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无论是五面机床还是五轴联动机床,都是在三个旋转轴A、B、C的基础上,在三个直线运动轴X、Y、Z的基础上,增加至少两个旋转轴,从而推导出五轴机床的各种布局方案。针对工件的形状、尺寸、重量、所需精度、材料力学性能和切削负荷,确定合适的机床结构布局。
根据三直轴立式和卧式加工中心的布局,通过配置不同的回转运动模式,得到10种常见的布局模式及其应用场合。表中有两种旋转轴:分离式表示刀具和工件分别有一个旋转运动轴,积分式表示两个旋转轴都分配给刀具或工件,通常称为双回转轴。摆铣头或双摆转台。
双摆台有A/C和B/C两种,虽然它们的工作原理相同,但A/C工作台的刚度较大,但当工作台朝后时,由于空间狭小,B/C工作台的摆角一般较小,以防干扰,而单臂支架的B/C工作台刚度一般较小,但摆角范围大,便于观察,适合小零件加工。
显然,旋转轴的结构对五轴机床的功能和性能起着重要作用。近年来,其结构发展主要包括以下四个方面:
(1)采用力矩电机驱动,减少机械传动,提高动态性能,如赛特公司的Cymill铣头
(2)三轴摆动铣头,使其具有良好的性能。Ngle变化更加灵活、快速,如德国Zimmermann公司的M3A/B/C三轴摆铣头;
(3)开发紧凑型A/B双摆铣头,如意大利Rambaud1公司的DTH A/B双摆铣头。Le增加到45度。另外,我国齐尔机床公司研制的用于水平轴A/B摆角的平行杆机构铣头具有新颖性,但摆角范围小。
(4)垂直横轴结构由45度倾斜平面转动转换而成,一般称为B轴。由于旋转关节面较大,可提高刚度和制动力矩。但当斜面旋转180度时,轴的摆角只有90度,所以摆角范围小,更适合五面加工的场合。