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五轴加工机床的应用与发展

本书提高加工质量和工效,充分满足产品生产的要求是制造技术发展永恒的主题。迄今为止,所有制造技术的研发、改进和创新,无一不是直接或间接地在此主题的驱动下进行的,五轴加工机床的产生、应用和发展也不例外。它既是为了加工某些具有特殊要求的复杂形面的大型工件而出现的,也是为了提高对这些形面的加工、质量和工效才得到应用和发展的。

五轴加工机床的应用与发展基本信息

五轴加工机床的应用与发展简介

技术优点

优点一

所谓五轴加工这里是指在一台机床上至少有五个坐标轴(三个直线坐标和两个旋转坐标),而且可在计算机数控(CNC)系统的控制下同时协调运动进行加工。这样的五轴联动数控加工与一般的三轴联动数控加工相比,主要有以下优点:

可以加工一般三轴数控机床所不能加工或很难一次装夹完成加工的连续、平滑的自由曲面。如航空发动机和汽轮机的叶片,舰艇用的螺旋推进器,以及许许多多具有特殊曲面和复杂型腔、孔位的壳体和模具等,如用普通三轴数控机床加工,由于其刀具相对于工件的位姿角在加工过程中不能变,加工某些复杂自由曲面时,就有可能产生干涉或欠加工(即加工不到)。而用五轴联动的机床加工时,则由于刀具/工件的位姿角在加工过程中随时可调整,就可以避免刀具工件的干涉并能一次装夹完成全部加工;

优点二

可以提高空间自由曲面的加工精度、质量和效率。例如,三轴机床加工复杂曲面时,多采用球头铣刀,球头铣刀是以点接触成形,切削效率低,而且刀具/工件位姿角在加工过程中不能调,一般就很难保证用球头铣刀上的最佳切削点(即球头上线速度最高点)进行切削,而且有可能出现切削点落在球头刀上线速度等于零的旋转中心线上的情况。这时不仅切削效率极低,加工表面质量严重恶化,而且往往需要采用手动修补,因此也就可能丧失精度。如采用五轴机床加工,由于刀具/工件位姿角随时可调,则不仅可以避免这种情况的发生,而且还可以时时充分利用刀具的最佳切削点来进行切削,或用线接触成形的螺旋立铣刀来代替点接触成形的球头铣刀,甚至还可以通过进一步优化刀具/工件的位姿角来进行铣削,从而获得更高的切削速度、切削线宽,即获得更高的切削效率和更好的加工表面质量。从中不难看出采用不变位姿角(Sturz法)铣削叶片的表面粗糙度要比采用优化位姿角(P铣削法—Starrag公司的专利)铣削叶片的表面粗糙度低一级,而所用的时间,前者还比後者多30%~130%;2100433B

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五轴加工机床的应用与发展造价信息

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齿轮专用搓制机床

  • 1.该齿轮专用搓制机床2部分组成,两者配合使用:齿轮毛坯冷镦设备齿轮搓制设备
  • 1套
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  • 2020-09-24
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齿轮专用数控磨齿机床

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  • 1台
  • 1
  • 不限
  • 中高档
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  • 2020-09-24
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发展历程

  • 视频 发展历程
  • 48秒
  • 3
  • 中高档
  • 不含税费 | 含运费
  • 2020-07-06
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五轴加工机床的应用与发展常见问题

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五轴加工机床的应用与发展文献

成形冲头的末端的加工机床 成形冲头的末端的加工机床

成形冲头的末端的加工机床

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成形冲头的末端的加工机床

管螺纹加工机床的研制 管螺纹加工机床的研制

管螺纹加工机床的研制

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管螺纹加工机床不同于通用机床是一种加工管螺纹的专用高效的机床。因其具有高切削效率、高自动化和高加工精度的特点,广泛的应用于石油和天然气行业专用零部件加工。进口管螺纹机床相比国内管螺纹机床在加工直径上还有一定的优势,本文通过大直径管螺纹机床进行研究,提出大直径管螺纹加工机床的总体方案和夹具方案,为弥补国产机床在加工直径上的不足具有一定的意义。

