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选择五轴加工中心有哪些要素?

本期我们将以业界领先的牧野五轴加工中心为例,为大家介绍在选择五轴加工中心需要考虑哪些主要因素。

01结构决定设备性能

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

五轴加工中心机床的结构设计

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

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。

牧野的D200Z/D800Z/a500Z系列五轴加工中心“Z”型高刚性工作台结构

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。

牧野的D200Z/D800Z/a500Z系列五轴加工中心“Z”型高刚性工作台结构

倾斜轴结构优异的空间接近性

02倾斜旋转轴精度

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。

牧野D200Z五轴加工中心倾斜旋转轴精度

03干涉防撞

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。

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。

04旋转中心校正

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。

05联动精度

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。

牧野D200Z五轴加工中心的联动精度

加工设备:D200ZCAM: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

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。

五轴加工中心的异形刀具

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

五轴加工中心的加工工艺