五軸雕刻機機電結構設計開題報告
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- J40- 五軸雕刻機機電結構設計開題報告一、五軸雕刻機的簡介
隨著科學技術的快速發展, 普通的三軸雕刻機床已滿足不了人們對加工零件的更高要求。在20世紀60年代, 一些發達國家開始研制五軸數控機床。五軸雕刻機集計算機控制、高性能伺服驅動和精密加工于一體, 可高效、準確完成復雜曲面的加工, 特別是在曲軸等方面具有獨特的優勢。由于五軸技術難度較大, 國際上通常把五軸聯動數控技術作為衡量一個國家生產設備自動化水平的重要標志。長期以來, 西方發達國家一直把五軸聯動作為重要的戰略物資控制出口, 發展中國家在研發和引進兩方面都碰到了很大的困難，為打破國外的技術封鎖, 需要我們自主創新 !
二、工作原理
五軸加工是指在一臺機床上至少有五個坐標軸，三個直線坐標和兩個旋轉坐標，而且可以在計算機數控系統的控制下同時協調運動進行加工。五軸聯動數控技術，是數控技術難度最大、適用范圍最廣的技術，其集計算機控制、高性能伺服驅動和精密技術于一體，主要應用于加工品質要求很高的自由曲面的高效、精密、自動加工，是目前解決葉輪、葉片、螺旋槳等復雜曲面加工的重要手段。這樣五軸聯動數控加工與一般的三軸聯動數控加工相比，主要有1)提高加工質量和效率，2)擴大工藝范圍，可以用于復雜曲面和斜空斜面的加工；同時，五軸加工也存在很多難點，需要在開發的過程中重點考慮的問題。
三、機床設計
1、五軸聯動現狀及其分析
大多數高級的數控銑床的數控裝置都可控六根基本軸,即X, Y, Z三根運動軸和繞X, Y, Z 三根運動軸旋轉的A、B、C三根回轉軸。五軸聯動指的是在六根基本軸中, 機
床數控裝置能控制其中五根軸同時達到空間某一點, 通俗的講就是指其中五根軸能同時對某一點進行運動加工。根據機床實際情況, 五軸聯動通常是在X、Y、Z三根運動軸基礎上增加由A、B、C 三個回轉軸中任意兩個回轉軸所組合的運動, 2個回轉軸可以都配置在刀具切削頭部位( 通常稱擺動軸)或工件安裝部位(通常稱旋轉工作臺), 也可在這兩個部位上分別配置1個回轉軸。
根據這些配置方式可以組合出的有效布局方案共有:
雙旋轉工作臺的高速五軸機床, 它應用比較多的是銑鏜類機床。這種機床也有多個類型和品種, 較簡單的是在數控鏜銑床的工作臺上附加A /B軸轉臺, 配上相應的數控系統, 實現X、Y、Z三個直線運動和A /B軸兩個旋轉運動并可聯動。這種配置由于接合層次多, 剛性差些, 因此有專門將A /B轉軸的支座與工作臺或床身做成一體的。由于受安裝工件的轉臺的尺寸和重量的制約, 這種機床僅適用于加工中小這種機床僅適用于加工中小型工件。
在刀具切削頭部位和工件安裝部位, 都配置1個回轉軸。這種五軸聯動機床由于轉臺可以是A 軸、B 軸或C 軸,擺頭也是一樣, 可以分別是A軸、B軸或C 軸, 所以轉臺加上擺頭式結構的五軸聯動機床可以有各種不同的組合, 以適應不同的加工對象, 如加工汽輪發電機的葉片, 需要A 軸加上B軸, 其中A 軸需要用尾座頂尖配合頂住工件, 如果工件較長同時直徑又細, 則需要兩頭夾住并且拉伸工件來進行加工, 當然這里一個必要條件是兩個轉臺必須嚴格同步旋轉。這種型式配置的機床把旋轉軸分別放置于切削頭部位和工作臺安裝部位, 與使用雙旋轉工作臺的機床相比較, 優點是剛性高, 工作臺的承載能力強。雙旋轉工作臺為一個串聯機構, 而且空間上受到限制, 無法設計得足夠健壯, 導致整體剛性不足, 若將旋轉軸分開在主軸頭和工作臺兩個部位,那么結構剛性的問題便得到很好的解決, 工作臺的工作臺面積與承載能力也遠大于傳統的雙旋轉工作臺。
雙擺頭式結構的五軸聯動機床, 由于結構本身的原因: 擺頭中間一般有一個帶有松拉刀結構的電主軸, 所以雙擺頭自身的尺寸不容易做小, 一般在400~ 500 mm 左右, 加上雙擺頭活動范圍的需要, 所以雙擺頭結構的五軸聯動機床的加工范圍不宜太小, 而是越大越好, 一般為龍門式或動梁龍門式, 龍門的寬度在2000 ~ 3000 mm 以上為好。...
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