五轴立式加工中心总体布局及主轴部件结构设计+CAD图纸(3)
1.3课题研究的意义
受到技术发展的牵引，超精密加工的精度和尺寸微小程度越来越高，并且加工表面的结构也越来越复杂，材料去除率也大大提高。为了满足以上的加工需求，必须采用高速五轴联动加工中心进行加工。我国在这一方面的研究由于起步较晚，关于高速五轴联动加工中心的技术一直落后于西方国家。由于这一技术经常被用于军工航天领域，所以西方国家对我国的技术封锁也比较严密，虽然我国在这些领域大量进口国外的设备，但是其核心技术还是掌握在西方国家手中。可以这么说，实现多轴精密加工设备主体化，已成为一个国家在当今国际竞争中提高自身地位的重要保障之一。近年来我国对于这方面的研究也取得了长足的进步，推出了许多拥有自主知识产权的五轴联动数控加工设备，逐步追赶上西方国家的步伐，但是总体来说相比西方国家现今主流的机床设备研制来说差距仍然很大。在生产中还存在许多高精度零部件依赖进口，列如工作台部件、主轴部件等，在加工时废品率也比较高。基于以上种种我们把五轴联动加工中心的研究与开发作为高速精密多轴加工技术领域的一个重要课题来进行研究，提高我国的高速五轴精密加工技术，研制自己的五轴联动加工中心，这对于我国五轴联动加工设备的产业化，今儿促进经济、国防建设乃至提高整个国家的综合国力都将有及其深远的意义。
2 五轴联动加工中心总体布局方案设计
2.1 五轴高速加工中心的结构组成
加工中心自问世至今已有30多年，世界各国出现了各种类型的加工中心，虽然外形结构各界，但从总体来看主要由以下几大部分组成。
图2.1五轴高速加工中心结构组成
1、基础部件。它是加工中心的基础结构，由床身、立柱和工作台等组成，它们主要承受加工中心的静载荷以及在加工时产生的切削负载，因此必须要有足够的刚度。这些大件可以是铸铁件也可以是焊接而成的钢结构件，它们是加工中心中体积和重量最大的部件。
2、主轴部件。由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零件组成。主轴的启、停和变速等动作均由数控系统控制，并且通过装在主轴上的刀具参与切削运动，是切削加工的功率输出部件。
3、数控系统。加工小心的数控部分是由CNC装置，可编程控制器、伺服驱动装置以及操作面板等组成。它是执行顺序控制动作和完成加工过程的控制中心。
4、自动换刀系统。由刀库、机械手等部件组成。当需要换刀时，数控系统发出指令，由机械手(或通过其他方式)将刀具从刀库内取出装入主轴孔中。
5、辅助装置。包括涡滑、冷却、排屑、防护、液压、气动和检测系统等部分。这些装置虽然不直接参与切削运动，但对加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起着保障作用，因此也是加工中心中不对缺少的部分。
2.2五轴联动数控加工中心运动链配置形式
对于五轴机床, 从两种运动轴, 即旋转运动轴(R) 和直线平移运动轴( T) ,我们得到如下4个大类: ①3 个T, 2 个R; ②2 个T, 3 个R; ③1 个T, 4 个R; ④5个R。现有的绝大多数机床都属于第一类, 一些焊接机器人、加工中心也属于此类型。少数机床属于第二类, 如用来加工轮船叶轮的机床。第三类和第四类多用于高灵活度机器人的设计。
从五轴机床最常用的配置形式——3个移动自由度X、Y、X加上3个旋转自由度A、B、C中的任意两个，我们又可以得到多种不同的配置形式，这些配置形式根据安放的位置（刀具传动链一侧或机床工作传动链一侧）不同，所得到的五轴联动加工中心的适用范围也不同，我们应当根据设计要求，结合实际的情况来选择不同的运动链配置形式。