五軸聯(lián)動加工中心介紹

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1、一、 五軸聯(lián)動數(shù)控機床的戰(zhàn)略價值 　　裝備制造業(yè)是一國工業(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)達工業(yè)化國家，也無不高度重視。近年來，隨著我國國民經(jīng)濟迅速發(fā)展和國防建設(shè)的需要，對高檔的數(shù)控機床提出了急迫的大量需求。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，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。愛好軍事的朋友可能知道著名

2、的“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(jié)果讓前蘇聯(lián)用于制造潛艇的推進螺旋槳，上了幾個檔次，使美國間蝶船的聲納監(jiān)聽不到潛艇的聲音了，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。由此可見，五軸聯(lián)動數(shù)控機床系統(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(shè)備等等行業(yè)，有著舉足輕重的影響力。 現(xiàn)在，大家普遍認為，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(zhuǎn)子、汽輪機轉(zhuǎn)子、大型柴油機曲軸等等加工的唯一手段。所以，每當(dāng)人們在設(shè)計、研制復(fù)雜曲面遇到無法解決的難題時，往往轉(zhuǎn)向求助五軸數(shù)控系統(tǒng)。由于五軸聯(lián)動數(shù)控機床系統(tǒng)價格十分昂貴，加之

3、NC程序制作較難，使五軸系統(tǒng)難以“平民”化應(yīng)用。但近年來，隨著計算機輔助設(shè)計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）系統(tǒng)取得了突破性發(fā)展，珊星公司等中國多家數(shù)控企業(yè)，紛紛推出五軸聯(lián)動數(shù)控機床系統(tǒng)，打破了外國的技術(shù)封鎖，占領(lǐng)了這一戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)的至高點，大大降低了其應(yīng)用成本，從而使中國裝備制造業(yè)迎來了一個嶄新的時代！以信息技術(shù)為代表的現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展對裝備制造業(yè)注入了強勁的動力，同時也對它提出更強要求，更加突出了機械裝備制造業(yè)作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化載體在推動整個社會技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)升級中無可替代的基礎(chǔ)作用。作為國民經(jīng)濟增長和技術(shù)升級的原動力，以五軸聯(lián)動為標志的機械裝備制造業(yè)將伴隨著高新技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而共同

4、進步。中國不僅要做世界制造的大國，更要做世界制造強國！預(yù)計在不久的將來，隨著五軸聯(lián)動數(shù)控機床系統(tǒng)的普及推廣，必將為中國成為世界最強國奠定堅實的基礎(chǔ)！ 　　二、五軸聯(lián)動加工中心 　　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，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)動加工中心有高效率、高精度的特點，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(fù)雜的空間曲面進行高精度加工，更能夠適宜象汽車零部件、飛機結(jié)構(gòu)件等現(xiàn)代模具的加工。（本期介紹立式五軸

5、加工中心）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(shè)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(shè)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(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)點是主軸的結(jié)構(gòu)比較

6、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(shè)計太大，承重也較小，特別是當(dāng)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。 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)頭上還有帶可環(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(shè)置方式的優(yōu)點是主軸加工非常靈活，工作臺也可以設(shè)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(shè)計還有一大優(yōu)點：我們在使用球面銑刀加工曲面時，當(dāng)?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(shè)計，

7、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(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)。它集計算機控制、高性能伺服驅(qū)動和精密加工技術(shù)于一體，應(yīng)用于復(fù)雜曲面的高效、精密、自動化加工。五軸聯(lián)動數(shù)控機床是發(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。國際上把五軸聯(lián)動數(shù)控技術(shù)作為一個國家工業(yè)化水平的標

8、志。 國外五軸聯(lián)動數(shù)控機床是為適應(yīng)多面體和曲零件加工而出現(xiàn)的。隨著機床復(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)出了能進行銑削加工的車銑中心。五軸聯(lián)動數(shù)控機床的應(yīng)用，其加工效率相當(dāng)于兩臺三軸機床，甚至可以完全省去某些大型自動化生產(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)運輸時間及費用。市場的需求推動了我國五軸聯(lián)動數(shù)控機床的發(fā)展，CIMT99展會上，國產(chǎn)五軸聯(lián)動數(shù)控機床登上機床市場的舞臺。自江蘇多棱數(shù)控機床股份有限公司展出第一臺五軸聯(lián)動龍門加工中心以后，北京機電研究院、北京第一機床廠、桂林機床股份有限公司、濟南二機床集團有限公司等企業(yè)，相繼開發(fā)了五軸聯(lián)動數(shù)控機床

