五(wǔ)軸高速加工中心(xīn)在(zài)價格上要(yào)比三軸加工(gōng)中心高很多(duō),據德馬吉(jí)DMC75V係列的五軸加工中心與三軸加工中心進行價格比較,五軸要比三軸的價格約高50%。五軸高速加(jiā)工中心價格雖高,但這種高檔機床特別適合用來加工幾何(hé)形狀(zhuàng)複雜(zá)的模具。
五軸加(jiā)工中心在加工較(jiào)深(shēn)、較陡(dǒu)的型腔時,可以(yǐ)通過(guò)工件(jiàn)或主軸頭的附加(jiā)回轉及擺動為立銑刀的加工創造的工藝條件,並避免刀具及刀杆與型腔壁發生碰撞,減小(xiǎo)刀具加工時(shí)的抖動和刀具破損的危險,從而有利於提高模具的表麵質量(liàng)、加(jiā)工效率和刀具的耐用度。用(yòng)戶在采購加工中心時,是選用三(sān)軸(zhóu)加工中心還是五軸加工(gōng)中心,應根據模具型腔幾何形狀的複雜程度(dù)和精度等要求來決定。
從高速加(jiā)工中心不斷創新的過程中(zhōng)可以看出,充分利用當今技術領域裏的成就,特別是(shì)利用(yòng)驅動技術和控製技術的成果,是不斷提高加工中心高速性能、動態特性和加工精度的(de)關鍵。
電主軸
高速電主軸(zhóu)是高速加工中心的核心部件(jiàn)。在模具自由曲麵和複雜輪(lún)廓的加工中,常常采用(yòng)2~12mm較小直徑的立銑刀,而在加工銅或(huò)石墨(mò)材料的電火花加工用的電極時,要求很高的切削速度,因此,電主(zhǔ)軸必須具有很高的轉速。
加工中心的主軸轉速大多在18000~42000r/min,瑞士Mikro的高速加工中心XSM400U/XSM600U其主軸轉速(sù)已達54000 r/min。而對於模具的微細銑削(銑刀直徑一般采用0.1~2mm),則需要(yào)更高的轉速。
如德(dé)國Kugler公司的五軸高精度銑(xǐ)床(chuáng),其(qí)主(zhǔ)軸轉速達160000 r/min(采用空氣軸承),這樣的高轉速,當采用0.3mm直徑的銑刀加工鋼模時,就可達到150m/min的切削速度。
德國Fraunhofer生產技術研(yán)究所正在開發轉速為300000 r/min的(de)空氣(qì)軸承支撐的主軸。加工模具時,總是采用很高的(de)轉速,而高轉速產生的發熱,以(yǐ)及切削時可能產生的振動(dòng)是影響模具加工精度(dù)的重(chóng)要因素。
為(wéi)保證高速電(diàn)主軸工作的穩定性,在主軸上裝有用來(lái)測量溫度、位移和振動(dòng)的傳感器,以便對電機、軸承和主軸的溫升、軸向位(wèi)移和振動進行監控(kòng)。由(yóu)此為高(gāo)速加工中心的數控係統提供修正數據(jù),以修改主軸轉速和進給速度,對加工參數進(jìn)行優化(huà)。
當(dāng)主(zhǔ)軸產生軸向位移,則可通過(guò)零點修正或(huò)軌跡修正來進行補償。
直線電機
模具加工用的高速加工中心或銑床上多數還是(shì)采用伺服電機和滾珠絲杠來驅動直線坐標軸,但部分加工中心已采用直線電(diàn)機,例如(rú)德國Röders公司的RXP500DS/RXP800DS型(xíng)高速銑床和德吉馬(mǎ)公司的(de)DMC75V linear型高速加工中心(其軸加速度達2g和快速行程速度達90m/min)。由(yóu)於這種直線驅動免去(qù)了將回轉運動轉換為直線運動的傳動元件,從而可顯(xiǎn)著提高軸的動態性能、移動速度和加工精度(dù)。
采用直線電(diàn)機驅動的機(jī)床可顯著提高生產率。例如在加工電火花加工用的電極時,加工時間要比采用傳統高速銑床減少50%。
直(zhí)線電機可以顯著提高高速機床的動態性能。由於模(mó)具大多數是三維曲麵,刀具在加工曲麵(miàn)時(shí),刀具軸(zhóu)要不斷進(jìn)行製(zhì)動和加(jiā)速。隻有通過較高的軸(zhóu)加速度才能在(zài)很高(gāo)的軌跡(jì)速度情(qíng)況下,在較短的軌跡路徑上確保以恒定的每齒進給量跟蹤給定的輪廓。
如果曲麵輪(lún)廓的曲(qǔ)率半徑愈(yù)小,進給速度愈高,那麽要求的軸(zhóu)加速度愈高。因此,機床的軸加速度在很大(dà)程度上影響到模(mó)具的加工精度和刀(dāo)具的耐(nài)用度。