Технологические инновации и рыночное применение обрабатывающих центров: анализ различий между четырехосными и пятиосными

Трехосевой обрабатывающий центр

Вертикальные обрабатывающие центры (трехосные) в основном используются для обработки верхней поверхности заготовок и обладают высокой производительностью обработки. С другой стороны, горизонтальные обрабатывающие центры обеспечивают эффективную обработку четырех поверхностей заготовок с помощью поворотных столов. Однако благодаря постоянному развитию высокопроизводительных обрабатывающих центров в направлении технологии пятиосного управления теперь заготовка может выполнять точную обработку пятистороннего тела за один зажим. Если дополнительно оборудовать высокопроизводительную систему числового управления с пятиосной связью, можно дополнительно достичь высокоточной обработки сложных пространственных криволинейных поверхностей.

Технология обработки с четырехосным рычагом

Введение в технологию четырехосного соединения

Проще говоря, четырехосная рычажная обработка заключается в добавлении оси вращения, а именно четвертой оси, на основе традиционной трехосной обработки. На обычном станке мы имеем движение только по трем осям, включая движение платформы заготовки влево и вправо (ось 1), движение вперед и назад (ось 2) и движение головки инструмента шпинделя (ось 3), которые используются для резки заготовки. Добавление четвертой оси предполагает установку на мобильной платформе электрической делительной головки, способной вращаться на 360 градусов. Это обеспечивает такие функции, как автоматическое индексирование для сверления наклонных отверстий и фрезерования наклонных кромок без необходимости вторичного зажима, обеспечивая тем самым точность обработки.

Технические характеристики

Четырехосевая рычажная обработка имеет значительные преимущества по сравнению с традиционной трехосной обработкой. Прежде всего, он может легко обрабатывать сложные детали, которые не могут обрабатываться трехкоординатными станками, или ситуации, требующие громоздкого зажима. Во-вторых, четырехосная технология значительно повысила точность, качество и эффективность обработки изогнутых поверхностей в свободном пространстве. Больший диапазон обработки достигается за счет добавления вращающегося вала. Кроме того, основная разница между четырехосным и трехосным режимами заключается в добавлении вращающейся оси, что расширяет диапазон обработки и гибкость. При установлении четырехосных координат ось Z обычно устанавливается в направлении оси шпинделя станка или вертикальном направлении рабочего стола, где зажимается заготовка, а ось X выбирается в горизонтальной плоскости, параллельной поверхности установки заготовки, перпендикулярно оси вращения заготовки и вдали от оси шпинделя в качестве положительного направления.

Проектирование вертикального пятикоординатного обрабатывающего центра

Два типа конфигурации вращающегося вала

Вертикальный пятиосевой обрабатывающий центр имеет два типа конфигураций поворотных осей. Одним из типов является поворотная ось рабочего стола, которая установлена ​​на станине и может вращаться вокруг оси X, определяемой как ось A. Его рабочий диапазон обычно составляет от ±30 до ±120 градусов. Кроме того, в середине верстака оборудован поворотный стол, который может вращаться на 360 градусов вокруг оси Z и определяется как ось C. Благодаря скоординированному действию осей A и C все пять поверхностей заготовки, закрепленной на рабочем столе, за исключением нижней поверхности, могут быть обработаны вертикальным шпинделем. Минимальные значения деления осей A и C обычно составляют 0,001 градус, что позволяет разделить заготовку под любым углом, тем самым обрабатывая сложные формы, такие как наклонные поверхности и наклонные отверстия. Конфигурация осей A и C позволяет вертикальной пятиоси обрабатывать пять поверхностей.

Конструкция вращения шпинделя

Другая конструкция вращения шпинделя более гибкая. Передний конец главного вала оснащен поворотной головкой, которая может вращаться на 360 градусов вокруг оси Z, которая становится осью C. Вращающаяся головка также оснащена осью A, которая может вращаться вокруг оси X, а угол ее вращения обычно может достигать ± 90 градусов и более. Такая конструкция делает шпиндель очень гибким во время обработки и позволяет сделать рабочий стол большего размера, тем самым удовлетворяя требованиям обработки больших заготовок, таких как огромный фюзеляж и большие кожухи двигателей пассажирских самолетов. Обеспечивает большую гибкость для адаптации к крупным заготовкам и возможности высокоточной обработки поверхности. Кроме того, такая конструкция вращения шпинделя имеет еще одно важное преимущество. При обработке криволинейных поверхностей путем регулировки угла шпинделя можно избежать проблемы, связанной с нулевой линейной скоростью вершины сферической фрезы, тем самым улучшая качество обработки поверхности заготовки. Эта конструкция особенно подходит для высокоточной обработки криволинейных поверхностей форм, чего трудно достичь на вращающихся обрабатывающих центрах с рабочим столом. Для достижения высокой точности вращения высокопроизводительный вращающийся вал оснащен обратной связью по линейке с круглой решеткой, обеспечивающей точность индексации в течение нескольких секунд. Конечно, структура производства шпинделя этого типа относительно сложна, а стоимость также высока.

Горизонтальный пятиосевой обрабатывающий центр

Два типа настроек поворотного вала

Существует два способа установки поворотной оси для горизонтальных пятиосных обрабатывающих центров. В одном типе в качестве оси вращения используется горизонтальное качание шпинделя, дополненное осью вращения рабочего стола, для достижения пятиосной обработки. Его структура проста и гибка. Если шпиндель необходимо перевести из вертикального в горизонтальное положение, требуется только индексация и позиционирование рабочего стола, после чего его можно легко настроить как трехосный обрабатывающий центр для вертикального и горизонтального преобразования. Этот горизонтальный пятиосный тип обладает высокой гибкостью и подходит для обработки сложных криволинейных поверхностей. Координируя вертикальное и горизонтальное преобразование главного вала с индексацией рабочего стола, можно выполнить пятистороннюю обработку заготовки, что снижает производственные затраты и делает ее очень практичной. Кроме того, на рабочем столе можно установить оси ЧПУ с минимальным значением деления 0,001 градуса, но они не связаны между собой. Это делает его четырехосным обрабатывающим центром, который можно переводить из вертикального в горизонтальное положение, удовлетворяя различные требования к обработке и предлагая очень конкурентоспособные цены.