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立式加工中心第四轴结构与应用

作者:admin     时间:2020-11-20 13:54     已有 人浏览
数控第四轴是一种立式加工中心的重要机床附件,它的应用为数控机床提供了回转坐标,通过回转轴驱动转台完成等分、不等分或连续的回转加工,扩大了数控机床加工零件的适应范围。
 
 
01 国内外第四轴的现状
 
目前国内的第四轴市场主要被台湾地区的生产厂家所占领,高端产品由日本、德国、美国等公司占有,国内主要以中低档产品为主。
 
主要品牌分布情况如下:
 
中国大陆:烟台环球、烟台德力;
 
中国台湾地区:TANSHING潭兴、TJR潭佳、DETRON德川、AUTO CAM欧权;
 
日本:NIKKEN日研、TSUDAKOMA津田驹、北川;
 
韩国:三千里;
 
德国:Peiseler派士乐;
 
美国:HASS哈慈。
 
由于国内的第四轴在材料选用、制造工艺、装配工艺等方面原因,与主流品牌相比在速度、精度、可靠性存在一定的差距。
 
02   第四轴的典型结构
 
按照核心结构部件特点,主要可分为以下几种结构:
 
  2.1 蜗轮副传动的第四轴
 
蜗轮副传动是第四轴主要结构形式,一般采用伺服电动机对回转轴进行驱动和分度。
 
 
主流品牌一般最小分度单位可达到0.001°,分度精度在15″~40″之间,重复精度5″~8″,采用闭环控制后分度精度可达±3″,重复定位精度可达±2″。
 
 
蜗轮蜗杆副的选材方式、制造精度、热处理水准和间隙可调整结构决定了第四轴的质量和可靠性。
 
目前多数品牌蜗杆材料多采用合金钢,蜗轮材料多采用铝铜合金。                                     
 
 
日本NIKKEN日研的蜗轮采用特制钢,通过特殊热处理,再对蜗轮表面进行等离子渗氮处理,表面硬度可达930HV,大幅地提高了第四轴的承载能力。
 
 
2.2  端齿盘分度的第四轴
 
 
端齿盘分度的第四轴采用伺服电动机或液压马达驱动,蜗轮蜗杆或齿轮传动,液压或气压锁紧。
 
端齿盘精确定位,分度可达到1°,分度精度可达±3″,重复定位精度可达±1.5”。
 
 
优势:刚度好、载重能力大、重复定位精度高、精度保持性能好;
 
弱点:端齿盘制造精度要求很高,不能任意角度分度。
 
2.3  动的第四轴
 
                                     
采用弧面凸轮机构对回转轴进行驱动,实现固定角度等分分度,机械锁紧。典型产品如台湾欧权和日本三共。
 
 
优势:回转分度速度快、承载能力强、结构刚性好、
 
弱点:凸轮分度机构的加工精度高,需要专业化加工设备
 
2.4      力矩电机直接驱动的第四轴
 
该第四主轴采用力矩电动机直接驱动,液压或气刹紧,绝对编码器反馈。
 
 
最小分度单位可达0.001°,主流品牌转速可达到300r/min,
 
 
2.5 采用谐波减速机结构第四轴,是最近几年伴随3C手机外壳加工产生,这种四轴结构几乎使用在此行业。
 
 
03  尾座及配套附件
 
3.1  顶尖尾座(手动、气刹、油刹)
 
 
3.2  圆盘尾座与L块
 
 
3.3   桥板
 
 
3.4    卡盘(二爪、三爪、四爪)与连接法兰

3.5   伺服电机驱动器与液压站(单回路、双回路、三回路、四回路)
 
 
3.6   气油分配器
 
 
3.7  线材/液压缸
 
 
04   第四轴的应用
 
4.1  一夹一顶加工
 
 
4.2  单转台加工
 
 
对各种侧面有孔的异性零件加工,特别适用于各空间孔角度精度高的应用场合,利用第四轴进行精确快速分度。
 
4.3  桥板结构加工
 
针对工件上下面或与平面有角度零件的加工,利用桥板结构一次装夹,也可同时装多个工件,以便减少换刀时间。
 
 
4.4  配合数控系统应用
 
将第四轴接入系统性后,要进行调试和参数设置,进行第四轴零点设置。按数控系统要求,设置夹紧松开M指令,M11为松开、M10为夹紧。同时配合其他指令,完成了半自动化生产的过程。
 
第四轴的应用改变了传统工艺需要大量设计夹具、重复定位装夹的弊端。工件定位装夹次数的减少,回转精度的提高保障了加工产品的品质。
 

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