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五轴联动加工中心总体结构概述机床的功能是在刀具和工件之间产生成形运动来切削出所需要的工件形状。选择机床时主要考虑所加工工件的尺寸、形状、需要的加工精度以及工作效率等。而机床的构型配置大体上决定了它的刚度、精度和动态特性。一个三轴铣床有3 个直线滑轨X、Y、Z, 它们可以在对应的行程范围内在任意位置定位。刀具轴在加工过程中是固定的,这限制了刀具相对于工件定向的柔性。另外, 三轴铣床不同的构型方案也有限。在不改变现有基本构型的情况下,为了增加刀具和工件相对定向的柔性,必须额外地增加自由度，即直线移动自由度X、Y、Z所对应的的各旋转自由度A、B、C。机床运动轴的分配和组合成为机床设计的基本元素。五轴联动加工中心拥有五个自由度，可以实现对零件各个方位的加工。根据配置的不同，五轴联动加工中心总体结构的形式也有很大的不同。34746
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2 五轴联动加工中心主轴设计概述
根据设计要求，主轴最高转速为22000r/min已经属于超高速加工的范畴。要实现超高速加工, 主轴的dmn值至少应达到1×10^6 以上, 并且有大功率、宽调速范围的特性。最佳适合超高速运转的主轴形式是将主轴电机的定子、转子直接装入主轴组件的内部, 形成电主轴, 实现机床主轴系统的零传动。电主轴具有结构紧凑、重量轻、惯性小、动态特性好等优点,可改善机床的动平衡,减小振动和噪声,在超高速切削机床上得到了广泛的应用。电主轴的工作转速极高, 这就对其结构设计、制造和控制提出了非常严格的要求, 并带来了一系列技术难题, 如主轴的散热、动平衡、支承、润滑及精密控制等。在应用中, 必须妥善地解决这些问题, 才能确保主轴稳定可靠的高速运转, 实现高效精密加工。论文网
1. 主轴轴承
主轴轴承技术是超高速主轴系统的一项关键技术。目前, 国内外超高速机床采用较多的轴承形式主要有磁浮轴承、动静压轴承和陶瓷轴承( 主要是混合陶瓷轴承)。
2. 主轴散热
由于主轴电动机两端就是主轴轴承, 电动机的发热会直接降低轴承的工作精度, 如果主电动机的散热解决得不好, 将会影响到机床工作的可靠性和稳定性。有限元分析表明, 电主轴的定子和转子是电主轴的两大热源。通常在定子绕组的外部设计冷却系统, 用循环冷却液体吸收和带走定子散发的热量,保持主轴单元壳体均匀的温度分布。另外, 约有1/ 3 的发热量是由电机转子产生的,转子散热条件差, 又直接安装在主轴上,设计中应尽量减小电机径向的传热热阻, 使转子的发热量尽可能多地通过气隙传到定子和壳体中去, 并由冷却液带走。主轴轴承的发热也是电主轴的主要热源之一。由于超高速电主轴的转速极高,dmn值大,电主轴的动态、热态性能有十分严格的要求,必须有精确的控制系统,实时监控轴承温升和润滑状况。
3. 主轴润滑
超高速主轴必须采用合理的、可控制的轴承精密润滑系统来控制轴承的温升,来保证机床工艺系统的精度和稳定性。润滑方式的选择与轴承的转速、负荷、容许温升及轴承类型有关,可按dmn值选取。超高速主轴中,dmn值较高, 通常选用不同形式的油润滑,常用的形式有: 油雾润滑、油气润滑、喷射润滑、环下润滑等。
4. 主轴轴上零件紧固方式
（一）轴承的轴向紧固方式
轴承的紧固形式一般有三种形式：螺母紧固方式，挡圈限位方式以及过盈套紧固方式。
（二）转子与主轴的联接
由于超高速主轴的极限转数极高,为了保证电主轴运行的稳定性,防止振动发生, 电机转子与主轴的联接也采用同主轴轴承紧固相似的结构。转子与机床主轴过盈配合量的大小是影响主轴性能的重要因素。