很多客戶在選擇五軸加工中心這種高精密的設(shè)備時(shí)，由于技術(shù)原因無(wú)法做出正確的選擇，那么什么結(jié)構(gòu)的五軸鉆床是最好用的呢?本文中東莞多米機(jī)械總結(jié)出研發(fā)五軸自動(dòng)鉆孔機(jī)中的一點(diǎn)體會(huì)，在這里做一個(gè)簡(jiǎn)單的闡述，不喜勿噴哦!
一、運(yùn)動(dòng)組件輕量化
運(yùn)動(dòng)組建輕量化趨勢(shì)是當(dāng)今高速切削理論和實(shí)踐成功對(duì)鉆孔機(jī)設(shè)計(jì)的重要影響趨勢(shì)，也符合綠色節(jié)能的社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)。高速切削率先在航空制造業(yè)中有色金屬加工中廣泛應(yīng)用，近年來(lái)隨著刀具材料及涂層技術(shù)的進(jìn)步以及液氮冷卻切削等新切削技術(shù)的實(shí)踐，開(kāi)始推廣到黑色金屬、鈦合金及難加工材料的切削加工領(lǐng)域。運(yùn)動(dòng)組件輕量化的技術(shù)原則同樣適用于五軸鉆孔機(jī)，以謀求更高的加工速度、加速度帶來(lái)的效能，高動(dòng)態(tài)特性帶來(lái)的更高的輪廓精度，以及更低的能耗?！ ∥遢S機(jī)床結(jié)構(gòu)選型中也應(yīng)考慮零件及工裝的重量及運(yùn)動(dòng)部件合理分配。對(duì)于小型零件、輕量化零件，或者重載型主軸傳動(dòng)應(yīng)該考慮工件直接回轉(zhuǎn)和移動(dòng)的選型;而對(duì)于重型零件，大型零件應(yīng)該考慮主軸參與回轉(zhuǎn)和移動(dòng)的選型。正確的部署運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量分配是高效能機(jī)床的基因，是實(shí)現(xiàn)高效能加工決定性因素。
需要提醒的是鉆孔機(jī)工作臺(tái)的穩(wěn)定性判斷是需要結(jié)合零件夾具一起考慮的。以雙軸搖籃為例，大多數(shù)情況下?lián)u籃C軸的質(zhì)心在A軸軸線之下，對(duì)于A軸屬于偏載狀態(tài);而裝載工件后，反而起到配重的作用，使質(zhì)心更接近A軸，整體更趨于穩(wěn)定。
二、回轉(zhuǎn)中心應(yīng)當(dāng)盡可能接近切削區(qū)域
這一點(diǎn)是五軸鉆孔機(jī)設(shè)計(jì)者最煞費(fèi)苦心地設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。因?yàn)榛剞D(zhuǎn)帶來(lái)的附加直線運(yùn)動(dòng)不僅占用空間和行程，影響加工效率，而且刀尖點(diǎn)距離回轉(zhuǎn)中心越遠(yuǎn)，回轉(zhuǎn)坐標(biāo)在同等切削力下付出的轉(zhuǎn)矩就越大。
以雙軸搖籃結(jié)構(gòu)為例，主要加工區(qū)域集中在雙回轉(zhuǎn)軸中心，在輕量化復(fù)雜零件加工中效能優(yōu)勢(shì)明顯，而且占地面積還更加緊湊。
在產(chǎn)品加工中，許多廠商采用經(jīng)典的“彎脖”設(shè)計(jì)，將主軸提升，使刀尖點(diǎn)盡量接近回轉(zhuǎn)中心。在擺角銑頭中，45°的擺角頭設(shè)計(jì)也很受青睞，也是因?yàn)榈都恻c(diǎn)距離回轉(zhuǎn)坐標(biāo)中心更近。盡管此設(shè)計(jì)不能實(shí)現(xiàn)負(fù)角度加工，也不善于內(nèi)表面加工。傳動(dòng)復(fù)雜而價(jià)格昂貴的AB擺在航空結(jié)構(gòu)件加工中仍然比AC擺受到歡迎，很重要的原因也是因?yàn)锳B擺的切削點(diǎn)距離回轉(zhuǎn)中心更近，更易于實(shí)現(xiàn)高材料去除效率，盡管扇形傳動(dòng)精度和弧形導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度和剛度難于與閉合的整圓比較。
當(dāng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)半徑超過(guò)一定的尺度，理想的加工方案中，大直徑的轉(zhuǎn)臺(tái)在大多數(shù)情況下就沒(méi)有參與五軸聯(lián)動(dòng)的必要，因?yàn)橹匦娃D(zhuǎn)臺(tái)談不上動(dòng)態(tài)性能。這種情況 下往往配置轉(zhuǎn)臺(tái)加雙軸擺頭效能更高。
