

6、。但一般工作臺(tái)不能設(shè)計(jì)太大，承重也較小，特別是當(dāng)A軸回轉(zhuǎn)大于等于90度時(shí)，工件切削時(shí)會(huì)對(duì)工作臺(tái)帶來很大的承載力 矩。 另一種是依靠立式主軸頭的回轉(zhuǎn)。主軸前端是一個(gè)回轉(zhuǎn)頭，能自行環(huán)繞Z軸360度，成為C軸，回轉(zhuǎn)頭上還有帶可環(huán)繞X軸旋轉(zhuǎn)的A軸，一般可達(dá)90度以上，實(shí)現(xiàn)上述同樣的功能。這種設(shè)置方式的優(yōu)點(diǎn)是主軸加工非常靈活，工作臺(tái)也可以設(shè)計(jì)的非常大，客機(jī)龐大的機(jī)身、巨大的發(fā)動(dòng)機(jī)殼都可以在這類加工中心上加工。這種設(shè)計(jì)還有一大優(yōu)點(diǎn)：我們?cè)谑褂们蛎驺姷都庸で鏁r(shí)，當(dāng)?shù)毒咧行木€垂直于加工面時(shí)，由于球面銑刀的頂點(diǎn)線速度為零，頂點(diǎn)切出的工件表面質(zhì)量會(huì)很差，采用主軸回轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)，令主軸相對(duì)工件轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，使球面銑刀

7、避開頂點(diǎn)切削，保證有一定的線速度，可提高表面加工質(zhì)量。這種結(jié)構(gòu)非常受模具高精度曲面加工的歡迎，這是工作臺(tái)回轉(zhuǎn)式加工中心難以做到的。為了達(dá)到回轉(zhuǎn)的高精度，高檔的回轉(zhuǎn)軸還配置了圓光柵尺反饋，分度精度都在幾秒以內(nèi)，當(dāng)然這類主軸的回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造成本也較高。 五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控是數(shù)控技術(shù)中難度最大、應(yīng)用范圍最廣的技術(shù)。它集計(jì)算機(jī)控制、高性能伺服驅(qū)動(dòng)和精密加工技術(shù)于一體，應(yīng)用于復(fù)雜曲面的高效、精密、自動(dòng)化加工。五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床是發(fā)電、船舶、航天航空、模具、高精密儀器等民用工業(yè)和軍工部門迫切需要的關(guān)鍵加工設(shè)備。國(guó)際上把五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控技術(shù)作為一個(gè)國(guó)家工業(yè)化水平的標(biāo)志。 國(guó)外五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床是為適應(yīng)多面體和曲零

8、件加工而出現(xiàn)的。隨著機(jī)床復(fù)合化技術(shù)的新發(fā)展，在數(shù)控車床的基礎(chǔ)上，又很快生產(chǎn)出了能進(jìn)行銑削加工的車銑中心。五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用，其加工效率相當(dāng)于兩臺(tái)三軸機(jī)床，甚至可以完全省去某些大型自動(dòng)化生產(chǎn)線的投資，大大節(jié)約了占地空間和工作在不同制造單元之間的周轉(zhuǎn)運(yùn)輸時(shí)間及費(fèi)用。市場(chǎng)的需求推動(dòng)了我國(guó)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，CIMT99展會(huì)上，國(guó)產(chǎn)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床登上機(jī)床市場(chǎng)的舞臺(tái)。自江蘇多棱數(shù)控機(jī)床股份有限公司展出第一臺(tái)五軸聯(lián)動(dòng)龍門加工中心以后，北京機(jī)電研究院、北京第一機(jī)床廠、桂林機(jī)床股份有限公司、濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)有限公司等企業(yè)，相繼開發(fā)了五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床青島群益機(jī)床附件設(shè)備有限公司 地址： 青島市李滄區(qū)重慶

9、中路752-32號(hào)聯(lián)系人：劉忠革電話：89888916手機(jī)：13656395822 傳真：郵編：266100網(wǎng)址： www.qd-E-mail： qdqyjd663精密五軸加工中心NJ-5HMC401 機(jī)床主要用途、適用范圍1.1 NJ-5HMC40五軸加工中心為五軸五聯(lián)動(dòng)（X、Y、Z、B、C軸）機(jī)床，采用模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。工作臺(tái)為連續(xù)分度的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)（C軸0360）、主軸頭為連續(xù)分度擺動(dòng)頭（B軸0110），可實(shí)現(xiàn)任意五軸五聯(lián)動(dòng)加工。1.2 本機(jī)床由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字控制，具有直線、圓弧和螺旋線插補(bǔ)等功能。1.3 本機(jī)床為高效率、高精度、高柔性的五軸五聯(lián)動(dòng)加工中心。1.4 本機(jī)床還可訂貨供應(yīng)兩工位托

