模具行业五轴机床的应用越来越多。五轴机床的五个轴通常是由三个直线轴外加两个回转轴组成的,其结构方式却有很大差别。不同的结构形式会使机床在刚性、动态性能和精度稳定性等方面产生一些差异。本文主要针对立式主轴摆动、立式主轴不动工作台摆动(摇篮式)这两种不同结构的五轴机床进行分析比较,以便用户充分了解其结构形式,从而有利于其根据自己产品的特点和经济能力挑选合适的机床。
头摆机床的旋转点和检测中心是位于主轴上的,如图1所示。而工作台摆动机床的旋转点和检测中心位于机床的床身,图2所示。
图2:头摆机床和摇篮式工作台摆动机床的检测中心示意图
这里以两种机床旋转轴旋转90°加工同一个零件上的空间垂直孔为例,说明两种机床的区别。
图3:此零件需要在两个相邻面上加工两个相互垂直的通孔
1. 机床主轴刚性比较
头摆机床在加工的过程中,由于主轴摆动,使得主轴的刚性相对差;而工作台摆动机床,由于是工作台摆动,所以不会对主轴的刚性产生任何影响。
2. 机床加工的效率对比
由于旋转点的不同,刀尖实现同样的位移时,头摆机床的主轴需要摆动更大的角度(类似杠杆原理),所以加工同样的零件,头摆机床的效率更低。