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| 一、五軸聯(lián)動(dòng)數控機床的戰略?xún)r(jià)值 裝備制造業(yè)是一國工業(yè)之基石，它為新技術(shù)、新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和現代工業(yè)生產(chǎn)提供重要的手段，是不可或缺的戰略性產(chǎn)業(yè)。即使是發(fā)達工業(yè)化國家，也無(wú)不高度重視。近年來(lái)，隨著(zhù)我國國民經(jīng)濟迅速發(fā)展和國防建設的需要，對高檔的數控機床提出了急迫的大量需求。機床是一個(gè)國家制造業(yè)水平的象征。而代表機床制造業(yè)最高境界的是五軸聯(lián)動(dòng)數控機床系統，從某種意義上說(shuō)，反映了一個(gè)國家的工業(yè)發(fā)展水平狀況。長(cháng)期以來(lái)，以美國為首的西方工業(yè)發(fā)達國家，一直把五軸聯(lián)動(dòng)數控機床系統作為重要的戰略物資，實(shí)行出口許可證制度。特別是冷戰時(shí)期，對中國、前蘇聯(lián)等社會(huì )主義陣營(yíng)實(shí)行封鎖禁運。愛(ài)好軍事的朋友可能知道著(zhù)名的“東芝事件”：上世紀末，日本東芝公司賣(mài)給前蘇聯(lián)幾臺五軸聯(lián)動(dòng)的數控銑床，結果讓前蘇聯(lián)用于制造潛艇的推進(jìn)螺旋槳，上了幾個(gè)檔次，使美國間蝶船的聲納監聽(tīng)不到潛艇的聲音了，所以美國以東芝公司違反了戰略物資禁運政策，要懲處東芝公司。由此可見(jiàn)，五軸聯(lián)動(dòng)數控機床系統對一個(gè)國家的航空、航天、軍事、科研、精密器械、高精醫療設備等等行業(yè)，有著(zhù)舉足輕重的影響力。 現在，大家普遍認為，五軸聯(lián)動(dòng)數控機床系統是解決葉輪、葉片、船用螺旋槳、重型發(fā)電機轉子、汽輪機轉子、大型柴油機曲軸等等加工的違禁詞手段。所以，每當人們在設計、研制復雜曲面遇到無(wú)法解決的難題時(shí)，往往轉向求助五軸數控系統。由于五軸聯(lián)動(dòng)數控機床系統價(jià)格十分昂貴，加之NC程序制作較難，使五軸系統難以“平民”化應用。但近年來(lái)，隨著(zhù)計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）系統取得了突破性發(fā)展，珊星公司等中國多家數控企業(yè)，紛紛推出五軸聯(lián)動(dòng)數控機床系統，打破了外國的技術(shù)封鎖，占領(lǐng)了這一戰略性產(chǎn)業(yè)的至高點(diǎn)，大大降低了其應用成本，從而使中國裝備制造業(yè)迎來(lái)了一個(gè)嶄新的時(shí)代！以信息技術(shù)為代表的現代科學(xué)的發(fā)展對裝備制造業(yè)注入了強勁的動(dòng)力，同時(shí)也對它提出更強要求，更加突出了機械裝備制造業(yè)作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化載體在推動(dòng)整個(gè)社會(huì )技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級中無(wú)可替代的基礎作用。作為國民經(jīng)濟增長(cháng)和技術(shù)升級的原動(dòng)力，以五軸聯(lián)動(dòng)為標志的機械裝備制造業(yè)將伴隨著(zhù)高新技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而共同進(jìn)步。中國不僅要做世界制造的大國，更要做世界制造強國！預計在不久的將來(lái)，隨著(zhù)五軸聯(lián)動(dòng)數控機床系統的普及推廣，必將為中國成為世界最強國奠定堅實(shí)的基礎！ 二、五軸聯(lián)動(dòng)加工中心 加工中心一般分為立式加工中心和臥式加工中心，立式加工中心（三軸）最有效的加工面僅為工件的頂面，臥式加工中心借助回轉工作臺，也只能完成工件的四面加工。目前高檔的加工中心正朝著(zhù)五軸控制的方向發(fā)展，五軸聯(lián)動(dòng)加工中心有高效率、高精度的特點(diǎn)，工件一次裝夾就可完成五面體的加工。如配置上五軸聯(lián)動(dòng)的高檔數控系統，還可以對復雜的空間曲面進(jìn)行高精度加工，更能夠適宜象汽車(chē)零部件、飛機結構件等現代模具的加工。（本期介紹立式五軸加工中心）立式五軸加工中心這類(lèi)加工中心的回轉軸有兩種方式，一種是工作臺回轉軸。設置在床身上的工作臺可以環(huán)繞X軸回轉，定義為A軸，A軸一般工作范圍+30度至-120度。工作臺的中間還設有一個(gè)回轉臺，在圖示的位置上環(huán)繞Z軸回轉，定義為C軸，C軸都是360度回轉。這樣通過(guò)A軸與C軸的組合，固定在工作臺上的工件除了底面之外，其余的五個(gè)面都可以由立式主軸進(jìn)行加工。A軸和C軸最小分度值一般為0.001度，這樣又可以把工件細分成任意角度，加工出傾斜面、傾斜孔等。A軸和C軸如與XYZ三直線(xiàn)軸實(shí)現聯(lián)動(dòng)，就可加工出復雜的空間曲面，當然這需要高檔的數控系統、伺服系統以及軟件的支持。這種設置方式的優(yōu)點(diǎn)是主軸的結構比較簡(jiǎn)單，主軸剛性非常好，制造成本比較低。但一般工作臺不能設計太大，承重也較小，特別是當A軸回轉大于等于90度時(shí)，工件切削時(shí)會(huì )對工作臺帶來(lái)很大的承載力 矩。 另一種是依靠立式主軸頭的回轉。主軸前端是一個(gè)回轉頭，能自行環(huán)繞Z軸360度，成為C軸，回轉頭上還有帶可環(huán)繞X軸旋轉的A軸，一般可達±90度以上，實(shí)現上述同樣的功能。這種設置方式的優(yōu)點(diǎn)是主軸加工非常靈活，工作臺也可以設計的非常大，客機龐大的機身、巨大的發(fā)動(dòng)機殼都可以在這類(lèi)加工中心上加工。這種設計還有一大優(yōu)點(diǎn)：我們在使用球面銑刀加工曲面時(shí)，當刀具中心線(xiàn)垂直于加工面時(shí)，由于球面銑刀的頂點(diǎn)線(xiàn)速度為零，頂點(diǎn)切出的工件表面質(zhì)量會(huì )很差，采用主軸回轉的設計，令主軸相對工件轉過(guò)一個(gè)角度，使球面銑刀避開(kāi)頂點(diǎn)切削，保證有一定的線(xiàn)速度，可提高表面加工質(zhì)量。這種結構非常受模具高精度曲面加工的歡迎，這是工作臺回轉式加工中心難以做到的。為了達到回轉的高精度，高檔的回轉軸還配置了圓光柵尺反饋，分度精度都在幾秒以?xún)龋斎贿@類(lèi)主軸的回轉結構比較復雜，制造成本也較高。 |
