探討改進多軸機床加工方法
2020-07-20余兆
(廣州市機電高級技工學校)
數控機床對于現如今的現代化工廠來說,是Z主要的生產制造設備。多軸數控機床比傳統機床在加工工藝上有更大的優勢,傳統加工機床正在慢慢都被數控機床替代。而其中五軸聯動加工中心是數控機床中加工技術Z高的一種多軸數控機床。五軸數控機床在工業生產和制造上的應用非常廣泛,例如:(廣州市機電高級技工學校)
(1)復雜曲面類零件。在航空、航天及運輸業中,具有復雜曲面的零件應用很廣泛,如凸輪、航空發動機的整體葉輪、螺旋槳、模具型腔等。這類具有復雜曲線、曲面輪廓的零件盒形或殼體零件,采用普通機床加工或精密鑄造難以達到預定的加工精度,且難以檢測。而使用多軸聯動的加工中心,配臺自動編程技術和專用刀具,可以大大提高其生產效率并保證曲面的形狀精度,使復雜零件的自動加工變得非常容易。
(2)異形類零件。異形件是外形不規則的零件,大多需要點、線、面多工位混合加工(如支架、基座、靠模等)加工異形件時,形狀越復雜,精度要求越高,使用加工中心越能顯示其優越性。
1 多軸數控機床的類型
目前我國五軸聯動數控機床,有立式,臥式和搖籃式,以及二軸Nc這幾個基本的種類,其中以立式和臥室為Z常見的類型。五軸聯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。如配置上五軸聯動的高檔數控系統,還可以對復雜的空間曲面進行高精度加工,更能夠適宜象汽車零部件、飛機結構件等現代模具的加工。
五軸聯動數控是數控技術中難度Z大、應用范圍Z廣的技術。它集計算機控制、高性能伺服驅動和精密加工技術于一體,應用于復雜曲面的高效、精密、自動化加工。五軸聯動數控機床是發電、船舶、航天航空、模具、高精密儀器等民用工業和軍工部門迫切需要的關鍵加工設備。上把五軸聯動數控技術作為一個國家工業化水平的標志。
1.1立式五軸加工中心
立式加工中心是指主軸為垂直狀態的加工中心,其結構形式多為固定立柱,工作臺為長方形,無分度回轉功能,適合加工盤、套、板類零件,它一般具有三個直線運動坐標軸,并可在工作臺上安裝一個沿水平軸旋轉的回轉臺,用以加工螺旋線類零件。立式加工中心裝卡方便,便于操作,易于觀察加工情況,調試程序容易,應用廣泛。但受立柱高度及換刀裝置的限制,不能加工太高的零件,在加工型腔或下凹的型面時,切屑不易排出,嚴重時會損壞刀具,破壞已加工表面,影響加工的順利進行。
立式五軸加工中心有兩種不同形式的回轉軸,包括工作臺回轉軸以及工作臺,中間另設有一個回轉臺還讓另一個軸回轉的旋轉軸。
1.2臥式五軸加工中心
臥式加工中心指主軸為水平狀態的加工中心,通常都帶有自動分度的回轉工作臺,它一般具有3~5個運動坐標,常見的是三個直線運動坐標加一個回轉運動坐標, 工件在一次裝夾后,完成除安裝面和頂面以外的其余四個表面的加工,它Z適合加上箱體類零件。與立式加工中心相比較,臥式加工中心加工時排屑容易,對加工有利,但結構復雜,價格較高。
臥式五軸加工中心也的回轉軸也有兩種形式,一種是主軸擺動,固定成為一個回轉軸,與工作臺上的,另一個回轉軸相互配合從而對部件進行立體加工。另外一種回轉軸相對來說傳統的回轉軸。這種回轉軸同樣設置在床身上,我的工作范圍是20度到-100度。其次,工作臺中間也是有一個旋轉軸,而且該旋轉軸可以進行雙向操作,回轉的角度為360度。
2 多軸機床的優勢和加工特點
2.1加工精度高
多軸數控機床不僅提高了加工工藝的有效性,同時,在加工零件的過程中,整個過程只需要一次裝夾,這在一定程度上更有效的保證了部件的加工精度。
2.2工裝夾具數量少占地面積小
多軸數控機床有一個非常明顯的優勢,那就是工裝夾具數量少,設備占地面積小。也正因為如此,在對機床設備的維護費用上也會有所減少,給企業節約了支出成本,提高了企業的經濟收益。
2.3能進行自由曲線及多面體復雜構件的加工
由于三軸數控機床一般是由三個直線軸構成的,所以,不能一次性加工完成連續并且平滑的自由曲面。而五軸數控機床本身的結構復雜,編程難度大,因此使得五軸數控機床在進行復雜程度較高的部件加工更有優勢。
2.4生產周期短易于管理
采用多軸數控機床進行各種零部件的加工,能夠有效的縮短生產周期。而且由于所有的加工任務都只交給一個工作崗位,對于企業的生產管理帶來更高的效率。
2.5縮短新產品研發周期
由于我國航空航天和汽車行業的飛速發展,對零部件的成型形狀要求越來越高,精度要求也更為嚴格。而具有高柔性,高精度的多軸數控問題能夠有效的解決新產品的研發問題,包括零部件的加工精度和周期問題,為新品研發提供更好的幫助,使研發周期縮短,新產品研發成功幾率提高。
3 多軸數控機床加工技術存在的問題
雖然多種數控機床在加工技術上,遠遠比三軸數控機床的加工技術高,但是,就目前我國對多軸數控機床的研究和開發,跟國外先進的多軸數控機床相比,還存在著一些問題和不足,如果能夠將這些不足和問題加以研究和改進,就會使多軸數控機床有進一步的提升。
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