文献综述-数控机床的发展现状及及发展方向分析
文 献 综 述
数控机床的发展现状及及发展方向分析
1 前言
数控机床是制造装备业的工作母机,是实现先进制造技术和装备现代化的基
石,是保证高技术产业发展和国防军工现代化的战略装备。随着工业化的发展,五
轴联动数控机床被认为是航空航天﹑船舶、精密仪器、发电等行业加工关键部件
的最重要加工工具 [1]。作为难度最大,应用范围最广的数控机床技术,五轴联动
数控机床在加工方面有着其不可替代的优点[2,3]:① 能够加工一般三轴联动机床
不能加工或者无法一次装夹加工完成的连续光滑的自由曲面。例如航空发动机转
子、大型发电机转子、大型船舶螺旋桨等。由于五轴联动数控机床在加工过程中
刀具相对于工件的角度可以随时调整,避免了刀具的加工干涉,因此五轴联动数
控机床可以完成三轴联动机床不能完成的许多复杂的加工。②可以提高自由空间
曲面的加工精度﹑加工效率和加工质量。相对于三轴数控机床加工一般的型腔复
杂的工件,五轴数控机床可以在-一次装夹中完成加工,并且由于五轴数控机床加
工时可以随时调整位姿角,五轴数控机床可以以更好的角度加工工件,避免了多
次装夹,大大提高了加工效率、加工质量和加工精度。③符合机床发展的趋势。在
零件加工过程中,大量的时间被消耗在搬运工件、上下料、安装调整等时间上,为
了尽可能减少这些时间,人们希望可以用一台机床完成尽量多的加工。五轴数控
机床可以完成数台三轴数控机床才能完成的加工任务,大大节省了占地空间和工
件在不同加工单元之间运转的时间和花费[4]。五轴联动数控机床的重要作用使其
成为当今机床工业发展的热点和重点。
2 国内外五轴数控机床发展的现状
2.1 五轴联动数控机床实现五轴联动的基本结构
五轴联动数控机床除了可以实现 X/Y/Z 轴的运动,还需要实现两个轴的回转。
以立式加工中心为例子,立式五轴加工中心的回转头有两种实现方式[5]:① 工作
台回转轴。设置在床身上的工作台可以绕 X 轴转动,定义为 A 轴。工作台的中间还
设有一个回转台绕 z 轴转动,定义为 C 轴。这样通过 A 轴和 C 轴的组合,固定在工
作台上的工件除了底面,其余五面可以由加工中心的主轴进行加工。这种设置方
式的优点是主轴比较简单,主轴刚性好,制造成本低,缺点是工作台不能设置太大,
承重较小,② 依靠主轴头的回转。主轴前端是一个回转头,这个回转头一方面可
以绕 Z 轴旋转 360°,成为 C 轴,另一方面可以绕 X 轴旋转,成为 A 轴。这种设置方
式的优点是主轴头比较灵活,可以加工例如大型客机机体等大型零件,因此在大
型龙门机床上应用较广[6]。由于这种设置在切削过程中使得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--定的线速度,可提高表面切削精度,所
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文献综述数控机床的发展现状及及发展方向分析1前言数控机床是制造装备业的工作母机,是实现先进制造技术和装备现代化的基石,是保证高技术产业发展和国防军工现代化的战略装备。随着工业化的发展,五轴联动数控机床被认为是航空航天﹑船舶、精密仪器、发电等行业加工关键部件的最重要加工工具[1]。作为难度最大,应用范围最广的数控机床技术,五轴联动数控机床在加工方面有着其不可替代的优点[2,3]:①能够加工一般三轴联动机床不能加工或者无法一次装夹加工完成的连续光滑的自由曲面。例如航空发动机转子、大型发电机转子、大型船舶螺旋桨等。由于五轴联动数控机床在加工过程中刀具相对于工件的角度可以随时调整,避免了刀具的加工干涉...
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