多轴联动加工和复合加工机床的发展

随着飞机产品飞行性能的提高,对现代航空零件加工精度的要求也逐步严格,复杂形状表面的精度误差从早期的±(0.15~0.30)mm已经提高到±(0.08~0.12)mm,表面粗糙度Ra从1.6~6.4um提高到0.8~1.6um。对于以机翼梁、机身框、翼肋及壁板为典型代表的飞机机体结构件,以及以机匣、整体叶盘、叶片和轴、盘为典型代表的航空发动机零件,既要保证零件的表面质量又要保证加工的位置精度和形状精度,这些零件,一般都要求一次装卡,一次定位加工成形,只有多轴联动的加工中心才能满足上述要求。

在目前,对于航空零部件,五轴联动的数控铣床以及具有五坐标联动控制、转台结构的数控机床等复合设备的需求增加。复合化加工包括工序复合化和功能复合化。采用五轴联动对三维曲面零件进行加工时,可调整刀具的最佳几何形状来进行切削,不仅加工表面粗糙度低,而且效率也大幅度提高。

一般认为,1台五轴联动机床的效率可等于2台三轴联动机床的效率,特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时,五轴联动加工可比三轴联动加工发挥更高的效益。德国德马吉公司生产的hsc-20Line-ar五轴高速切削精密加工中心,其各进给轴均采用直线电机驱动,X、Y、Z向快速移动速度达到30m/min,主轴转速可达42000r/min,具有很高的精度、可靠性,且可获得Ra<0.2μm的加工表面质量。

在复合加工机床方面,车铣加工可以完成车削加工硬质材料难以完成的精密加工,其加工表面质量可以和磨削相媲美,并且可以通过优化切削用量来提高刀具寿命。当前数控机床的发展已模糊了粗精加工等工序的概念,加工中心又把车、铣、镗、钻等类的工序集中到一台机床来完成。一台具有自动换刀装置、自动交换工作台和自动转换立卧主轴头的镗铣加工中心,不仅一次装卡可以完成镗、铣、钻、铰、攻丝和检验等工序,还可以完成箱体5个面粗精加工的工序。

近年来,又相继出现了许多跨度更大、功能更集中的复合化数控机床。如日本池贝铁工所的TV/4LII方式加工中心,由于采用了U轴,故亦可进行车加工;东芝机械的GMC一95立式加工中心,在一根主轴上既可进行切削又可进行磨削;美国某公司的车、铣、镗、钻偏心孔多用途制造中心,在一台车削中心上不仅可以完成回转体外圆和端面的车削加工,还可完成铣平面钻斜孔、开曲线槽等加工。在多轴和多轴联动控制方面,日本的FANUCIS系统为2~15根轴,西门子880系统控制轴数达24根轴。

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磁性联轴器的发展与原理

磁性联轴器的发展

联轴器广泛应用在各种通用机械上,用来联接两根轴使其一同旋转,以传递扭矩和运动。传统的联轴器都必须通过主动轴与从动轴的相互联结来传递扭矩,其结构复杂,制造精度高,超载时容易导致部件的破坏。特别是主动轴与从动轴工作在需要相互隔离的两种不同介质中时,必须使用密封元件进行动密封,这样就存在要么加大旋转阻力来保证密封可靠,要么密封不严产生泄漏的问题。另外,随着密封元件的磨损、老化,会加剧泄漏,尤其是在有害气体(有害液体)存在的系统中,一旦泄漏就会污染环境,危及生命。

传统联轴器皆为接触式联轴器,根据其内部是否具有弹性零件,可分为弹性联轴器和刚性联轴器。弹性联轴器内部具有金属弹簧或橡胶塑料等制成的弹性零件,所以具有缓冲吸振的功能和适应轴线偏移的能力。它适用于承受变载荷冲击以及起动频繁和有正反转的场合,也适用于2轴线不能严格对中的场合。刚性联轴器中没有弹性零件,所以没有缓冲吸振的能力。

磁力传动联轴器属非接触式联轴器,它一般由内外2个磁体组成,中间由隔离罩将2个磁体分开,内磁体与被传动件相连,外磁体与动力件相连。磁力传动联轴器除了具有弹性联轴器缓冲吸振的功能外,其最大的特点在于它打破传统联轴器的结构形式,采用全新的磁耦合原理,实现主动轴与从动轴之间不通过直接接触便能进行力与力矩的传递,并可将动密封化为静密封,实现零泄漏。因此它广泛应用于对泄漏有特殊要求的场合。

