一、結(jié)構(gòu)決定設(shè)備性能
五軸加工中心的結(jié)構(gòu)形式繁多，其基礎(chǔ)設(shè)計(jì)從根本上塑造了設(shè)備的性能特征，直接關(guān)聯(lián)到機(jī)床的堅(jiān)固度、加工精確度、運(yùn)行穩(wěn)定性以及操作的便捷性等核心要素。
主要應(yīng)考慮以下方面：
1）線性軸移動(dòng)方式
2）設(shè)備剛性
3）傾斜旋轉(zhuǎn)軸
4）是否五軸聯(lián)動(dòng)
5）五軸接近性
牧野的D200Z、D800Z及a500Z系列五軸加工中心，采用了創(chuàng)新的“Z”型高剛性工作臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)。這一設(shè)計(jì)獨(dú)特之處在于，工作臺(tái)無(wú)需依賴兩端的支撐，而是利用大直徑的傾斜軸承來(lái)穩(wěn)固。在這種結(jié)構(gòu)下，工件的重心B恰好位于支撐點(diǎn)A的范圍內(nèi)。相較于傳統(tǒng)的單支撐結(jié)構(gòu)，這種設(shè)計(jì)顯著減少了工作臺(tái)的彎曲量d，使得力臂L變得更加短小。
該傾斜軸構(gòu)造設(shè)計(jì)，確保了其加工精度能與3軸加工中心相匹敵。即便是在承載并旋轉(zhuǎn)重型工件的情況下，也能將工作臺(tái)的撓曲變形控制在極低水平。同時(shí)，借助高剛性軸承與直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了低振動(dòng)、高精度的平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)。此外，它還擁有卓越的空間接近性能，為復(fù)雜工件的加工提供了更多可能性。
傾斜軸結(jié)構(gòu)優(yōu)異的空間接近性
二、傾斜旋轉(zhuǎn)軸精度
為了深入理解傾斜旋轉(zhuǎn)軸精度對(duì)加工精度的影響，我們以牧野D800Z機(jī)床為例進(jìn)行說(shuō)明。
首先，需要了解角度的基本單位換算：1度等于60分，1分等于60秒，因此1度等于3600秒。
在D800Z機(jī)床中，其B軸和C軸的最小分辨率達(dá)到了極高的0.0001度，這相當(dāng)于0.36秒。而其定位精度則為±3秒。
通過(guò)具體的計(jì)算示意圖，我們可以直觀地看到，當(dāng)傾斜旋轉(zhuǎn)軸存在這樣的精度差異時(shí)，會(huì)對(duì)加工精度產(chǎn)生怎樣的影響。具體來(lái)說(shuō)，即使是很小的角度偏差，也可能導(dǎo)致加工出的工件與預(yù)期設(shè)計(jì)之間存在明顯的誤差。
因此，傾斜旋轉(zhuǎn)軸的精度對(duì)于機(jī)床的加工精度至關(guān)重要。在選擇機(jī)床時(shí)，我們需要特別關(guān)注這一指標(biāo)，以確保加工出的工件能夠滿足我們的精度要求。
三、干涉防撞
在五軸加工領(lǐng)域，干涉防撞是一個(gè)必須嚴(yán)肅對(duì)待的問(wèn)題。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，牧野的五軸加工中心不僅配備了電腦端的軟件干涉檢查功能，還標(biāo)準(zhǔn)配置了在線實(shí)時(shí)仿真CSG功能，這一功能在手動(dòng)模式下同樣能夠發(fā)揮效用，有效預(yù)防干涉情況的發(fā)生。
CSG功能的工作原理相當(dāng)先進(jìn)：它能夠在加工開(kāi)始之前，就對(duì)工裝配置或刀具長(zhǎng)度設(shè)置等可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行預(yù)先檢查，從而最大程度地減少加工過(guò)程中的緊急停機(jī)情況。具體來(lái)說(shuō)，該功能會(huì)基于預(yù)先校準(zhǔn)調(diào)整的數(shù)據(jù)，以及數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的坐標(biāo)、偏移值等位置信息，實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)干涉的可能性。
一旦機(jī)床在運(yùn)行過(guò)程中因潛在干涉而停止，CSG功能會(huì)立即呈現(xiàn)狀況畫(huà)面，幫助操作人員快速定位并確認(rèn)預(yù)測(cè)的干涉部位以及相關(guān)軸的運(yùn)動(dòng)方向。這樣，操作人員就可以迅速采取措施解決問(wèn)題，恢復(fù)機(jī)床的正常運(yùn)行。
四、旋轉(zhuǎn)中心校正
由于環(huán)境和溫度波動(dòng)等因素，旋轉(zhuǎn)中心的位置可能會(huì)發(fā)生變化，這對(duì)五軸加工的精度構(gòu)成挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對(duì)這一問(wèn)題，機(jī)床應(yīng)具備通過(guò)探頭實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校正的能力。這種校正機(jī)制能夠確保在3軸、分度以及5軸加工過(guò)程中，加工精度得到驗(yàn)證和保持。此外，接刀誤差應(yīng)被嚴(yán)格控制在±4微米以內(nèi)，以確保加工質(zhì)量的高標(biāo)準(zhǔn)。
使用探頭自動(dòng)校正5軸旋轉(zhuǎn)中心
3軸/分度/5軸加工精度驗(yàn)證加工
五、聯(lián)動(dòng)精度
五軸加工中心的聯(lián)動(dòng)精度是多種因素綜合作用的結(jié)果，為了提供一個(gè)具體的參照，我們可以以牧野D200Z為例，通過(guò)實(shí)際的加工案例來(lái)展示其聯(lián)動(dòng)精度的表現(xiàn)。
加工設(shè)備：D200ZCAM：FFCAM工件材料：NAK80(40HRC)工件尺寸：140x140x35mm型腔：清角R0.22mm，深度20mm加工時(shí)間：1H35min/pocket刀具：7把6種
聯(lián)動(dòng)精度：位置精度±2μm，形狀精度±3μm
六、工藝支持
五軸加工中心的性能能否得到充分發(fā)揮，關(guān)鍵在于其加工工藝的選擇。例如，采用異形刀具進(jìn)行加工，可以顯著提升加工效率，從而充分展現(xiàn)設(shè)備的潛力。
加工案例：效率提升6倍！
材料：YXR33(58HRC)形狀及尺寸：如下圖，深度30mm，拔模角2°，清角R3mm
