格特五軸加工中心介紹，及其三軸、四軸區(qū)別等
發(fā)布：2016-03-29 閱讀：3101
五軸加工中心介紹及其和三軸、四軸的區(qū)別立式加工中心（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，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，工件一次裝夾就可完成五面體的加工。如配置上五軸聯(lián)動的高檔數(shù)控系統(tǒng)，還可以對復雜的空間曲面進行高精度加工。
立式五軸加工中心
工作臺回轉(zhuǎn)的立式五軸加工中心這類加工中心的回轉(zhuǎn)軸有兩種方式，一種是工作臺回轉(zhuǎn)軸。設置在床身上的工作臺可以環(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。工作臺的中間還設有一個回轉(zhuǎn)臺，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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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。
主軸回轉(zhuǎn)的立式五軸加工中心
另一種是依靠立式主軸頭的回轉(zhuǎn),主軸前端是一個回轉(zhuǎn)頭，能自行環(huán)繞Z軸360度，成為C軸，回轉(zhuǎn)頭上還帶可環(huán)繞X軸旋轉(zhuǎn)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)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(zhì)量會很差，采用主軸回轉(zhuǎn)的設計，令主軸相對工件轉(zhuǎn)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(zhì)量。這種結(jié)構(gòu)非常受模具高精度曲面加工的歡迎，這是工作臺回轉(zhuǎn)式加工中心難以做到的。為了達到回轉(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)，當然這類主軸的回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)比較復雜，制造成本也較高。
立式加工中心的主軸重力向下，軸承高速空運轉(zhuǎn)的徑向受力是均等的，回轉(zhuǎn)特性很好，因此可提高轉(zhuǎn)速，一般高速可達1,2000r/min以上，實用的最高轉(zhuǎn)速已達到4,0000轉(zhuǎn)。主軸系統(tǒng)都配有循環(huán)冷卻裝置，循環(huán)冷卻油帶走高速回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量，通過制冷器降到合適的溫度，再流回主軸系統(tǒng)。X、Y、Z三直線軸也可采用直線光柵尺反饋，雙向定位精度在微米級以內(nèi)。由于快速進給達到40～60m/min以上，X、Y、Z軸的滾珠絲杠大多采用中心式冷卻，同主軸系統(tǒng)一樣，由經(jīng)過制冷的循環(huán)油流過滾珠絲杠的中心，帶走熱量。
臥式五軸加工中心
工作臺回轉(zhuǎn)的臥式五軸加工中心葉輪另一種為傳統(tǒng)的工作臺回轉(zhuǎn)軸，設置在床身上的工作臺A軸一般工作范圍+20度至-100度。工作臺的中間也設有一個回轉(zhuǎn)臺 B軸，B軸可雙向360度回轉(zhuǎn)。這種臥式五軸加工中心的聯(lián)動特性比第一種方式好，常用于加工大型葉輪的復雜曲面?；剞D(zhuǎn)軸也可配置圓光柵尺反饋，分度精度達到幾秒，當然這種回轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)比較復雜，價格也昂貴。
目前臥式加工中心工作臺可以做到大于1.25m2，對第一種五軸設置方式?jīng)]有什么影響。但是第二種五軸設置方式比較困難，因為1.25m2的工作臺做A軸的回轉(zhuǎn)，還要與工作臺中間的B軸回轉(zhuǎn)臺聯(lián)動確實勉為其難。臥式加工中心的主軸轉(zhuǎn)速一般在10,000rpm以上，由于臥式設置的主軸在徑向有自重力，軸承高速空運轉(zhuǎn)時徑向受力不均等，加上還要采用較大的BT50刀柄，一般最高可達20,000rpm。臥式加工中心快速進給達到30～60m/min以上，主軸電機功率22-40KW以上，刀庫容量按需要可從40把增加到160把，加工能力遠遠超過一般立式 加工中心，是重型機械加工的首選。
加工中心大多可設計成雙工作臺交換，當一個工作臺在加工區(qū)內(nèi)運行，另一工作臺則在加工區(qū)外更換工件，為下一個工件的加工做準備，工作臺交換的時間視工作臺大小，從幾秒到幾十秒即可完成。最新設計的加工中心考慮到結(jié)構(gòu)上要適合組成模塊式制造單元（FMC）和柔性生產(chǎn)線（FMS），模塊式制造單元一般至少有兩臺加工中心和四個交換工作臺組成，加工中心全部并排放置，交換工作臺在機床前一字形排開，交換工作臺多的可以排成兩行、甚至雙層設計。兩邊各有一個工位作為上下工件的位置，其余工位上的交換工作臺安裝著工件等待加工，有一輛小車會按照系統(tǒng)指令，把裝著工件的交換工作臺送進加工中心，或從加工中心上取出完成加工的交換工作臺，送到下一個工位或直接送到下料工位，完成整個加工操作。柔性生產(chǎn)線除了小車、交換工作臺之外，還有統(tǒng)一的刀具庫，一般會有幾百把刀具，在系統(tǒng)中存入刀具的身份編碼信息，再通過刀具輸送系統(tǒng)送進加工中心，并把用完的刀具取回，柔性生產(chǎn)線往往還需要一臺FMS的控制器來指揮運行。