10、板工件自動(dòng)交換裝置（簡(jiǎn)稱 2PC）、工件檢測(cè)系統(tǒng)、刀具檢測(cè)系統(tǒng)以及相應(yīng)的數(shù)控系統(tǒng)?？蓪?duì)工件位置尺寸等進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量，并能檢測(cè)刀具的磨損或破損情況，實(shí)現(xiàn)刀具壽命管理。1.5 本機(jī)床在工件一次裝夾后，可完成銑、鏜、鉸、攻絲和輪廓的粗、精加工。1.6 NJ-5HMC40是精密級(jí)的加工中心，其定位精度和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)分度精度分別達(dá)到微米級(jí)水平。1.7 本機(jī)床廣泛適用于葉片、葉輪、模具工業(yè)等各種類型的機(jī)械加工行業(yè)中的復(fù)雜曲面零件加工，能滿足中、小型箱體零件和空間曲面多品種加工的需要。2 機(jī)床主要特點(diǎn)2.1 設(shè)計(jì)特點(diǎn)NJ-5HMC40 五軸加工中心采用?；Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可最大限度的適應(yīng)各種加工工件形狀、范圍的變化以

11、滿足不同用戶的需求。高剛性的模化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保了機(jī)床高剛性和高精度，可實(shí)現(xiàn)從簡(jiǎn)單零件到復(fù)雜曲面的粗、精加工。?；Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的多種形式工作臺(tái)可滿足和完成各種特殊的加工需求，并具有機(jī)床占地面積小，使得用戶的投資更經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。2.2 主要結(jié)構(gòu)機(jī)床床身、立柱、拖板、主軸箱、工作臺(tái)等均采用密烘鑄鐵并進(jìn)行合理的加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)，確保獲得最佳的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)剛性。機(jī)床傾斜床身、固定框式立柱結(jié)構(gòu)，確保機(jī)床的高穩(wěn)定性和高剛性；而剛性較高、質(zhì)量較輕的框式結(jié)構(gòu)拖板和主軸箱，確保了機(jī)床 60m/min的快移速度和1g的加速度。機(jī)床的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)（C 軸）安裝在床身的傾斜面上，各運(yùn)動(dòng)軸均安裝在立柱上。而全封閉的防護(hù)罩將加工區(qū)和坐標(biāo)的

12、運(yùn)動(dòng)區(qū)完全分開，這樣的設(shè)計(jì)有利于冷卻液和切屑的排除，減少因切屑液溫度變化引起床身的熱變形；同時(shí)由于各運(yùn)動(dòng)軸的導(dǎo)軌、驅(qū)動(dòng)裝置及電機(jī)、檢測(cè)系統(tǒng)、行程開關(guān)、電纜等均設(shè)置在加工區(qū)之外，這樣既提高了機(jī)床的可靠性，又便于機(jī)床的維修。2.3 機(jī)床導(dǎo)軌和軸的驅(qū)動(dòng)機(jī)床X、Y、Z 軸采用精密級(jí)預(yù)緊的循環(huán)滾柱直線導(dǎo)軌，并采用精密刮研技術(shù)對(duì)其安裝基面進(jìn)行精密刮研，確保導(dǎo)軌具有較高的剛性和微米級(jí)的精度。各直線軸均采用22NM的交流伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)大導(dǎo)程雙螺母絲杠副，其中X軸采用雙絲杠副和雙伺服電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)。2.4 機(jī)床檢測(cè)系統(tǒng)機(jī)床X、Y、Z 軸均采用HEIDENHAIN直線光柵尺實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)檢測(cè)，其中X軸采用雙光柵尺檢測(cè)

13、以確保X軸的定位高精度。機(jī)床B（擺動(dòng)頭）、C（回轉(zhuǎn)工作臺(tái)）回轉(zhuǎn)軸也采用HEIDENHAIN圓光柵尺實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)檢測(cè)，以確?；剞D(zhuǎn)軸的定位精度。2.5 機(jī)床主軸機(jī)床配置了適應(yīng)高速加工的電主軸，其主軸采用陶瓷球軸承并配置油、氣潤(rùn)滑裝置使主軸最高轉(zhuǎn)速達(dá)40000r/min，主軸錐孔采用HSK-E40。主軸軸系溫度控制采用了全封閉式循環(huán)冷卻液恒溫控制裝置，可確保主軸軸系精度的穩(wěn)定。機(jī)床主軸功率可根據(jù)用戶加工需要進(jìn)行選擇，可選主軸轉(zhuǎn)速為15000 r/min25000 r/min，扭矩為5080NM，主軸錐孔采用HSK-A63。2.6 機(jī)床冷卻系統(tǒng)本機(jī)床采用半干式冷風(fēng)裝置作為切削冷卻系統(tǒng)，它不僅為高速切削加

