五軸機(jī)床的五個(gè)軸通常是由三個(gè)直線軸外加兩個(gè)回轉(zhuǎn)軸組成的,,其結(jié)構(gòu)方式卻有很大差別,。不同的結(jié)構(gòu)形式會(huì)使機(jī)床在剛性,、動(dòng)態(tài)性能和精度穩(wěn)定性等方面產(chǎn)生一些差異,。本文主要針對立式主軸擺動(dòng),、立式主軸不動(dòng)工作臺(tái)擺動(dòng)(搖籃式)這兩種不同結(jié)構(gòu)的五軸機(jī)床進(jìn)行分析比較,,以便用戶充分了解其結(jié)構(gòu)形式,,從而有利于其根據(jù)自己產(chǎn)品的特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)能力挑選合適的機(jī)床,。
主軸擺動(dòng)式
搖籃式
1. 機(jī)床主軸剛性比較
頭擺機(jī)床在加工的過程中,,由于主軸擺動(dòng),,使得主軸的剛性相對差;而工作臺(tái)擺動(dòng)機(jī)床,,由于是工作臺(tái)擺動(dòng),,所以不會(huì)對主軸的剛性產(chǎn)生任何影響。
2. 機(jī)床加工的效率對比
由于旋轉(zhuǎn)點(diǎn)的不同,,刀尖實(shí)現(xiàn)同樣的位移時(shí),,頭擺機(jī)床的主軸需要擺動(dòng)更大的角度(類似杠桿原理),所以加工同樣的零件,,頭擺機(jī)床的效率更低,。
3. 刀具長度對機(jī)床加工精度的影響
擺動(dòng)誤差=擺臂×擺角
對頭擺機(jī)床來講,刀具長度是擺臂的一部分,。也就是說,,在頭擺的情況下,刀具的長度影響擺臂長度,,放大誤差,。即誤差會(huì)隨刀具的長度增長而增大。對于搖籃式工作臺(tái)擺動(dòng)機(jī)床,,刀具長度與擺臂的長度無關(guān),。
4. 擺動(dòng)產(chǎn)生的位置誤差與形狀誤差
隨著擺動(dòng),,兩種機(jī)床都會(huì)產(chǎn)生位置誤差,但是頭擺機(jī)床還會(huì)產(chǎn)生形狀誤差,,而工作臺(tái)擺動(dòng)則不會(huì)產(chǎn)生形狀誤差,。頭擺機(jī)床刀具旋轉(zhuǎn),從而產(chǎn)生位置誤差,。與此同時(shí),,加工孔的進(jìn)給方向和刀具的回轉(zhuǎn)中心發(fā)生偏離,所以加工孔產(chǎn)生位置誤差的同時(shí),,還會(huì)產(chǎn)生形狀誤差,,出現(xiàn)楔形孔。
而工作臺(tái)擺動(dòng)機(jī)床的位置誤差是由工作臺(tái)擺動(dòng)造成,,主軸的進(jìn)給方向和刀具的旋轉(zhuǎn)中心始終重合,,所以不會(huì)再附加產(chǎn)生形狀誤差。這是搖籃式工作臺(tái)擺動(dòng)與頭擺相比另一個(gè)明顯的優(yōu)勢,。
5. 五軸加工大小范圍的比較
隨著頭擺機(jī)床主軸的擺動(dòng),,工件直徑方向的加工范圍將會(huì)縮小,也就是說,,主軸擺動(dòng)角度時(shí)會(huì)吃掉行程,,從而導(dǎo)致五軸加工所能加工最大工件的直徑范圍比其三軸加工時(shí)小;而工作臺(tái)擺動(dòng)機(jī)床的工作臺(tái)擺動(dòng),對工件水平方向的尺寸不會(huì)產(chǎn)生任何影響,,從這個(gè)意義上講,,五軸加工和三軸加工時(shí)的工件大小范圍是相同的。但是五軸加工工件的最大范圍還需考慮機(jī)床結(jié)構(gòu)引起的干涉,。用戶應(yīng)該要求機(jī)床供應(yīng)商提供五軸加工干涉示意圖來分析比較,。通常情況下,同樣的行程,,采用搖籃式工作臺(tái)擺動(dòng)結(jié)構(gòu)的機(jī)床五軸加工范圍會(huì)比頭擺式機(jī)床更大,。
因此搖籃式的工作臺(tái)擺動(dòng)機(jī)床主軸的剛性好,加工效率高;刀具長度對加工精度不會(huì)產(chǎn)生影響;加工不會(huì)產(chǎn)生形狀誤差;同樣的行程,,機(jī)床五軸加工范圍會(huì)比頭擺式機(jī)床更大,。
頭擺機(jī)床主軸的剛性相對較差,加工效率相對較低;加工精度會(huì)隨刀具長度的增長而降低;加工會(huì)產(chǎn)生形狀誤差;主軸擺動(dòng)角度時(shí)會(huì)吃掉行程,,從而導(dǎo)致能夠加工的最大工件尺寸變小,。
另外需要補(bǔ)充的是,,工作臺(tái)擺動(dòng)機(jī)床由于需要克服工件自重的原因,,如果工件很重,對夾具有更高的要求;還有,,加工大型重型零件時(shí)機(jī)床無法實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)擺動(dòng),,就只能采用頭擺的方式,。
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