用立铣刀在高速加工中心上加工工件,可以清楚看出刀具中心运动轨计与工件轮廓不重合,这是因为工件轮廓是立铣刀运动包络形成的。立铣刀的中心称为刀具的刀位点(4、5坐标数控机床称为刀位矢量),广州花都台湾高明龙门机床加工中心机CNC数控机床五轴四联动机床刀位点的运动轨计即代表刀具的运动轨迹。在数控加工中,是按工件轮廓尺寸编制程序,还是按刀位点的运动轨迹尺寸编制程序,这要根据具体情况来处理。在全功能数控机床中,数控系统有刀具补偿功能,可按工件轮廓尺寸进行编制程序,建立、执行刀补后, 设置在床身上的工作台可以环绕X轴回转,定义为A轴,A轴一般工作范围+30度至-120度。工作台的中间还设有一个回转台,在图示的位置上环绕Z轴回转,定义为C轴,C轴都是360度回转。这样通过A轴与C轴的组合,固定在立式加工中心的工作台上的工件除了底面之外,其余的五个面都可以由立式主轴进行加工。轴和C轴最小分度值一般为0.001度,这样又可以把工件细分成任意角度,加工出倾斜面、倾斜孔等。A轴和C轴如与XYZ三直线轴实现联动,就可加工出复杂的空间曲面,为了适应现代工业的高速发展和自动化程度的不断提高,需要机床能够满足加工功能多样化的要求。广州花都台湾高明龙门机床加工中心机CNC数控机床五轴四联动机床机床配备功能不同的附件头,能让机床满足多样化的加工要求,将多种加工功能集成到单个机床上,大大地减少装卸时间、提高加工效率。头库是用来存放附件头的部件,为了使机床更换附件头快捷、方便,需要设计合理、紧凑、经济的附件头库。现有的头库大多结构较复杂、成本过高、或影响机床性能等。图1为一种头库位置摆放方式,但这种布局方式存在一些缺点:占用X轴行程,对于X轴行程本身就不大的小型龙门加工中心影响较大;附件头无库防水防屑,不利于附件头的保护。五轴加工中心是一种科技含量高、精密度高,专门用于加工复杂曲面的加工中心,其对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业都有着举足轻重的影响力。五轴加工中心的主要特点有:为另一种头库的布局方式,但其布局方式占地面积过大,换头行程,即Y轴行程过大,不适用于小型龙门加工中心。因此,急需要一种全自动头库,采用简单的结构,实现可靠、快速、精确地更换附件头,尽可能地降低了设计研发、当然这需要高档的数控系统、伺服系统以及软件的支持。这种设置方式的优点是主轴的结构比较简单,主轴刚性非常好,制造成本比较低。广州花都台湾高明龙门机床加工中心机CNC数控机床五轴四联动机床立式主轴头的回转主轴前端是一个回转头,能自行环绕Z轴360度,成为C轴,回转头上还带可环绕X轴旋转的A轴,一般可达±90度以上,实现上述同样的功能。这种设置方式的优点是主轴加工非常灵活,工作台也可以设计的非常大,客机庞大的机身、巨大的发动机壳都可以在这类立式加工中心上加工。这种设计还有一大优点:我们在使用球面铣刀加工曲面时,当刀具中心线垂直于加工面时,由于球面铣刀的顶点线速度为零,顶点切出的工件表面质量会很差,采用主轴回转的设计,令主轴相对工件转过一个角度,使球面铣刀避开顶点切削,保证有一定的线速度,可提高表面加工质量。其次就是这种结构非常受模具高精度曲面加工的欢迎,这是工作台回转式立式加工中心难以做到的。为了达到回转的高精度,高档的回转轴还配置了圆光栅尺反馈,分度精度都在几秒以内,当然这类主轴的回转结构比较复杂,制造成本也较高。数控系统自动计算,刀位点自动调整到刀具运动轨迹上。直接利用工件尺寸编制加工程序,刀具磨损,更换加工程序不变,因此使用简单、方便。经济型数控机床结构简单,广州花都台湾高明龙门机床加工中心机CNC数控机床五轴四联动机床售价低,在生产企业中有一定的拥有量。在经济型数控机床系统中,如果没有刀具补偿功能,只能按刀位点的运动轨迹尺寸编制加工程序,这就要求先根据工件轮廓尺寸和刀具直径计算出刀位点的轨迹尺寸。因此计算量大、复杂,且刀具磨损、更换需重新计算刀位点的轨迹尺寸,重新编制加工程序。全功能数控机床系统中刀具补偿:
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