14、工提高了零件的加工效率，而且可使工件的加工精度和表面質(zhì)量達(dá)到更高的水平。由于冷卻采用的是清潔空氣和微量的油霧并可配置油霧處理裝置，加之機(jī)床采用全封閉的防護(hù)罩，使機(jī)床成為綠色環(huán)保加工。2.7 自動(dòng)換刀系統(tǒng)機(jī)床刀庫(kù)容量為20把（選購(gòu)為48把），采用盤式刀庫(kù)由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行分度選刀與機(jī)床主軸頭的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)械手的自動(dòng)換刀。此方式動(dòng)作簡(jiǎn)單、可靠。2.8 數(shù)控系統(tǒng)機(jī)床配置了超小型、超薄型的FANUC Series 18i-MB5數(shù)控系統(tǒng)，具有高功能、高可靠性的開放式CNC，CNC控制部分和液晶顯示器（10.4彩色顯示器）集成一體。采用了FSSB、 I/O Link超高速串行通信，簡(jiǎn)化了硬件連接的接線

15、，具有豐富的網(wǎng)絡(luò)功能（以太網(wǎng)為標(biāo)準(zhǔn)配置），與因特網(wǎng)連接可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷；系統(tǒng)配有RISC處理器，具有AL納米級(jí)高精度輪廓控制、刀具中心點(diǎn)控制、三維刀具半徑補(bǔ)償、三維圓弧插補(bǔ)等功能。本系統(tǒng)還適用于高功率、高速度的I系列數(shù)字交流伺服驅(qū)動(dòng)及伺服電機(jī)，使機(jī)床具有高精度、高效率的加工功能。主要技術(shù)參數(shù)序號(hào)項(xiàng) 目規(guī) 格單 位1工作臺(tái)面尺寸（直徑）400mm2工作臺(tái)最大承重500kg3回轉(zhuǎn)工作臺(tái)（C軸）分度數(shù)0.0013600004最大工件直徑500mm5最大工件高度500 mm6回轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)速025r/min7擺動(dòng)頭（B軸）轉(zhuǎn)速020r/min8擺動(dòng)頭分度數(shù)0.0011100009X坐標(biāo)行程700mm10Y

16、坐標(biāo)行程500mm11Z坐標(biāo)行程400mm12B軸回轉(zhuǎn)范圍0-11013C軸回轉(zhuǎn)范圍036014主軸錐度標(biāo)準(zhǔn)NO 40 選購(gòu) HSK-E4015主軸轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn) 020000 選購(gòu) 040000r/min16進(jìn)給速度(X、Y、Z)20000mm/min17快移速度(X、Y、Z)60000 mm/min18定位精度（X、Y、Z）0.004 （采用標(biāo)準(zhǔn)ISO230-2：1997）mm19重復(fù)定位精度（X、Y、Z）0.002 （采用標(biāo)準(zhǔn)ISO230-2：1997）mm20B軸回轉(zhuǎn)分度定位精度10 （采用標(biāo)準(zhǔn)ISO230-2：1997）21B軸回轉(zhuǎn)分度定位精度6 （采用標(biāo)準(zhǔn)ISO230-2：1997）22

17、C軸回轉(zhuǎn)分度定位精度5 （采用標(biāo)準(zhǔn)ISO230-2：1997）23C軸回轉(zhuǎn)分度定位精度3 （采用標(biāo)準(zhǔn)ISO230-2：1997）24標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)FANUC 18i （五軸五聯(lián)動(dòng)）圖片： 圖片： 圖片： 看來這種設(shè)備國(guó)內(nèi)非常少了，這種機(jī)床即可聯(lián)運(yùn)亦可單動(dòng)，其主要特點(diǎn)是可以加工異面及曲面等，比如復(fù)雜曲面的模具，船舶的螺旋漿等?，F(xiàn)介紹一下我們公司“五軸聯(lián)動(dòng)龍門加工中心”型號(hào)： 3D FPF產(chǎn)地： 德國(guó)WALDRICH COBURG技術(shù)參數(shù)X軸行程 7200mmY軸行程 3100mmZ軸行程 1450mmB軸行程 +/-95C軸行程 無(wú)極限橫梁到工作臺(tái)高度： 2200mm工件可過雙柱（龍門）寬度：2500mm工作臺(tái)尺寸 7000X2000主軸轉(zhuǎn)速 254500U/min工作臺(tái)承重： 40T自重： 130T鏜銑頭主電機(jī)： 25KW