五軸加工中心進(jìn)行整體加工

要想經(jīng)濟(jì)地加工汽輪機(jī)和壓縮機(jī)的葉片，對(duì)機(jī)床和刀具都提出很高的要求。Starrag-Heckert公司研制的BX 151 Win-Win五軸加工中心，可以滿足對(duì)精度、表面質(zhì)量和降低工件成本提出的高要求（圖2）。用于整體加工汽輪機(jī)和壓縮機(jī)葉片的五軸加工中心，其機(jī)械方案的新穎之處在于主軸向前傾斜。由于回轉(zhuǎn)點(diǎn)位于銑刀頭上，因而在回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)就不存在與機(jī)座碰撞的危險(xiǎn)。因此，其他軸在回轉(zhuǎn)時(shí)的補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)也限制在最小程度。由于需要運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量極小，因而可以達(dá)到很高的加速值。力的切入點(diǎn)緊貼機(jī)架工作面。切削分力總是直接被主軸吸收。高剛度的機(jī)床結(jié)構(gòu)具有平衡穩(wěn)定性，可減輕回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的負(fù)荷，因而是滿足高精度加工的重要前提條件。

圖2 由于向前傾斜的主軸的回轉(zhuǎn)點(diǎn)位于銑刀頭部位，

因而在回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)就不存在與機(jī)座碰撞的危險(xiǎn)裝有復(fù)合軸承的主軸轉(zhuǎn)速達(dá)15000r/min

利用這種加工中心，蒸汽輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的葉片的銑削工作可以在一次性?shī)A緊后完成全套加工（圖3）。對(duì)于汽輪機(jī)葉片，該加工中心可以用800 mm的中心距加工幾乎所有的葉片部位（流動(dòng)區(qū)、葉面、進(jìn)口唇緣和出口唇緣以及葉腳和葉頂部的過(guò)渡區(qū)）。葉片端部和葉片根部用標(biāo)準(zhǔn)刀具進(jìn)行加工。葉片可以直接在加工中心上進(jìn)行裁切。除了用于加工汽輪機(jī)葉片外，該機(jī)床還適合于專用的五軸加工，如用于加工銑削量極大的成套旋轉(zhuǎn)部件，單級(jí)或多級(jí)BLISKS以及結(jié)構(gòu)部件等。

圖3 汽輪機(jī)加工和壓縮機(jī)葉片上幾乎所有的部位都可以放在同一臺(tái)加工中心上進(jìn)行加工

HSC電機(jī)主軸也是Starrag-Heckert公司自行研制的、主軸上裝有復(fù)合軸承、其冷卻裝置以及HSK接口。主軸的異步電機(jī)采用矢量控制，功率為27 kW。主軸的最大轉(zhuǎn)數(shù)為15000r/min。由于機(jī)床的剛性非常高，因而主軸的潛在功率可以全部發(fā)揮出來(lái)，既可達(dá)到很高的切削速度，也可以達(dá)到大扭矩和高功率。這對(duì)提高利用大直徑刀具進(jìn)行粗加工的經(jīng)濟(jì)效益將產(chǎn)生積極的影響。在加工葉片時(shí)，高加速度比高速度更重要：0.5g的加速度值對(duì)于這種規(guī)格的機(jī)床來(lái)說(shuō)是非常引人注目的。這樣它既適合于初步精加工，也適用于最后的精加工。不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)痕。由于主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是圍繞銑刀頭進(jìn)行的，因而也就無(wú)需像別的機(jī)床那樣的補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)了。這樣就提高了加工精度和切削剛度，并可降低回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的負(fù)荷。

所有機(jī)床組件相互配合

加工中心裝配有控制裝置Sinumerik 840 D以及與之相匹配的伺服傳動(dòng)和主傳動(dòng)裝置。同機(jī)床上所有其他組件一樣，伺服傳動(dòng)和控制裝置以及直接的球螺紋傳動(dòng)相互間經(jīng)過(guò)精密的配合。

圖4 五軸加工中心BX 151 Win-Win的軸線配置

十字滑板和機(jī)架安裝在牢固的機(jī)座上，機(jī)架是牢固地固定在基礎(chǔ)上的（圖4）。機(jī)座支承著兩個(gè)十字刀架，而機(jī)架則以回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的傾斜安裝面引導(dǎo)垂直滑板。機(jī)床上安裝有液壓重力平衡裝置，負(fù)責(zé)對(duì)所有垂直運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量進(jìn)行補(bǔ)償。橫向滑板的驅(qū)動(dòng)安裝在機(jī)架上，位于銑刀頭的中心位置。4條大規(guī)格的直線滑柱導(dǎo)板負(fù)責(zé)橫向滑板無(wú)間隙而高精度地滑行，橫向滑板則支承著縱向?qū)к壓涂v向驅(qū)動(dòng)裝置。環(huán)形驅(qū)動(dòng)裝置密無(wú)間隙，尾座則可縱向移動(dòng)，工件則夾在二者之間。機(jī)床采用剛性結(jié)構(gòu)，具有杰出的減振性能，可以進(jìn)行穩(wěn)定的切削，過(guò)程穩(wěn)定性高，刀具壽命長(zhǎng)。工作間的切屑滑板傾斜安裝，可以使切屑以及冷卻劑順暢流動(dòng)。工件中央站接口符合Starrag-Heckert的托盤系統(tǒng)，與該制造廠家的所有機(jī)床全部兼容。刀具架裝刀有單獨(dú)的裝刀單元，在加工過(guò)程中也可以進(jìn)行操作。

刀具箱可隨時(shí)裝卸

環(huán)形刀具箱裝有換刀器，直接安裝在機(jī)床底座的機(jī)架旁邊。刀具箱在加工期間可以隨時(shí)裝卸。裝料單元為標(biāo)準(zhǔn)配置。其間的行走時(shí)間短，換刀時(shí)間短，因而從切削到切削之間的時(shí)間短。主操作門上裝有安全玻璃，因而操作員在觀察或輸入過(guò)程數(shù)據(jù)的同時(shí)，也可以觀察到銑削過(guò)程（圖5）。

圖5 通過(guò)安裝安全玻璃的機(jī)器門可以在觀察或輸入過(guò)程數(shù)據(jù)的同時(shí)觀察銑削過(guò)程

加工中心的銑削結(jié)果完全滿足客戶的愿望。用這種新型五軸加工中心，Starrag-Heckert使加工汽輪機(jī)葉片的機(jī)床系列臻于完善。這樣，現(xiàn)有的SX和HX系列單主軸五軸加工中心也得到了補(bǔ)充。