五軸高速加工中心的幾個主要組成要素

    近十多年來，由于刀具、驅(qū)動、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合已被高速硬銑所替代。

通過高速硬銑對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間，而且簡化了生產(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，在驅(qū)動技術(shù)的推動下，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)動方式上，已從直線運(yùn)動（X/Y/Z軸）的伺服電機(jī)和滾珠絲杠驅(qū)動發(fā)展到目前的直線電機(jī)驅(qū)動，回轉(zhuǎn)運(yùn)動（A和C軸）采用了直接驅(qū)動的轉(zhuǎn)矩電機(jī)，有的公司并通過直線電機(jī)和轉(zhuǎn)矩電機(jī)使加工中心發(fā)展成全采用直接驅(qū)動的五軸加工中心。顯著提高了加工中心的行程速度、動態(tài)性能和定位精度。

    用于模具加工的高速加工中心，一個普遍的結(jié)構(gòu)特點是采用龍門式框架結(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，三個直線軸（X/Y/Z）用于刀具運(yùn)動和兩個附加旋轉(zhuǎn)軸（A和C）用于工件的回轉(zhuǎn)和擺動的結(jié)構(gòu)型式。這種類型的高速加工中心,如德國R?der公司的RXP500DS/RXP800DS，德國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Hermle的C30U/C40U/C50U等。另一種是，五個坐標(biāo)軸中的一個擺動軸（A）設(shè)置在主軸頭上的結(jié)構(gòu)型式，通過叉形主軸頭實現(xiàn)主軸刀具的擺動，而擺動主軸頭也可通過牢固夾緊，使其定位在擺動角度范圍內(nèi)的任意位置上。這種類型的機(jī)床如德國德馬吉公司的DMC75Vlinear/DMC105Vlinear，Mikro的HPM1850U和德國RolfWisser的高速銑床GAMMA605/1200等。有個別機(jī)床有把擺動軸和回轉(zhuǎn)軸均設(shè)置在主軸頭上，如德國Parat公司的G996V/BSH/5A高速銑削中心和德國Edel公司的五軸或六軸龍門銑床。

    五軸高速加工中心在價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)行價格比較，五軸要比三軸的價格約高50%。五軸高速加工中心價格雖高，但這種高檔機(jī)床特別適合用來加工幾何形狀復(fù)雜的模具。五軸加工中心在加工較深、較陡的型腔時，可以通過工件或主軸頭的附加回轉(zhuǎn)及擺動為立銑刀的加工創(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，減小刀具加工時的抖動和刀具破損的危險，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。用戶在采購加工中心時，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決定。