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五轴机床主轴摆动和工作台摆动的区别有哪些?

2020-09-22 10:28:29

五轴机床的五个轴通常是由三个直线轴加两个旋转轴组成,但它们的结构有很大的不同。不同的结构形式会使机床在刚性、动性能和精度稳定性方面存在一定的差异。本文主要分析和比较了两种不同结构的五轴机床:立式主轴摆动和立式主轴固定工作台摆动(云台式),以便用户充分了解其结构,有利于其产品的特点。具有选择合适机床的经济能力。

1.机床主轴刚度比较

在摆头机床的加工过程中,由于主轴的摆动,主轴的刚性相对较差;而工作台摆动机床,由于工作台的摆动,不会对主轴的刚性产生任何影响。

2.机床加工效率比较

由于旋转点不同,当刀尖达到相同位移时,摆头机床的主轴需要摆动较大的角度(类似杠杆的原理),所以摆头机床加工相同零件的效率较低。

3.刀具长度对机床加工精度的影响

摆臂误差=摆臂×摆臂角度。对于头摆机床,刀具长度是摆臂的一部分。也就是说,在摆头的情况下,工具的长度会影响摆臂的长度,从而放大误差。也就是说,误差会随着刀具长度的增加而增加。对于支架式摆臂机床来说,刀具的长度与摆臂的长度无关。

4.位置误差和形状误差

随着摆幅,两种机床都会产生位置误差,但是摆幅机床也会产生形状误差,而工作台摆幅不会产生形状误差。摆头机床旋转,导致位置误差。同时,被加工孔的进给方向偏离刀具的旋转中心,因此被加工孔在产生位置误差的同时,也会产生形状误差和楔形孔。

工作台摆动机床的位置误差是由工作台摆动引起的,主轴进给方向与刀具的旋转中心始终重合,因此不会产生额外的形状误差。这是另一个明显的优势,摇篮桌摆动相对于头部摆动。

5.五轴加工范围的比较

摇摆的头部摆动机床的主轴,直径方向的工件的加工范围将会减少,也就是说,中风会吃掉主轴摆动时,导致工件的直径范围,可以处理的五轴加工比三轴加工机床工作台的工作台摇摆摇摆不会有任何影响工件的尺寸在水平方向。从这个意义上说,五轴加工和三轴加工时工件的尺寸范围是相同的。然而,五轴加工工件的加工范围还需要考虑机床结构造成的干涉。用户应要求机床供应商提供五轴加工干涉图,以便分析比较。一般情况下,对于相同行程,支架式摆台机床的五轴加工范围要大于摆头机床。

因此,机架式摆台机床主轴刚性好,加工效率高;刀具长度不影响加工精度;加工不会产生形状误差;同样的行程,该机床的五轴加工范围将比摆头机床大。

摆头机床主轴刚度相对较差,加工效率相对较低;加工精度随刀具长度的增加而降低;加工时会产生形状误差;当主轴摆动时,行程会被吃掉,导致可加工的工件尺寸变小。

另外需要补充的是工作台摆动机床需要克服工件的重量。工件较重时,对夹紧要求较高;同时,当机床在加工大型、重型零件时无法实现工作台摆动时,只能通过机头摆动的方式使用。

五轴机床主轴摆动和工作台摆动的区别有哪些?

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