磁性联轴器原理

磁力传动联轴器主要有2种结构:平面磁力传动联轴器和同轴磁力传动联轴器。磁体以轴向充磁,耦合磁极成轴向配置的叫平面磁力传动联轴器。磁体以径向充磁,耦合磁极成径向配置的叫同轴磁力传动联轴器,如图1所示。

现以同轴磁力传动联轴器为例,来说明其工作原理。磁力传动联轴器由外磁体、内磁体和隔离罩组成。内、外磁体均由沿径向磁化且充磁方向相反的永磁体组成,永磁体以不同极性沿圆周方向交替排列,并固定在低碳钢钢圈上,形成磁断路连体。隔离罩采用非铁素体(因而是非磁性)的高电阻材料制造,一般用奥氏体不锈钢。在静止状态时,外磁体的N极(S极)与内磁体的S极(N极)相互吸引并成直线,此时转矩为零,如图3所示。当外磁体在动力机的带动下旋转时,刚开始内磁体由于摩擦力及被传动件阻力的作用,仍处于静止状态,这时外磁体相对内磁体开始偏移一定的角度,由于这个角度的存在,外磁体的N极(S极)对内磁体的S极(N极)有一个拉动作用,同时外磁体的N极(S极)对内磁体的前一个N极(S极)有一个推动作用,使内磁体有一个跟着旋转的趋势,这就是磁力联轴器的推拉磁路工作原理。当外磁体的N极(S极)刚好位于内磁体的2个极(S极和N极)之间时,产生的推拉力达到最大,如图4所示,从而带动内磁体旋转。在传动过程中,隔离罩将外磁体和内磁体隔开,磁力线是穿过隔离罩将外磁体的动力和运动传给内磁体的,从而实现了无接触的密封传动。

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齿轮加工机床主要应用

齿轮加工机床主要分为圆柱齿轮加工机床和锥齿轮加工机床两大类。圆柱齿轮加工机床主要用于加工各种圆 柱齿轮、齿条、蜗轮。常用的有滚齿机,插齿机、铣齿机、剃齿机等。

齿轮加工机床广泛应用在汽车、拖拉机、机床、工程机械、矿山机械、冶金机械、石油、仪表、飞机和航天器等各种机械制造业中。

齿轮加工机床是加工各种圆柱齿轮、锥齿轮和其他带齿零件齿部的机床。齿轮加工机床的品种规格繁多,有加工几毫米直径齿轮的小型机床,加工十几米直径齿轮的大型机床,还有大量生产用的高效机床和加工精密齿轮的高精度机床。

古代的齿轮是用手工修锉成形的。1540年,意大利的托里亚诺在制造钟表时,制成一台使用旋转锉刀的切齿装置;1783年,法国的勒内制成了使用铣刀的齿轮加工机床,并有切削齿条和内齿轮的附件;1820年前后,英国的怀特制造出第一台既能加工圆柱齿轮又能加工圆锥齿轮的机床。具有这一性能的机床到19世纪后半叶又有发展。

40年代,为适应航空工业的需要,发展了弧齿锥齿轮磨齿机。1944年,瑞士厄利康公司制成延长外摆线齿锥齿轮铣齿机;从50年代起,又发展了用双刀体组合式端面铣刀盘,加工延长外摆线齿锥齿轮的铣齿机。

滚齿机是用滚刀按展成法粗、精加工直齿、斜齿、人字齿轮和蜗轮等,加工范围广,可达到高精度或高生产率;插齿机是用插齿刀按展成法加工直齿、斜齿齿轮和其他齿形件,主要用于加工多联齿轮和内齿轮;铣齿机是用成形铣刀按分度法加工,主要用于加工特殊齿形的仪表齿轮;剃齿机是用齿轮式剃齿刀精加工齿轮的一种高效机床;磨齿机是用砂轮,精加工淬硬圆柱齿轮或齿轮刀具齿面的高精度机床;珩齿机是利用珩轮与被加工齿轮的自由啮合,消除淬硬齿轮毛刺和其他齿面缺陷的机床;挤齿机是利用高硬度无切削刃的挤轮与工件的自由啮合,将齿面上的微小不平碾光,以提高精度和光洁程度的机床;齿轮倒角机是对内外啮合的滑移齿轮的齿端部倒圆齿轮加工机床主要分为圆柱齿轮加工机床和锥齿轮加工机床两大类。圆柱齿轮加工机床主要用于加工各种圆柱齿轮、齿条、蜗轮。常用的有滚齿机,插齿机、铣齿机、剃齿机等。

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