90度万向铣头是关键技术,目前国内只有很少数几个厂家正在开发和生产90度万向铣头,主要还处于搜集技术资料和研究阶段。而国外一些发达国家中,90度万向铣头已经普遍应用于立式和龙门式数控铣床以及数控加工中心。使铣床达到五轴联动,实现四面体和五面体加工,可以大大提高铣床的自动化水平和工艺范围以及工作效率。基本原理是在传统加工中心的三个移动坐标轴的基础上增加两个旋转坐标轴,使这种加工中心具有X、Y、Z三个直线运动的数控坐标轴和A、B(C)两个旋转数控坐标轴,并且各坐标轴既可单独运动又可联动。
90度万向铣头内部结构的设计需要完成沿X轴转动的A轴摆动的结构设计和沿着Y轴转动的C轴摆动的结构设计,A轴摆动的角度范围在-110度到+110度之内,而C轴的结构则可以沿着C轴方向旋转一周。
主轴系统采用电主轴结构,电主轴又称内装式电机主轴单元,具有结构紧凑,机械效率高,躁声低,运行平稳,精度高的优点。采用电主轴不仅有易于实现高速切削加工,而且可以使整个90度万向铣头结构紧凑。整个90度万向铣头的结构设计过程中还需考虑电主轴和伺服电机的电线和冷却装置的安置。90度万向铣头和滑枕相对于整台机床设计成一个独立的主轴箱,主轴箱上带有Z轴的丝杠和电机,然后再总体装配在机床上。由于所设计的雕铣机必须满足高速切削的要求,所以Z轴的丝杠采用滚珠丝杠。
一般大型数控龙门铣可以通过手动或机械手直接把刀装在莫氏60°或50°等主轴孔内,对工件进行加工,但是有国外厂家设计机床滑枕主轴无主轴锥孔的形式,也就是说在不装90度万向铣头的情况下是无法加工产品的。经过与有主轴孔的对比分析,这种结构有几大亮点:①在滑枕内部减少了一套主轴部件装置,降低了制造成本。②改变了原来90度万向铣头利用传动块传递转速和转矩的形式,变90度万向铣头的主轴直接通过内外花键或者内外齿轮联接,主轴箱只需做到传递的作用,可以大大提升90度万向铣头主轴的切削功率和刚度。③保证了机床与各自90度万向铣头的加工精度。多面体加工特别是典型的箱体零件加工,对设备有很高的要求,为了达到工艺标准要求,对设备的90度万向铣头有更高的要求和限制。工件对直线度和水平面内垂直度有要求的,90度万向铣头要具有精准的分度和分度定位精度;工件外形及型腔复杂的,特别是加工内腔的90度万向铣头要具备抗干涉的设计;工件有特殊要求的还必须量身定做。不是一个90度万向铣头就能够加工所有产品的。
90度万向铣头
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