近年來,隨著科技的進步,產品設計水平的提升,五軸聯動雕銑機的應用范圍逐步從之前的航空、航天、軍事工業等領域擴展到民用領域,如珠寶首飾、工藝禮品、木器加工、藝術模型、可穿戴設備等。
國內珠寶首飾行業生產方式普遍以手工和半機械化為主,加工設備專用性較強。目前市場上珠寶加工機床主要來自于瑞士、意大利等國外專用設備制造商,而國內在此領域處于起步階段。同時,行業內客戶漸漸意識到,珠寶首飾采用現代CNC生產制造方式勢不可擋。因此,國內市場對這種雕銑中心的需求潛力很大,尤其是微小型規格產品市場上處于空白,研制具有自主知識產權的微小型立式五軸雕銑中心產品迫在眉睫。
1.機床總體設計
(1)機床總體布局。該系列微型五軸雕銑機采用模塊化設計,總體設計布局為三個直線軸重疊和單懸臂雙軸轉臺的五軸機床結構形式。坐標軸運動方式為橫向滑板沿立柱左右移動(X軸)、縱向滑板沿橫向滑板前后移動(Y軸),主軸箱沿縱向滑板上下移動(Z軸),B/C轉臺為單懸臂式結構,左右擺動為B軸, 水平面回轉為C軸。刀庫位于立柱前部左側,主軸箱移動配合刀具交換動作。操作面板位于機床正面,氣動等輔助系統位于機床右側,電氣柜位于機床后側,冷卻和貴金屬回收裝置位于機床下部。圖1為機床總體布局(裸機三維模型和機床整體外觀)。
(2)機床主要技術參數。根據市場和客戶需求信息,確定本產品的技術參數。
產品主要技術參數見表1:
(3)機床主要特點。機床結構布局采用獨特的三個直線軸重疊、均布置在刀具側的方案,工件在加工過程中的質量變化不會影響直線軸的動態特性,以及兩個回轉軸單懸臂,亦位于刀具側,同時貴金屬切屑不易在直線軸上殘留,便于清理和回收。工作區內防護采用獨特漏斗形設計,以及優質不銹鋼材料可以確保貴金屬回收率高,回收方便。
三個直線軸采用電機-滾珠絲杠緊湊型結構設計,直線導軌系統具有高剛性及良好的動態性能和精度。B 軸和C軸采用高精密減速傳動機構, 適用于高定位精度和高動態的周期工作制,具有良好的抗沖擊性能。C 軸可實現360°連續旋轉,定位精度高,穩定性好。
高速電主軸轉速高達40000r/ min或60000r/min,滿足貴金屬高速 加工需求,表面加工質量好。
機床配置直排式或回轉式刀庫, 刀具數量最高可達12把,根據工藝需求實現自動換刀。
該機床具備刀具測量系統,可以檢測刀具的磨損,同時也可以配置工件測量系統。
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宇匠數控專業生產:高速精密 雕銑機、精雕機、石墨機、鉆攻中心、加工中心;
結束語
(1)該微型五軸雕銑機總體設計布局為三個直線軸重疊和單懸臂雙軸轉臺的五軸機床結構形加工需求,表面加工質量好。
(3)機床本體采用高強輕質鋁合金材料,以及民用220V電壓電源技術的應用突破了傳統數控機床設計局限,使得整機重量輕、移動和安裝靈活、方便,為國內首創。
(4)機床RTCP功能實現了以刀具中心進行編程,通過該參數設置可以實現針對雙轉臺管理刀具的空間長度補償。RTCP補償值參數可以通過切削樣件測量獲得。
(5)針對自主開發的微小型五軸機床開發了后處理算法,以手鐲樣件為例進行了實際切削加工驗證,達到了預期效果。
(6)微型五軸雕銑機的研制成功,有效解決了珠寶首飾的高精、高效、高穩定性加工難題,產品填補了國內空白。
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