五軸加工中心精髓關(guān)鍵技術(shù)在哪?
時間:2015-06-15 11:43來源:山東海特數(shù)控機床
五軸加工中心相對于三軸加工中心來說,不僅僅是增加兩個旋轉(zhuǎn)軸的問題,它在算法、控制技術(shù)上有著很大的提升,其關(guān)鍵技術(shù)包括主軸速度、驅(qū)動技術(shù)和控制技術(shù),這些參數(shù)影響了五軸加工中心的加工范圍和加工精度。
1、主軸速度
五軸加工中心在復(fù)雜異形件時,經(jīng)常需要用到小直徑刀具來提高零件表面質(zhì)量,為此需要主軸具有較高的轉(zhuǎn)速。如今五軸加工中心的主軸大多都采用電主軸(主軸速度基本保持在20000~50000r/min)來提高效率,減少能量損耗。在細微銑削(銑刀直徑一般采用0.1~2mm)加工過程中,需要機床具備*高的主軸轉(zhuǎn)速。
2、驅(qū)動技術(shù)
在進行復(fù)雜曲面加工時,經(jīng)常需要對五軸加工中心的主軸轉(zhuǎn)速和角度進行制動和變速以適應(yīng)各種型面的加工。為達到在較高的進給速度或在短距離的走刀路徑上,平穩(wěn)地加工零件的輪廓,這就要求設(shè)備具有很高的主軸加速度。因此,在五軸加工過程中,主軸的加速度將控制著零件的加工精度和刀具的壽命。
目前,普通的加工中心基本都是采用伺服電機和滾珠絲杠來驅(qū)動直線軸運動,但對于高端數(shù)控設(shè)備現(xiàn)已開始采用直線電機,如德國DMU公司的DMC75VLinear高速五軸加工中心。直線電機的優(yōu)點包括:可簡化機床結(jié)構(gòu),減去機床中將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動的機械傳動部件,減少能量損耗,從而有效提高零件加工精度,保證各軸的動態(tài)性能及移動線速度的穩(wěn)定性。
如今,大部分的五軸聯(lián)動加工中心基本都采用轉(zhuǎn)矩電機來控制主軸頭和回轉(zhuǎn)工作臺的運動和擺動。轉(zhuǎn)矩電機是一種同步電機,屬于直接驅(qū)動裝置機構(gòu),它在轉(zhuǎn)子上固定有需要驅(qū)動的零部件,這樣就能盡量減少機械傳動零部件。轉(zhuǎn)矩電機的伺服響應(yīng)靈敏,輸出扭矩大、無傳動間隙、無零件間的接觸傳動(避免磨耗)等特點,其角速度是傳統(tǒng)蝸輪蝸桿機構(gòu)的6倍以上,在驅(qū)動主軸頭擺動的加速度可達3g以上。采用轉(zhuǎn)矩電機替代傳統(tǒng)的機械傳動結(jié)構(gòu)可以將設(shè)備簡化,減少零部件數(shù)量,提高傳動效率,同時提高整個機構(gòu)運行的穩(wěn)定性,從而提高零件的加工質(zhì)量和效率。
3、控制技術(shù)
五軸聯(lián)動加工中心就是要實現(xiàn)5個運動軸的同時運動,完成零件的加工。由于旋轉(zhuǎn)運動軸的存在,導(dǎo)致坐標系是運動變化的,使得編程算法比三軸機床的算法復(fù)雜很多,各種插補運算量龐大,同時細微的旋轉(zhuǎn)坐標軸誤差將導(dǎo)致很大的加工誤差。為此,要求五軸聯(lián)動加工中心數(shù)控系統(tǒng)具備強大的控制和伺服能力以及高效的運算速度和控制精度,同時還要求系統(tǒng)具備良好的刀軸中心點控制管理能力,實現(xiàn)刀具長度補償和刀具半徑補償,從而實現(xiàn)圓柱面和傾斜工作面的高效加工。
目前在五軸聯(lián)動加工中,臺灣新代系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用,可以實現(xiàn)五軸五聯(lián)動,而且性價比相對較高。