9、 青島群益機床附件設(shè)備有限公司? 地址： 青島市李滄區(qū)重慶中路752-32號聯(lián)系人：劉忠革? 電話：?????89888916???????手機：13656395822 傳真： 郵編：266100 網(wǎng)址： www.qd- E-mail： qdqyjd663@ 精密五軸加工中心NJ-5HMC40 1． 機床主要用途、適用范圍 ????1.1 NJ-5HMC40五軸加工中心為五軸五聯(lián)動（X、Y、Z、B、C軸）機床，采用模塊化設(shè)計結(jié)構(gòu)。工作臺為連續(xù)分度的回轉(zhuǎn)工作臺（C軸0～360°）、主軸頭為連續(xù)分度擺動頭（B軸0～110°），可實現(xiàn)任意五軸五聯(lián)動加工。

10、 ????1.2 本機床由計算機進行數(shù)字控制，具有直線、圓弧和螺旋線插補等功能。 ????1.3 本機床為高效率、高精度、高柔性的五軸五聯(lián)動加工中心。 ????1.4 本機床還可訂貨供應(yīng)兩工位托板工件自動交換裝置（簡稱 2PC）、工件檢測系統(tǒng)、刀具檢測系統(tǒng)以及相應(yīng)的數(shù)控系統(tǒng)?？蓪ぜ恢贸叽绲冗M行自動測量，并能檢測刀具的磨損或破損情況，實現(xiàn)刀具壽命管理。 ????1.5 本機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是精密級的加工中心，其定位精度和回轉(zhuǎn)工作臺分度精度分別達到微米級水平。 ????1.7 本機床廣泛適用于葉片、葉

11、輪、模具工業(yè)等各種類型的機械加工行業(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． 機床主要特點 ????2.1 設(shè)計特點 ????NJ-5HMC40 五軸加工中心采用?；Y(jié)構(gòu)設(shè)計，可最大限度的適應(yīng)各種加工工件形狀、范圍的變化以滿足不同用戶的需求。高剛性的模化結(jié)構(gòu)設(shè)計，確保了機床高剛性和高精度，可實現(xiàn)從簡單零件到復(fù)雜曲面的粗、精加工。?；Y(jié)構(gòu)設(shè)計的多種形式工作臺可滿足和完成各種特殊的加工需求，并具有機床占地面積小，使得用戶的投資更經(jīng)濟等特點。 ????2.2 主要結(jié)構(gòu) ????機床床身、立柱、拖板、主軸箱、工作臺等均采用密烘鑄鐵并進行合理的加強筋結(jié)構(gòu)，

12、確保獲得最佳的靜態(tài)和動態(tài)剛性。機床傾斜床身、固定框式立柱結(jié)構(gòu)，確保機床的高穩(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，確保了機床 60m/min的快移速度和1g的加速度。機床的回轉(zhuǎn)工作臺（C 軸）安裝在床身的傾斜面上，各運動軸均安裝在立柱上。而全封閉的防護罩將加工區(qū)和坐標的運動區(qū)完全分開，這樣的設(shè)計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；同時由于各運動軸的導(dǎo)軌、驅(qū)動裝置及電機、檢測系統(tǒng)、行程開關(guān)、電纜等均設(shè)置在加工區(qū)之外，這樣既提高了機床的可靠性，又便于機床的維修。 ????2.3 機床導(dǎo)軌和軸的驅(qū)動 ????機床X、Y、Z 軸采用精密級預(yù)緊的循環(huán)滾

13、柱直線導(dǎo)軌，并采用精密刮研技術(shù)對其安裝基面進行精密刮研，確保導(dǎo)軌具有較高的剛性和微米級的精度。各直線軸均采用22N·M的交流伺服電機直接驅(qū)動大導(dǎo)程雙螺母絲杠副，其中X軸采用雙絲杠副和雙伺服電機同步驅(qū)動。 ????2.4 機床檢測系統(tǒng) ????機床X、Y、Z 軸均采用HEIDENHAIN直線光柵尺實現(xiàn)全閉環(huán)檢測，其中X軸采用雙光柵尺檢測以確保X軸的定位高精度。機床B（擺動頭）、C（回轉(zhuǎn)工作臺）回轉(zhuǎn)軸也采用HEIDENHAIN圓光柵尺實現(xiàn)全閉環(huán)檢測，以確?；剞D(zhuǎn)軸的定位精度。 ????2.5 機床主軸 ????機床配置了適應(yīng)高速加工的電主軸，其主軸采用陶瓷球軸承并配置油、氣潤滑裝置使主軸最高

