五軸聯(lián)動(dòng)加工中心是一種科技含量高、精密度高專門用于加工復(fù)雜曲面的機(jī)床,這種機(jī)床系統(tǒng)對(duì)一個(gè)國(guó)家的、航天、科研、精密器械、高精醫(yī)療設(shè)備等等行業(yè)有著舉足輕重的影響力。目前五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床系統(tǒng)是解決葉輪、葉片、船用螺旋槳、重型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、大型柴油機(jī)曲軸等的*手段。
五軸聯(lián)動(dòng)加工中心有高效率、高準(zhǔn)確的特點(diǎn),主軸前端是一個(gè)回轉(zhuǎn)頭,能自行環(huán)繞Z軸360°,成為C軸,回轉(zhuǎn)頭上還有帶可環(huán)繞X軸旋轉(zhuǎn)的A軸,一般可達(dá)±90°以上,實(shí)現(xiàn)上述同樣的功能。這種設(shè)置方式的優(yōu)點(diǎn)是主軸加工非常靈活,工作臺(tái)也可以設(shè)計(jì)的非常大,飛機(jī)龐大的機(jī)身、汽車機(jī)殼都可以在這類加工中心上加工。這種設(shè)計(jì)使得在使用球面銑刀加工曲面時(shí),當(dāng)?shù)毒咧行木€垂直于加工面時(shí),由于球面銑刀的頂點(diǎn)線速度為零,頂點(diǎn)切出的工件表面質(zhì)量會(huì)很差,采用主軸可以回轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì),令主軸相對(duì)工件轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度,使銑刀避開(kāi)頂點(diǎn)切削,保證有一定的加工速度,可提高零件的表面加工質(zhì)量。這種結(jié)構(gòu)非常受模具高精度曲面加工的歡迎,這是老式加工中心難以做到的。為了達(dá)到回轉(zhuǎn)的高精度,高檔的回轉(zhuǎn)軸還配置了光柵反饋,分度精度都在幾秒以內(nèi),當(dāng)然這類主軸的回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,制造成本也較高。
五軸聯(lián)動(dòng)加工技術(shù)在一個(gè)復(fù)雜形狀的表面需要用5個(gè)獨(dú)立軸共同進(jìn)行數(shù)控插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)才能獲得光順平滑形面的加工技術(shù)。雖然從理論上講任何復(fù)雜表面都可用X、Y、Z三軸坐標(biāo)來(lái)表述,但實(shí)際加工刀具并不是一個(gè)點(diǎn),而是有一定尺寸的實(shí)體,為了避免對(duì)空間扭曲面加工時(shí)出現(xiàn)刀具與加工面間的干涉以及保證曲面各點(diǎn)的切削條件的一致性,需要調(diào)整刀具軸線與曲面法矢間在兩維方向上的夾角。
五軸聯(lián)動(dòng)加工中心的軸數(shù)是指加工同一表面時(shí)所需獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的軸的數(shù)量,而非指該數(shù)控?fù)碛械目煽刂戚S的數(shù)量。例如龍門銑床為保證橫梁升降的平行性,需要左右兩根驅(qū)軸W1,W2同步運(yùn)動(dòng),也就是以W1為主動(dòng)軸,而使W2軸與之保持同步。因此,它們只能作為1根獨(dú)立運(yùn)動(dòng)軸。另外如果復(fù)雜雕塑表面具有回轉(zhuǎn)體特征的話,不需要Y軸運(yùn)動(dòng),可以在數(shù)控車床或車削中心上實(shí)現(xiàn)。