三、高精度的空間孔系加工應(yīng)回避擺角銑頭
五軸加工零件中有很大部分為空間斜面上的孔系加工，例如傳動(dòng)箱體、機(jī)匣等。依靠擺角銑頭在找正空間姿態(tài)后，沿刀具軸線方向的鉆孔、鏜削及螺紋加工等動(dòng)作，必須依靠多直線軸插補(bǔ)完成，無(wú)論機(jī)器的幾何精度如何好，插補(bǔ)控制的精度如何高，此類插補(bǔ)直線運(yùn)動(dòng)精度與單一直線軸導(dǎo)軌約束下，直線運(yùn)動(dòng)從精度到剛度上都是無(wú)法比較的。在面向大型、重型零件，不得不選擇擺頭的情況下，主軸上附加W軸運(yùn)動(dòng)可能是昂貴的彌補(bǔ)措施。
當(dāng)然有很多情況下，零件的特殊性導(dǎo)致只能選擇擺頭，例如回轉(zhuǎn)體類零件在車(chē)銑復(fù)合上的加工，由于零件長(zhǎng)回轉(zhuǎn)體特點(diǎn)，只能將車(chē)床結(jié)構(gòu)作為首選，也很難配置帶W軸運(yùn)動(dòng)的擺頭
四、正確選擇機(jī)床的行程
五軸鉆孔機(jī)因?yàn)樵诨剞D(zhuǎn)過(guò)程中，機(jī)床要能夠補(bǔ)償切削點(diǎn)與回轉(zhuǎn)中心的距離造成的附加直線運(yùn)動(dòng)，與三軸機(jī)床相比往往要多付出直線坐標(biāo)的行程，因此選型中要考慮這部分多付出的行程造成的規(guī)格放大。此外，五軸加工中更容易遇到主軸與工裝及其他機(jī)床組成部分的干涉，因此也要考慮為避免干涉，不得已采用長(zhǎng)刀具或者加高工裝，使切削點(diǎn)更加遠(yuǎn)離回轉(zhuǎn)中心所多付出附加直線運(yùn)動(dòng)，這也是有經(jīng)驗(yàn)的五軸用戶偏愛(ài)小工作臺(tái)和細(xì)瘦主軸鼻端的主要原因。
而另一方面，機(jī)床的行程也不是越大越好。過(guò)于冗余的行程選擇，將造成機(jī)床價(jià)格升高，運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量加大，動(dòng)態(tài)性能不易保證，以及更大的阿貝誤差(全閉環(huán)反饋器件不在刀尖點(diǎn)，直線坐標(biāo)直線度上的誤差造成刀尖點(diǎn)誤差與全閉環(huán)反饋器件與刀尖點(diǎn)距離等比放大)。
五、優(yōu)先選擇直驅(qū)技術(shù)實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)坐標(biāo)的技術(shù)方案
直驅(qū)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)無(wú)磨損，高動(dòng)態(tài)，易于實(shí)現(xiàn)車(chē)銑復(fù)合臺(tái)，易于實(shí)現(xiàn)雙驅(qū)，無(wú)須消間隙。特別是力矩電動(dòng)機(jī)先天大通孔徑的優(yōu)勢(shì)，特別利于中心部署油、水、電和氣，為功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了更多可能性。直驅(qū)的受力狀態(tài)為整周氣隙出力，使轉(zhuǎn)臺(tái)或擺頭軸系的受力狀態(tài)非常理想，因此具有非常好的精度保持性。直驅(qū)的不足主要是功率密度尚低于機(jī)械傳動(dòng)，因此多用于高速高精加工。隨著電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)制造工藝技術(shù)，目前水冷直驅(qū)電動(dòng)機(jī)的功率密度已經(jīng)能做到3.5kW/kg以上;而且隨著材料技術(shù)的進(jìn)步，直驅(qū)的功率密度還有很大的進(jìn)一步提升的空間。
六、五軸鉆孔機(jī)的控制功能和性能
五軸鉆孔機(jī)的基本結(jié)構(gòu)奠定了五軸機(jī)床的工藝能力的基礎(chǔ)，完整實(shí)現(xiàn)其功能和性能與其配套的五軸數(shù)控系統(tǒng)也發(fā)揮至關(guān)重要的作用。（由于篇幅過(guò)長(zhǎng)，小編在此就不做過(guò)多的描述了）
本文小編僅概要粗略地介紹了多米機(jī)械的工作人員在五軸鉆孔機(jī)和數(shù)控系統(tǒng)相關(guān)研發(fā)工作中的一些體會(huì)，希望能夠?qū)V大客戶在選擇適用的五軸機(jī)床有所幫助，更多設(shè)備知識(shí)請(qǐng)來(lái)電詳聊，24小時(shí)歡迎騷擾哦!
