5軸數(shù)控機床可用于加工許多型面復雜的關鍵零件,對航空、航天、船舶、兵器、汽車、電力、模具和器械等制造業(yè)的發(fā)展,對和提升諸如飛機、導彈、發(fā)動機、潛艇及發(fā)電機組、武器等裝備性能都具有非常重要的作用。5軸數(shù)控機床已成為裝備制造業(yè)和武器裝備產(chǎn)品與實現(xiàn)的關鍵基礎性設備。因此,西方工業(yè)發(fā)達都將5軸數(shù)控機床列為戰(zhàn)略物資嚴格管理,限制出口到發(fā)展中 國 家。
5軸數(shù)控機床除和3軸數(shù)控機床一樣具有XYZ三個直線運動坐標外,通常還有兩個回轉運動軸坐標。常見的5軸數(shù)控機床或加工中心結構,主要通過5種技術途徑實現(xiàn)。
①雙轉臺結構(DoubleRotaryTable)采用復合A(B),C軸回轉工作臺,通常一個轉臺在另一個轉臺上,要求兩個轉臺回轉中心線在空間上應能相交于一點。
②雙擺角結構(DoublePivotSpindleHead)裝備復合A,B回轉擺角的主軸頭,同樣要求兩個擺角回轉中心線在空間上應能相交于一點。雙擺角結構在大型龍門式數(shù)控銑床上也了較多應用。
③回轉工作臺+擺角頭結構(RotaryTable+PivotSpindleHead)。
④復合A(B),C回轉軸電主軸頭結構復合電主軸頭,通常帶C回轉坐標3600}ACB)坐標旋轉范圍。在大型龍門移動式加工中心或銑床上較為廣泛的應用。
⑤回轉工作臺+工作臺水平傾斜旋轉結構在一些緊湊型5軸數(shù)控加工中心上應用,適合加工一些中小型復雜零件。
可見,5軸數(shù)控機床結構相對復雜,制造技術難度大,因而造價高。5軸數(shù)控機床和3軸數(shù)控機床較大區(qū)別在于:5軸數(shù)控機床在其連續(xù)加工過程中可連續(xù)調(diào)整刀具和工件間的相對方位。5軸數(shù)控機床已成為加工連續(xù)空間曲線和角度變化的3D空間曲面零件的同義詞,通常要求配置與復雜的5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)和的編程技術。
數(shù)控技術本質(zhì)就是為了解決復雜結構零件加工而出現(xiàn)的。在上世紀60年代中就已有5軸數(shù)控機床在航空飛機制造廠中運行。盡管在如航空等制造業(yè)中應用5軸數(shù)控機床已有30的歷史了,但是大約在10前,制造業(yè)工廠配置這類機床的數(shù)量也還是比較少的,那時5軸和3軸數(shù)控機床比例大約為1:92:8,且主要集中在制造業(yè)。通常作為3軸數(shù)控機床無法加工的3D空間曲面零件加工的關鍵設備來使用,一般中小型制造企業(yè)很少能擁有5軸數(shù)控機床。造成5軸數(shù)控機床應用不廣泛的主要原因有:
①5軸數(shù)控機床制造技術難度大,造價高;
②5軸聯(lián)動控制系統(tǒng)價格高;
③5軸聯(lián)動cAM編程軟件復雜,費用高;
④操作困難;
⑤配置3軸數(shù)控機床也能應用。
機床的特點:
機床是一種專門適用于某種特定零件或者特定工序加工的機床,而且往往是組成自動生產(chǎn)線式生產(chǎn)制造系統(tǒng)中,不可缺的機床品種。
用機床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式,生產(chǎn)效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標準化和系列化,可根據(jù)需要靈活配置,能縮短設計和制造周期。因此機床兼有低成本和的優(yōu)點,在大批、大量生產(chǎn)中廣泛應用,并可用以組成自動生產(chǎn)線。
機床一般用于加工箱體類或形狀的零件。加工時,工件一般不旋轉,由刀具的旋轉運動和刀具與工件的相對進給運動,來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機床采用車削頭夾持工件使之旋轉,由刀具作進給運動,也可實現(xiàn)某些回轉體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。
組合機床與一般機床比較,具有以下特點:
(1)設計組合機床只需選用通用零、部件和設計制造少量零、部件,縮短了設計與制造周期,經(jīng)濟效果好。
(2)組合機床中選用的通用零、部件,是經(jīng)過長期生產(chǎn)考驗的,其結構穩(wěn)定、工作、使用和維修方便。
(3)通用零、部件一般由專門廠家成批生產(chǎn),成本低,可減少設備投資費用。
(4)當被加工零件改變時,組合機床的通用零、部件可以重復利用,有利于產(chǎn)品的更新,提高設備的利用率。
(5)組合機床易于連成組合機床自動線,以適應大規(guī)模生產(chǎn)的需要。
隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展和技術的進步,要求產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代,設計并制造能適應中、小批生產(chǎn),滿足多品種加工特點,具有可調(diào)、、裝配靈活的數(shù)控式組合機床,是當前組合機床發(fā)展的一個重要趨勢。同時,不斷擴大組合機床的工藝范圍,提高其在線自動檢測能力,也是組合機床發(fā)展中需要解決的一個重要問題。