在选择五轴加工中心需要考虑哪些主要因素。
3 n2 t, F5 G9 g% @5 |7 z1 c/ M6 A
01 结构决定设备性能 . T' }# u% C2 R3 A5 A
五轴加工中心有各种 各样的结构,机床的结构设计从基础上决定了设备的性能,决定了机床的刚性、加工精度、稳定性、可操作性等等。
; A9 C' ^ \+ q# u3 f0 y6 o
# l$ k. ^) A. D* a) Q! z# A
主要应考虑以下方面: 1)线性轴在移动时不合并叠加 2)切削回路短的设备刚性好 3)倾斜旋转轴是否是DD马达 4)是否为5轴联动 5)5轴接近性
/ x" V6 I# z/ ^
牧野的D200Z/D800Z/a500Z系列五轴加工中心采用了“Z”型高刚性工作台结构,如下图所示,工作台无需两端支撑,大直径倾斜轴承,工件重心B在A内。与传统单支撑结构相比,弯曲量d极微小,力臂L更短。 # U( K0 \# h2 h) j5 |8 N! l
+ @$ ]# |7 ]3 B( R
这种倾斜轴结构,可实现与3轴加工中心媲美的高精度加工。即使装载并旋转重工件,也可将工作台的挠曲量控制在最小限度,同时,高刚性轴承及直接驱动电机还可实现振动较小的高精度顺畅旋转。另外还有着优异的空间接近性。
' N/ A) l$ w: P0 K0 L# k, U
( J5 Q' A; p( Y3 [5 q( j( x
倾斜轴结构优异的空间接近性 4 c9 H% [$ w4 @5 c l1 X; D4 a
02 倾斜旋转轴精度
" D$ E% ~4 C+ W! E: Y
机床的加工精度直接受到旋转轴精度的影响,以牧野D800Z机床来了解倾斜旋转轴精度对加工精度的实际影响。 1°= 60′ 1′= 60″ 1°=3600″ D800Z机床B/C轴的最小分辨率为0.0001度,也就是0.36″,定位精度为±3″,通过下面的计算示意图,我们就可以知道产生的精度误差。 8 @3 K: N8 n. |" ?
- u; ?& ?9 U! c' o+ B
03 干涉防撞
* H6 g$ b( @- p, F
干涉防撞是5轴加工中不可忽视的问题,除了采用电脑端的软件干涉检查以外,牧野的五轴加工中心标配有机床在线实时仿真CSG功能,即使在手动模式也可以防止干涉。
, W3 [' ~1 o1 P1 D( x; J
在线实时仿真CSG功能,在加工前可事先检查可能的工装错误或刀具长度的设置错误,以便将运行中的紧急停止降低至最小限度。运行中基于事先校对调整的数据、以及数控控制装置内的坐标、偏移值等读取位置信息,预测干涉可能性。一旦机床停止运行时,可即时显示状况画面、并确认所预测的干涉部位及轴的动作方向。
4 s6 A% a* V, F
6 |8 s0 q8 g7 a. A( g
04 旋转中心校正 1 O9 a9 ?9 X" W' d- n
因环境和温度变化等导致的旋转中心变化,会影响五轴加工精度,应能通过探头自动进行校正,3轴/分度/5轴加工精度验证加工,接刀误差<±4μm。
) g `: d( w' p5 Q( D( u2 F. k
1 E1 [1 F( m9 p) J
使用探头自动校正5轴旋转中心
7 l4 _) S$ }# n7 x w) B" ^+ l
& E) I+ P5 I! i) `, Q, S9 P
3轴/分度/5轴加工精度验证加工
8 N, l' i+ f W/ Y
05 联动精度 1 s. J: T4 [$ l. B
五轴加工中心的联动精度是多因素结果的体现。以牧野D200Z为例,列举加工案例来提供联动精度参照。
7 a7 e2 P/ x% M0 Y3 y
$ O% N) O: o9 f1 J
加工设备:D200Z CAM:FFCAM 工件材料:NAK80(40HRC) 工件尺寸:140x140x35mm 型腔:清角R0.22mm,深度20mm 加工时间:1H35min/pocket 刀具:7把6种 联动精度:位置精度±2μm,形状精度±3μm
( V) N0 y/ u2 r8 m6 p
06 工艺支持 五轴加工中心的加工工艺决定了能否最大化发挥设备的性能。比如使异形刀具,可使得加工效率得到大幅度提升。
0 ?; l% F- D- q2 G, I
! \/ N3 Z+ W1 N! A5 V) r0 l X3 H) E4 z
加工案例:效率提升6倍! 材料:YXR33(58HRC) 形状及尺寸:如下图,深度30mm,拔模角2°,清角R3mm % X% v2 }' X. x6 \
3 i; D/ B0 k6 y# _8 I
|