微型五轴雕铣机关键技术


近年来,随着科技的进步,产品设计水平的提升,五轴联动雕铣机的应用范围逐步从之前的航空、航天、军事工业等领域扩展到民用领域,如珠宝首饰、工艺礼品、木器加工、艺术模型、可穿戴设备等。
国内珠宝首饰行业生产方式普遍以手工和半机械化为主,加工设备专用性较强。目前市场上珠宝加工机床主要来自于瑞士、意大利等国外专用设备制造商,而国内在此领域处于起步阶段。同时,行业内客户渐渐意识到,珠宝首饰采用现代CNC生产制造方式势不可挡。因此,国内市场对这种雕铣中心的需求潜力很大,尤其是微小型规格产品市场上处于空白,研制具有自主知识产权的微小型立式五轴雕铣中心产品迫在眉睫。
1.机床总体设计
(1)机床总体布局。该系列微型五轴雕铣机采用模块化设计,总体设计布局为三个直线轴重叠和单悬臂双轴转台的五轴机床结构形式。坐标轴运动方式为横向滑板沿立柱左右移动(X轴)、纵向滑板沿横向滑板前后移动(Y轴),主轴箱沿纵向滑板上下移动(Z轴),B/C转台为单悬臂式结构,左右摆动为B轴, 水平面回转为C轴。刀库位于立柱前部左侧,主轴箱移动配合刀具交换动作。操作面板位于机床正面,气动等辅助系统位于机床右侧,电气柜位于机床后侧,冷却和贵金属回收装置位于机床下部。图1为机床总体布局(裸机三维模型和机床整体外观)。
(2)机床主要技术参数。根据市场和客户需求信息,确定本产品的技术参数。
产品主要技术参数见表1:
(3)机床主要特点。机床结构布局采用独特的三个直线轴重叠、均布置在刀具侧的方案,工件在加工过程中的质量变化不会影响直线轴的动态特性,以及两个回转轴单悬臂,亦位于刀具侧,同时贵金属切屑不易在直线轴上残留,便于清理和回收。工作区内防护采用独特漏斗形设计,以及优质不锈钢材料可以确保贵金属回收率高,回收方便。
三个直线轴采用电机-滚珠丝杠紧凑型结构设计,直线导轨系统具有高刚性及良好的动态性能和精度。B 轴和C轴采用高精密减速传动机构, 适用于高定位精度和高动态的周期工作制,具有良好的抗冲击性能。C 轴可实现360°连续旋转,定位精度高,稳定性好。
高速电主轴转速高达40000r/ min或60000r/min,满足贵金属高速  加工需求,表面加工质量好。
机床配置直排式或回转式刀库, 刀具数量最高可达12把,根据工艺需求实现自动换刀。
该机床具备刀具测量系统,可以检测刀具的磨损,同时也可以配置工件测量系统。

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结束语
(1)该微型五轴雕铣机总体设计布局为三个直线轴重叠和单悬臂双轴转台的五轴机床结构形加工需求,表面加工质量好。
(3)机床本体采用高强轻质铝合金材料,以及民用220V电压电源技术的应用突破了传统数控机床设计局限,使得整机重量轻、移动和安装灵活、方便,为国内首创。
(4)机床RTCP功能实现了以刀具中心进行编程,通过该参数设置可以实现针对双转台管理刀具的空间长度补偿。RTCP补偿值参数可以通过切削样件测量获得。
(5)针对自主开发的微小型五轴机床开发了后处理算法,以手镯样件为例进行了实际切削加工验证,达到了预期效果。
(6)微型五轴雕铣机的研制成功,有效解决了珠宝首饰的高精、高效、高稳定性加工难题,产品填补了国内空白。

标签: 雕铣机  
分类: 雕铣机  
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