五軸高速加工中心的幾個(gè)主要組成要素

    近十多年來(lái)，由于刀具、驅(qū)動(dòng)、控制和機(jī)床等技術(shù)的不斷進(jìn)步，高速加工和高效加工，特別是高速硬銑已在模具制造業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用和推廣，傳統(tǒng)的電火花加工在很多場(chǎng)合已被高速硬銑所替代。

通過(guò)高速硬銑對(duì)一次裝夾下的模具坯件進(jìn)行綜合加工，不僅大大提高了模具的加工精度和表面質(zhì)量，大幅度減少了加工時(shí)間，而且簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝流程，從而顯著縮短了模具的制造周期，降低了模具生產(chǎn)成本。

    高速加工中心不斷提高的工作性能是模具制造業(yè)得以高效和高精度加工模具的重要前提。近年來(lái)，在驅(qū)動(dòng)技術(shù)的推動(dòng)下，涌現(xiàn)出結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、性能優(yōu)良的眾多不同類型的高速加工中心。90年代中后期出現(xiàn)的三軸高速加工中心（如瑞士Mikron公司在1996年末推出的HSM700型高速加工中心）現(xiàn)已發(fā)展到五軸高速加工中心。在驅(qū)動(dòng)方式上，已從直線運(yùn)動(dòng)（X/Y/Z軸）的伺服電機(jī)和滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)發(fā)展到目前的直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（A和C軸）采用了直接驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩電機(jī)，有的公司并通過(guò)直線電機(jī)和轉(zhuǎn)矩電機(jī)使加工中心發(fā)展成全采用直接驅(qū)動(dòng)的五軸加工中心。顯著提高了加工中心的行程速度、動(dòng)態(tài)性能和定位精度。

    用于模具加工的高速加工中心，一個(gè)普遍的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是采用龍門(mén)式框架結(jié)構(gòu)，以此增強(qiáng)機(jī)床剛性，且便于充分利用加工區(qū)的空間。機(jī)床床身的材料則多數(shù)采用了聚合物混凝土，由于這種材料具有較好的阻尼性能和較低的熱傳導(dǎo)率，故有利于提高模具的加工精度。

    目前，根據(jù)坐標(biāo)軸的配置，五軸加工中心基本上可分為兩種結(jié)構(gòu)型式。一種是，三個(gè)直線軸（X/Y/Z）用于刀具運(yùn)動(dòng)和兩個(gè)附加旋轉(zhuǎn)軸（A和C）用于工件的回轉(zhuǎn)和擺動(dòng)的結(jié)構(gòu)型式。這種類型的高速加工中心,如德國(guó)R?der公司的RXP500DS/RXP800DS，德國(guó)Alzmetall公司的GS1000/5-T，瑞士Mikro的HSM400U/HSM600U和稱之為超高速加工中心的XSM400U/XSM600U，以及德國(guó)Hermle的C30U/C40U/C50U等。另一種是，五個(gè)坐標(biāo)軸中的一個(gè)擺動(dòng)軸（A）設(shè)置在主軸頭上的結(jié)構(gòu)型式，通過(guò)叉形主軸頭實(shí)現(xiàn)主軸刀具的擺動(dòng)，而擺動(dòng)主軸頭也可通過(guò)牢固夾緊，使其定位在擺動(dòng)角度范圍內(nèi)的任意位置上。這種類型的機(jī)床如德國(guó)德馬吉公司的DMC75Vlinear/DMC105Vlinear，Mikro的HPM1850U和德國(guó)RolfWisser的高速銑床GAMMA605/1200等。有個(gè)別機(jī)床有把擺動(dòng)軸和回轉(zhuǎn)軸均設(shè)置在主軸頭上，如德國(guó)Parat公司的G996V/BSH/5A高速銑削中心和德國(guó)Edel公司的五軸或六軸龍門(mén)銑床。

    五軸高速加工中心在價(jià)格上要比三軸加工中心高很多，據(jù)德馬吉DMC75V系列的五軸加工中心與三軸加工中心進(jìn)行價(jià)格比較，五軸要比三軸的價(jià)格約高50%。五軸高速加工中心價(jià)格雖高，但這種高檔機(jī)床特別適合用來(lái)加工幾何形狀復(fù)雜的模具。五軸加工中心在加工較深、較陡的型腔時(shí)，可以通過(guò)工件或主軸頭的附加回轉(zhuǎn)及擺動(dòng)為立銑刀的加工創(chuàng)造最佳的工藝條件，并避免刀具及刀桿與型腔壁發(fā)生碰撞，減小刀具加工時(shí)的抖動(dòng)和刀具破損的危險(xiǎn)，從而有利于提高模具的表面質(zhì)量、加工效率和刀具的耐用度。用戶在采購(gòu)加工中心時(shí)，是選用三軸加工中心還是五軸加工中心，應(yīng)根據(jù)模具型腔幾何形狀的復(fù)雜程度和精度等要求來(lái)決定。