14、轉(zhuǎn)速達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。機床主軸功率可根據(jù)用戶加工需要進行選擇，可選主軸轉(zhuǎn)速為15000 r/min～25000 r/min，扭矩為50～80N·M，主軸錐孔采用HSK-A63。 ????2.6 機床冷卻系統(tǒng) ????本機床采用半干式冷風(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，加之機床采用全封閉的防護罩，使機床成為綠色環(huán)保加工。 ????2.7 自動

15、換刀系統(tǒng) ????機床刀庫容量為20把（選購為48把），采用盤式刀庫由伺服電機驅(qū)動進行分度選刀與機床主軸頭的運動來實現(xiàn)無機械手的自動換刀。此方式動作簡單、可靠。 ????2.8 數(shù)控系統(tǒng) ????機床配置了超小型、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，簡化了硬件連接的接線，具有豐富的網(wǎng)絡(luò)功能（以太網(wǎng)為標準配置），與因特網(wǎng)連接可實現(xiàn)遠程診斷；系統(tǒng)配有RISC處理器，具有AL納米級高精度輪廓控制、刀具中心點控制、三維刀具半徑補償

16、、三維圓弧插補等功能。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)動及伺服電機，使機床具有高精度、高效率的加工功能。 主要技術(shù)參數(shù) 序號 項 目 規(guī) 格 單 位 1 工作臺面尺寸（直徑） Φ400 mm 2 工作臺最大承重 500 kg 3 回轉(zhuǎn)工作臺（C軸）分度數(shù) 0.001°×360000 ° 4 最大工件直徑 500 mm 5 最大工件高度 500 mm 6 回轉(zhuǎn)工作臺轉(zhuǎn)速 0～25 r/min 7 擺動頭（B軸）轉(zhuǎn)速 0～20 r/min 8 擺動頭分度數(shù) 0.001°×110000 ° 9 X坐標行

17、程 700 mm 10 Y坐標行程 500 mm 11 Z坐標行程 400 mm 12 B軸回轉(zhuǎn)范圍 0～-110 ° 13 C軸回轉(zhuǎn)范圍 0～360 ° 14 主軸錐度 標準NO 40 選購 HSK-E40 ° 15 主軸轉(zhuǎn)速 標準 0～20000 選購 0～40000 r/min 16 進給速度(X、Y、Z) 20000 mm/min 17 快移速度(X、Y、Z) 60000 mm/min 18 定位精度（X、Y、Z） 0.004 （采用標準ISO230-2：1997） mm 19 重復(fù)定位精度（X、Y、Z）

18、 0.002 （采用標準ISO230-2：1997） mm 20 B軸回轉(zhuǎn)分度定位精度 10 （采用標準ISO230-2：1997） " 21 B軸回轉(zhuǎn)分度定位精度 6 （采用標準ISO230-2：1997） " 22 C軸回轉(zhuǎn)分度定位精度 5 （采用標準ISO230-2：1997） " 23 C軸回轉(zhuǎn)分度定位精度 3 （采用標準ISO230-2：1997） " 24 標準控制系統(tǒng) FANUC 18i （五軸五聯(lián)動） 圖片： 圖片： 圖片： 看來這種設(shè)備國內(nèi)非常少了，這種機床即可聯(lián)運亦可單動，其主要特點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。 現(xiàn)介紹一下我們公司“五軸聯(lián)動龍門加工中心” 型號：? 3D FPF 產(chǎn)地：? 德國WALDRICH COBURG 技術(shù)參數(shù) X軸行程? 7200mm Y軸行程? 3100mm Z軸行程? 1450mm B軸行程? +/-95° C軸行程? 無極限 橫梁到工作臺高度： 2200mm 工件可過雙柱（龍門）寬度：2500mm 工作臺尺寸? 7000X2000 主軸轉(zhuǎn)速? 25－4500U/min 工作臺承重： 40T 自重： 130T 鏜銑頭主電機： 25KW