過去五軸加工中心多為德國、美國、日本、意大利制造，令人欣喜的是今年3月在上海舉行的“中國數(shù)控機床展覽會”上，展出了多臺國內(nèi)生產(chǎn)的五軸加工中心。如濟南二機床集團公司展出的龍門式五軸聯(lián)動加工中心，工作臺長6m,寬2m，采用立式主軸回轉(zhuǎn)，A軸轉(zhuǎn)角±100度，C軸轉(zhuǎn)角±200度，這個龐然大物吸引了許多參觀者，它標志著中國數(shù)控機床工業(yè)達到了先進水平。上海第三機床廠、第四機床廠制造的立臥加工中心，工作臺630mm2，采用高速內(nèi)冷電主軸，主軸可立、臥轉(zhuǎn)換，工作臺可以360度等分，類似于上述簡單配置為立、臥轉(zhuǎn)換的三軸加工中心，可對工件實現(xiàn)五面體加工，盡管還沒有配置五軸，也非常實用。
加工中心的發(fā)展與未來
現(xiàn)在加工中心逐漸成為機械加工業(yè)中最主要的設備，它加工范圍廣，使用量大。近年來在品種、性能、功能方面有很大的發(fā)展。品種：有新型的立、臥五軸聯(lián)動加工中心，可用于航空、航天零件加工；有專門用于模具加工的高性能加工中心，集成三維CAD/CAM對模具復雜的曲面超精加工；有適用于汽車、摩托車大批量零件加工的高速加工中心，生產(chǎn)效率高且具備柔性化。性能：普遍采用了萬轉(zhuǎn)以上的電主軸，最高可達6～10萬轉(zhuǎn)；直線電機的應用使機床加速度達到了3-5g；執(zhí)行ISO/VDI檢測標準，促使制造商提高加工中心的雙向定位精度。功能：糅合了激光加工的復合功能，結(jié)構(gòu)上適合于組成模塊式制造單元（FMC）和柔性生產(chǎn)線（FMS），并具有機電、通訊一體化功能。
領先一步的機床制造商2010年構(gòu)想的“萬能加工中心”，它將是萬能型的設備，可用于車、銑、磨、激光加工等，現(xiàn)在都已經(jīng)全部實現(xiàn)，成為真正意義上的加工中心。全自動地從材料送進，到成品產(chǎn)出，粗精加工、淬硬處理、超精加工，自動檢測、自動校正，將無所不能。設備將重視環(huán)保、節(jié)能，呈現(xiàn)出綠色制造業(yè)的標志。21世紀時代特征的IT功能是絕對不可少的，設備將通過網(wǎng)絡與外界交換信息，獲得最新的技術(shù)成果，人類的智慧將在高科技產(chǎn)品加工中心上得到充分的展現(xiàn)。
濟南格特機械研發(fā)生產(chǎn)的五軸加工中心，已經(jīng)能夠完全實現(xiàn)了人們構(gòu)想的萬能加工中心的功能。目前可以適用在以下行業(yè)。
<1>三維立體件加工行業(yè)：玻璃鋼修邊、樹脂件加工及其他固體碳化件立體加工。
<2>教學實驗行業(yè)，椅子等需要三維加工的家具及其他產(chǎn)品。
<2>模具行業(yè)：鑄造、汽車、陶瓷衛(wèi)浴潔具、輪船、游艇、航天化工、風力發(fā)電、軌道交通、工藝品。
格特五軸加工中心的整機特性
(1)采用五軸五聯(lián)動控制系統(tǒng)，帶RTCP功能（真正五軸插補）適合三維立體造型的曲面加工。獨特的硬件平臺模塊化設計，功能強大。
(2)自動換刀系統(tǒng)設計先進，大大提高工作效率。
(3)集合深浮雕、鉆孔、鋸割、磨邊、倒角、銑底、鏤空、拋光等工序與一體。
(4)機身整體焊接，全數(shù)控加工，保證機器精度。
(5)機器結(jié)構(gòu)合理，各部件均采用國際一流品牌。優(yōu)異的加工性能，極高的可靠性，功能強大，便于維護。
(6)采用頂級控制系統(tǒng)，功能強大，操作簡便，控制精度高。
(7)五軸五聯(lián)動，帶RTCP功能（真正五軸插補），Z軸行程可超高，適合超大型三維立體曲面加工。
(8)多元化控制可以分別控制加工速度、空走速度、落刀速度，大大提高了加工產(chǎn)品的質(zhì)量及加工效率。
(9)各部件均采用國際一流品牌。
格特五軸加工中心的主要配件和性能
五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心性能參數(shù)
加工尺寸：1300*2500*850。
B軸的185度，C軸320度。
加工精度為0.05mm
重復定位精度為0.05mm
X、Y、Z軸結(jié)構(gòu)為絲杠傳動。
主軸功率：12KW。
運行指令為：G代碼，F(xiàn)/S命令兼容。
操作系統(tǒng)為臺灣新代。
主軸為意大利原裝進口的五軸頭12KW。
驅(qū)動系統(tǒng)采用的是日本安川伺服驅(qū)動1000W-2000W。
控制面板為智能面板控制系統(tǒng)，新代五軸系統(tǒng)RTPC
機柜為工控大機柜，五軸加工中心專用，配強制風冷系統(tǒng)。
導軌為臺灣進口的H30導軌。
軸承為日本NSK。
刀具為定制五軸專用刀具。
其它電器主件進口法國施耐德品牌。