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主轴摆动和工作台摆动的五轴机床,它们有什么区别?

2021-07-14 16:49:38

五轴机床的五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。不同的结构形式会导致机床的刚度、动态性能和精度稳定性存在一定的差异。摘要垂直轴,垂直轴固定表摇摆摇篮(类型)的两种不同结构的五轴机床进行了分析和比较,以便用户可以完全理解它的结构,以帮助他们选择合适的机床根据自己的产品特点和经济能力。


1.机床主轴刚度比较

在加工过程中,由于主轴摆动,主轴刚度相对较差;由于工作台的摆动,机床不会影响主轴的刚度。


2. 机床加工效率的比较

由于旋转点不同,当刀尖实现相同位移时,头摆机主轴需要摆动更多角度(类似杠杆原理),所以加工相同零件时,头摆机效率较低。


3.刀具长度对加工精度的影响

摆臂误差=摆臂×摆角,对于头摆机床,刀具长度是摆臂的一部分。即在机头摆动的情况下,刀具的长度会影响摆动臂的长度,从而让误差变大。也就是说,误差会随着工具长度的增加而增加。对于机架式工作台摆动机,刀具长度与摆动臂长度无关。


4. 位置误差和形状误差

随着摆动,两台机器都会产生位置误差,但是头摆机也会产生形状误差,而工作台摆动不会产生形状误差。头摆机床旋转,从而产生位置误差。同时,加工孔的进给方向偏离刀具的车削中心,因此会产生加工孔的位置误差,出现形状误差和楔孔。

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重合,因此不会产生额外的形状误差。这是摆台相对于摆头的另一个明显优势。


5. 五轴加工尺寸范围的比较

随着机头摆动机主轴的摆动,工件直径方向的加工范围会减小,即主轴摆动角度时消耗行程,五轴加工的工件直径范围小于三轴加工的工件直径范围;机床工作台的摆动不会影响工件的水平尺寸。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。但是在五轴工件的范围内也需要考虑机器结构引起的干涉。用户应要求机床供应商提供五轴加工干涉图进行分析比较。一般来说,采用云台摆动结构的机床五轴加工范围要比头摆机床大。

因此,机架式工作台摆动机床主轴刚性好,加工效率高;刀具的长度不会影响加工精度;加工时不会产生形状误差;同样的行程,机床五轴加工范围将比机头摆动大。

头摆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;在加工过程中会产生形状误差;主轴在摆动角度时将冲程吃掉,从而导致可加工的工件尺寸变小。


另外需要补充的是,工作台的摆动机床需要克服工件自重的原因,如果工件重的话,对夹紧有更高的要求;另外,在加工大型重型零件时,机床无法实现工作台的摆动,所以只能采用机头摆动。

精密加工机μV5

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