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如何选择五轴钻孔机?【十分详细!】


  很多客户在选择五轴加工中心这种高精密的设备时,由于技术原因无法做出正确的选择,那么什么结构的五轴钻床是最好用的呢?本文中东莞多米机械总结出研发五轴自动钻孔机中的一点体会,在这里做一个简单的阐述,不喜勿喷哦!

  一、运动组件轻量化

  运动组建轻量化趋势是当今高速切削理论和实践成功对钻孔机设计的重要影响趋势,也符合绿色节能的社会发展趋势。高速切削率先在航空制造业中有色金属加工中广泛应用,近年来随着刀具材料及涂层技术的进步以及液氮冷却切削等新切削技术的实践,开始推广到黑色金属、钛合金及难加工材料的切削加工领域。运动组件轻量化的技术原则同样适用于五轴钻孔机,以谋求更高的加工速度、加速度带来的效能,高动态特性带来的更高的轮廓精度,以及更低的能耗。  五轴机床结构选型中也应考虑零件及工装的重量及运动部件合理分配。对于小型零件、轻量化零件,或者重载型主轴传动应该考虑工件直接回转和移动的选型;而对于重型零件,大型零件应该考虑主轴参与回转和移动的选型。正确的部署运动部件的质量分配是高效能机床的基因,是实现高效能加工决定性因素。

  需要提醒的是钻孔机工作台的稳定性判断是需要结合零件夹具一起考虑的。以双轴摇篮为例,大多数情况下摇篮C轴的质心在A轴轴线之下,对于A轴属于偏载状态;而装载工件后,反而起到配重的作用,使质心更接近A轴,整体更趋于稳定。

多米五轴数控钻孔机

  二、回转中心应当尽可能接近切削区域

  这一点是五轴钻孔机设计者最煞费苦心地设计的关键。因为回转带来的附加直线运动不仅占用空间和行程,影响加工效率,而且刀尖点距离回转中心越远,回转坐标在同等切削力下付出的转矩就越大。

  以双轴摇篮结构为例,主要加工区域集中在双回转轴中心,在轻量化复杂零件加工中效能优势明显,而且占地面积还更加紧凑。

  在产品加工中,许多厂商采用经典的“弯脖”设计,将主轴提升,使刀尖点尽量接近回转中心。在摆角铣头中,45°的摆角头设计也很受青睐,也是因为刀尖点距离回转坐标中心更近。尽管此设计不能实现负角度加工,也不善于内表面加工。传动复杂而价格昂贵的AB摆在航空结构件加工中仍然比AC摆受到欢迎,很重要的原因也是因为AB摆的切削点距离回转中心更近,更易于实现高材料去除效率,尽管扇形传动精度和弧形导轨的导向精度和刚度难于与闭合的整圆比较。

  当回转工作台半径超过一定的尺度,理想的加工方案中,大直径的转台在大多数情况下就没有参与五轴联动的必要,因为重型转台谈不上动态性能。这种情况 下往往配置转台加双轴摆头效能更高。

五轴自动钻孔机

  三、高精度的空间孔系加工应回避摆角铣头

  五轴加工零件中有很大部分为空间斜面上的孔系加工,例如传动箱体、机匣等。依靠摆角铣头在找正空间姿态后,沿刀具轴线方向的钻孔、镗削及螺纹加工等动作,必须依靠多直线轴插补完成,无论机器的几何精度如何好,插补控制的精度如何高,此类插补直线运动精度与单一直线轴导轨约束下,直线运动从精度到刚度上都是无法比较的。在面向大型、重型零件,不得不选择摆头的情况下,主轴上附加W轴运动可能是昂贵的弥补措施。

  当然有很多情况下,零件的特殊性导致只能选择摆头,例如回转体类零件在车铣复合上的加工,由于零件长回转体特点,只能将车床结构作为首选,也很难配置带W轴运动的摆头

五轴钻孔机加工

  四、正确选择机床的行程

  五轴钻孔机因为在回转过程中,机床要能够补偿切削点与回转中心的距离造成的附加直线运动,与三轴机床相比往往要多付出直线坐标的行程,因此选型中要考虑这部分多付出的行程造成的规格放大。此外,五轴加工中更容易遇到主轴与工装及其他机床组成部分的干涉,因此也要考虑为避免干涉,不得已采用长刀具或者加高工装,使切削点更加远离回转中心所多付出附加直线运动,这也是有经验的五轴用户偏爱小工作台和细瘦主轴鼻端的主要原因。

  而另一方面,机床的行程也不是越大越好。过于冗余的行程选择,将造成机床价格升高,运动部件质量加大,动态性能不易保证,以及更大的阿贝误差(全闭环反馈器件不在刀尖点,直线坐标直线度上的误差造成刀尖点误差与全闭环反馈器件与刀尖点距离等比放大)。

五轴数控钻孔加工中

  五、优先选择直驱技术实现回转坐标的技术方案

  直驱技术的优点是传动无磨损,高动态,易于实现车铣复合台,易于实现双驱,无须消间隙。特别是力矩电动机先天大通孔径的优势,特别利于中心部署油、水、电和气,为功能结构设计提供了更多可能性。直驱的受力状态为整周气隙出力,使转台或摆头轴系的受力状态非常理想,因此具有非常好的精度保持性。直驱的不足主要是功率密度尚低于机械传动,因此多用于高速高精加工。随着电动机设计技术制造工艺技术,目前水冷直驱电动机的功率密度已经能做到3.5kW/kg以上;而且随着材料技术的进步,直驱的功率密度还有很大的进一步提升的空间。

五轴机床生产厂家

  六、五轴钻孔机的控制功能和性能

  五轴钻孔机的基本结构奠定了五轴机床的工艺能力的基础,完整实现其功能和性能与其配套的五轴数控系统也发挥至关重要的作用。(由于篇幅过长,小编在此就不做过多的描述了)

  本文小编仅概要粗略地介绍了多米机械的工作人员在五轴钻孔机和数控系统相关研发工作中的一些体会,希望能够对广大客户在选择适用的五轴机床有所帮助,更多设备知识请来电详聊,24小时欢迎骚扰哦!

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