五軸數(shù)控加工設(shè)備的分類與特點(diǎn)
理論上，加工復(fù)雜結(jié)構(gòu)的工件，相對(duì)于工件而言，需要刀具至少有五個(gè)獨(dú)立自由度。五軸數(shù)控加工設(shè)備的自由度組合分為如下類型： (1)三個(gè)平動(dòng)加兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng); (2)兩個(gè)平動(dòng)加三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng); (3)一個(gè)平動(dòng)加四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng); (4)五個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)。 五軸數(shù)控加工設(shè)備較為常用的組合類型為第(1)種。 五軸數(shù)控加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)類型分為立式、臥式、龍門式、橋式等。根據(jù)五軸數(shù)控加工設(shè)備各運(yùn)動(dòng)軸之間的關(guān)系，又可對(duì)其進(jìn)行如下分類: (1)刀具旋轉(zhuǎn):這種結(jié)構(gòu)中刀具可繞兩個(gè)相互正交的軸(如X-Y , X-Z ,YZ)轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸中一個(gè)為主動(dòng)軸另一個(gè)為從動(dòng)軸，從動(dòng)軸附屬于主動(dòng)軸并跟隨主動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)而運(yùn)動(dòng)。根據(jù)由主到從的順序，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的組合形式有A-B, A-C, B-C, B-A, C-A, C-B。其中，A, B, C分別為繞X, Y, Z軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸。 這類機(jī)床的特點(diǎn)是旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)動(dòng)靈活、操作方便、適用于大型重量型工件加工，但其剛性較差。 (2)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn):這種結(jié)構(gòu)中工作臺(tái)可繞兩個(gè)相互正交的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，同樣存在主動(dòng)軸、從動(dòng)軸的關(guān)系，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的組合形式同刀具旋轉(zhuǎn)型。 這類機(jī)床的特點(diǎn)是旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)較簡單容易實(shí)現(xiàn)、剛性較大、適用于中量型工件加工。 (3)刀具/工作臺(tái)旋轉(zhuǎn):這種結(jié)構(gòu)中工作臺(tái)和刀具分別繞兩個(gè)相互正交的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，不存在主動(dòng)軸、從動(dòng)軸的關(guān)系，根據(jù)由工作臺(tái)到刀具的順序，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的組合形式同刀具旋轉(zhuǎn)型。 這類機(jī)床的特點(diǎn)界于刀具旋轉(zhuǎn)型和工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)型之間。 五軸數(shù)控加工分為以下方式: (1)刀具點(diǎn)接觸式:此種方式加工中以點(diǎn)接觸成型(如球頭銑刀)，其編程難度小、易于計(jì)算，可加工任意自由曲面。但在切削點(diǎn)處的速度接近于零，導(dǎo)致精度低、效率差。 (2)刀具面接觸式:此種方式加工中以面接觸成型(如端面銑刀)，其在切削點(diǎn)處的速度較高，進(jìn)給量較大，故而精度高、效率高。但由于刀具形狀及加工方式的限制，導(dǎo)致加工范圍受限。 (3)刀具線接觸式:此種方式加工中以線接觸成型(如圓盤鋸)，其在切削點(diǎn)處的速度較高，故而精度高。同時(shí)，以線接觸成型有較高的加工效率。 五軸數(shù)控加工不僅能實(shí)現(xiàn)刀具相對(duì)于工件進(jìn)行任意位置移動(dòng)，而且能夠?qū)?/span>現(xiàn)刀具軸向相對(duì)于工件在一定范圍內(nèi)進(jìn)行任意方向轉(zhuǎn)動(dòng)，故而五軸數(shù)控加工的特點(diǎn)如下:
通過使用面接觸成型或線接觸成型方式，在切削點(diǎn)處提供較高的速度及較大進(jìn)給量，從而保證較高的加工質(zhì)量和效率;加工復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)時(shí)，通過兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的配合能夠有效的避免刀具和工件之間的干涉現(xiàn)象;加工中心多采用五軸數(shù)控加工，能夠擴(kuò)展加工中心的加工能力，便于數(shù)控制造設(shè)備的集成化;五軸數(shù)控加工能夠?qū)崿F(xiàn)一次裝夾完成多工序加工，有利于提高加工效率及保證不同曲面間的位置精度;通過旋轉(zhuǎn)能夠保證刀具相對(duì)于工件處于最佳的加工位姿。
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