五軸高速加工中心在價格上要(yào)比三軸加工中心高很(hěn)多,據德馬吉DMC75V係列的五軸(zhóu)加工中心與三軸加工中心進行價格比較,五軸要比三軸的價格約(yuē)高50%。五軸(zhóu)高速加工中心價格雖(suī)高,但這(zhè)種高檔機床特別(bié)適合(hé)用來加工幾何形狀複雜(zá)的(de)模具。
五軸加工中(zhōng)心在加工較深、較陡的型腔時,可(kě)以通過工件或主軸頭的(de)附加(jiā)回轉及擺動(dòng)為立銑刀的加工創造的工藝條件,並(bìng)避免刀具(jù)及刀杆與型腔壁發(fā)生碰撞,減小(xiǎo)刀具加工時的抖動和刀具(jù)破損的危險,從(cóng)而有利於提高模具的表麵質(zhì)量、加工效率和刀具的耐用度(dù)。用戶在采購加工中心時,是(shì)選用三軸加工中心還是五軸(zhóu)加工(gōng)中心,應根據模具型(xíng)腔幾何形狀的複雜程度和精度等要求來(lái)決(jué)定。
從高速加工中心不斷創新的過程中可以看出,充分利用當今技術(shù)領域裏的成就,特別是利(lì)用驅動技術和控製技術的成果,是不斷提(tí)高加工(gōng)中心高速性能、動態特性(xìng)和(hé)加工精度的關鍵。
電主軸
高速(sù)電主軸是高速加工中心的核心部件。在模具自由曲麵和複雜輪廓的加工(gōng)中,常常采用(yòng)2~12mm較小(xiǎo)直徑的立銑刀(dāo),而在加工銅或石墨材料(liào)的電火(huǒ)花加工用的電極時,要求很高(gāo)的切削速度,因此,電主軸(zhóu)必須具有很高的轉速。
加工中(zhōng)心的主(zhǔ)軸轉速大多在18000~42000r/min,瑞士Mikro的高速加工中心XSM400U/XSM600U其主軸轉速已達54000 r/min。而對於(yú)模(mó)具的微細銑削(銑刀直徑一般采用0.1~2mm),則需要更高的轉(zhuǎn)速。
如德國Kugler公司的(de)五軸高精度銑床,其主軸轉速達160000 r/min(采用空氣軸(zhóu)承),這樣的高轉速,當采(cǎi)用0.3mm直徑的銑刀(dāo)加工鋼(gāng)模(mó)時,就(jiù)可達到150m/min的切(qiē)削(xuē)速度。

德國Fraunhofer生產技術研(yán)究所正在開發轉(zhuǎn)速為300000 r/min的(de)空氣軸承支(zhī)撐的主軸。加工模具時,總是采用很高的轉速,而高轉(zhuǎn)速產生的發熱,以及切削時可能產(chǎn)生的振動是影響模具加工精度的重要因素。
為(wéi)保證高速電主軸(zhóu)工作的穩定性,在主軸上裝有用來測(cè)量溫度、位移和振動的傳感器,以便對電機、軸承和主軸的(de)溫升、軸(zhóu)向位(wèi)移(yí)和振(zhèn)動進行監控。由(yóu)此為(wéi)高速加工中(zhōng)心的數控係統提供修正數據,以修改主軸轉速和進給(gěi)速度,對加工參數進行優(yōu)化(huà)。
當(dāng)主軸產生軸向位移,則可通過零點修正或軌跡修正來進行(háng)補償。
直(zhí)線電機
模具加工用的高速加工中心(xīn)或銑床上多數(shù)還是采(cǎi)用伺服電機和滾珠絲杠來(lái)驅動直線(xiàn)坐標軸,但部分加工中心已采用直線電機,例如德國Röders公司的RXP500DS/RXP800DS型高速銑床和(hé)德吉馬公司的DMC75V linear型高速加工中心(其(qí)軸加速度(dù)達2g和快速行程(chéng)速度達90m/min)。由於這種直線驅動免去(qù)了將回轉運動轉換為直線運動的傳動元件,從而可顯著提高軸的動(dòng)態性能、移動速度和加工精度。
采(cǎi)用直(zhí)線電機驅動(dòng)的機床可顯(xiǎn)著提高(gāo)生產率。例如在加(jiā)工電火花加工(gōng)用的電極時,加工時間要(yào)比采用傳統高速銑床減少50%。
直線(xiàn)電機(jī)可以顯著提高高速機床的動態(tài)性能。由於(yú)模具(jù)大多數是三維曲麵,刀具在加工曲麵時,刀(dāo)具軸(zhóu)要不斷進行製(zhì)動和加速。隻有通過較高的軸加速度才能在很高的軌跡速(sù)度情況下,在較短的(de)軌跡路徑上確保以恒定的每齒進給量跟(gēn)蹤給定的輪廓。
如果曲麵輪廓的(de)曲率半徑愈小(xiǎo),進給速度愈高,那麽(me)要求的軸加速度愈高。因此,機床的軸加速(sù)度在很大程度上(shàng)影響到模具的加(jiā)工精度和刀(dāo)具的耐用度。