5轴数控加工中心

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1、万方数据DesignandResearch设计与研究5轴数控加工中心5．．axisCNCmachinecenter卢镇华1林桐2(1福州木工机床研究所，2福州大学机械工程及自动化学院)摘要：根据多加工面和高效加工要求发展的加工中心，随着快速发展的计算机技术。用五轴具有很高进给速度大面积切削加工各种复杂轮廓，一次编程。自动换刀和更换加工装置、交替供料。同时具有安全防护噪声和粉尘。本文介绍45。新型摆动头、高速电主轴、刀具和附加装置，样条插补和后置处理等。关键词：五轴数控机床加工中心中图分类号：TS64

2、2“十五”期间，中国的家具行业迅猛发展，200．5年中国家具出口额超过意大利，跃居世界第一位，2006年仍然保持增长势头。木工机床行业在“十五”期间也取得较大发展，2005年木工机床产值居世界第五位，但是在中高端领域，国内尚无法满足巨大的市场需求。尤其是复杂的立体曲线轮廓和艺术雕刻等产品加工，目前只有少数厂家供应三坐标的数控镂铣机和加工中心，5轴数控加工中心国内仍是缺门。国务院《关于加快振兴装备制造业的若干意见》中提出：“⋯⋯发展大型、精密、高速数控装备和数控系统及功能部件，改变大型高精密数控机床大

3、部分依靠进13的现状，满足机械、航空航天工业发展的需要。”过去这些装备国外先进工业国家对我国实行禁运和封锁。廿世纪50年代的“东芝事件”美国曾对El本公司实行制裁。“九五”、“十五”期间，国内在五轴数控机床和加工中心多项取得突破性进展。借鉴金属切削机床的研究发展成果和国外先进工业国家高端木工机床产品的经验，发展我国的5轴数控镂铣机和加工中心，已经提到议事El程上来。15轴数控加工中心的特点按照多加工面和高效加工要求的5轴数控加工中心，可以加工木制品、塑料和轻金属合金，对于航空、汽车、机械制造的木模、

4、塑料模、轻金属合金模具的加工，解决多品种、小批量、周期长、成本木工机床2007No．4高等问题，也是生产高档家具的工厂升级换代用先进技术改造传统产业的必需的装备，它可以完成复杂成型件的铣削、开槽、钻孔、锯切、榫头、榫眼等全套加工，一次编程，自动更换刀具，交替切削工件，同时还有安全性防护噪声、粉尘等。一般采用真空吸盘夹紧木制品工件，一次装夹就可以对五个面完成全部切削加工，保证了工件的加工精度。又提高了效率，工作台上可以装夹二个以上工件交替轮流加工，大大节省了辅助工时。加工零件的一致性好，质量稳定，运行

5、费用低。对加工零件的适应性强，只要更换编程，各种整体形状复杂的工件都能加工，灵活性好，可以节省某些大型、专用多工位设备的投资。5轴数控加工中心的结构有龙门式和悬臂式，它有三维空间三个直线坐标，X，Y，z，还有两个旋转坐标a，c或b，c。装有一个自动换刀装置的刀库(24—48把刀)，一般都是单主轴。2主轴摆动头的结构5轴数控加工中心的三个直线坐标分别由横梁x，工作台(或移动式龙门架)Y及垂直刀架z，旋转座标的摆动头有两种型式，最早出现的是C，B轴成900排列的摆动头(图1)，后来又发展了C、B轴成45

6、。排列的摆动头(图2)。2．1980排列的摆动头5轴联动加工中的垂直旋转轴C可以3600全方位旋转，B轴与c轴中心线垂直，B轴可以从垂2．7万方数据设计与研究DesignandResearch图1900排列的摆动头直位置运转到水平位置，由于夹持臂的阻碍，一般只能加工2100。这种结构的刚性很好，加工范围也很宽，日本庄田公司开发的5轴加工中心多数是这种类型，但是这种装置也有缺点，因为在任意旋转时刀具经过的工作点在所有直线轴上做平衡运动，它将加大加工时间，对同样尺寸工件加工，轴向行程必须沿所在方向加大，

7、使得工件平衡运动增大，此外还须另外努力将结构紧凑。2．245。排列的摆动头为了使任意旋转时刀具的理论加工点独立于摆动装置，不变化地保持在同一位置，C轴的中心3高速电主轴图245。排列的摆动头线与B轴中心线保持45。这样摆动头从垂直位置转动到水平位置，其切削点始终在理论工作点上，这样只需要很小或微小的平衡运动，这样就可以得到较高的加工精度，如果摆动头的偏差要求达到最小公差，切削点的总公差就趋于零。在1987年德国汉诺威木工机械博览会，德国莱享巴赫(Reichenbaeh)公司首先推出这种概念型加工中心

8、(图3，图4)，它具有空间高的轮廓图形的箱形机床结构，它有绝对坚实的机床床身和进给机构。摆动臂切削工件没有任何障碍，加工范围很宽，在最外端也很牢固。图3莱亨巴赫公司加工中心外观图数控镂铣机由于转速高，在三坐标直线坐标情况下已经采用主轴电机与机床主轴合二为一的结构形式。即采用无外壳电机，将其空心转子用压配合的形式直接套装在机床主轴上，带有冷却套的定子则安装在主轴单元的壳体中形成了内装式电机主轴，简称为“电主轴”见图5。电机采用宽调速交流变频电机，它不但转速高，起动时间短