V5高速加工中心是現(xiàn)代制造業(yè)主要的先進(jìn)制造設(shè)備。其主軸部件是其關(guān)鍵組成部件。主傳動(dòng)系統(tǒng)主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)，并涉及刀具的交換環(huán)節(jié)。其結(jié)構(gòu)和性能在一定程度上體現(xiàn)和影響加工中心的生產(chǎn)效率
山東威力重工V5高速加工中心結(jié)構(gòu)特性：
◆三軸采用線性滑軌，具有高剛性、高定位精準(zhǔn)、低噪音、低摩擦特性，可做快速位移（48m/min）及或得最佳循圓精度；
◆主結(jié)構(gòu)鑄件采用高品質(zhì)的鑄鐵，組織穩(wěn)定，永久確保品質(zhì)；
◆鑄件經(jīng)由有限元分析法電腦計(jì)算分析，合理的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及加強(qiáng)筋的搭配，提供機(jī)械之高剛性；
◆超寬底座及立柱均為箱型結(jié)構(gòu)體，鞍座加寬加長(zhǎng)，重荷全支撐設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)，可確保加工時(shí)之重負(fù)荷能力；
◆主軸頭內(nèi)以筋骨強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，主軸頭與立柱接觸長(zhǎng)度比率適當(dāng)，提供主軸之穩(wěn)固支撐；
◆機(jī)臺(tái)配有防撞擊裝置，可吸收由工人操作失誤引起的撞擊而產(chǎn)生的振動(dòng)，使撞擊的損害減至最低，確保原有的精度；
◆機(jī)臺(tái)采用油水分離設(shè)計(jì)，可有效使?jié)櫥团c切削液分離，防止切削液因混合而劣化，影響加工品質(zhì)；
◆機(jī)臺(tái)采用高精度高剛性高精密主軸，皮帶式主軸剛性強(qiáng)、可靠性高，直結(jié)式主軸高速高效高精度、噪聲小、振動(dòng)低，全面滿足用戶需求；
V5高速加工中心是用于模具加工的V5高速加工中心，一個(gè)普遍的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是采用龍門式框架結(jié)構(gòu)，以此增強(qiáng)機(jī)床剛性，且便于充分利用加工區(qū)的空間。機(jī)床床身的材料則多數(shù)采用了聚合物混凝土，由于這種材料具有較好的阻尼性能和較低的熱傳導(dǎo)率，故有利于提高模具的加工精度。
電主軸
高速電主軸是V5高速加工中心的核心部件。在模具自由曲面和復(fù)雜輪廓的加工中，常常采用2～12mm較小直徑的立銑刀，而在加工銅或石墨材料的電火花加工用的電極時(shí)，要求很高的切削速度，因此，電主軸必須具有很高的轉(zhuǎn)速。
目前，加工中心的主軸轉(zhuǎn)速大多在18000～42000r/min，瑞士Mikro的V5高速加工中心XSM400U/XSM600U其主軸轉(zhuǎn)速已達(dá)54000 r/min。而對(duì)于模具的微細(xì)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(guó)Kugler公司的五軸高精度銑床，其最高主軸轉(zhuǎn)速達(dá)160000 r/min(采用空氣軸承)，這樣的高轉(zhuǎn)速，當(dāng)采用0.3mm直徑的銑刀加工鋼模時(shí)，就可達(dá)到150m/min的切削速度。
目前，德國(guó)Fraunhofer生產(chǎn)技術(shù)研究所正在開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)速為300000 r/min的空氣軸承支撐的主軸。
加工模具時(shí)，總是采用很高的轉(zhuǎn)速，而高轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的發(fā)熱，以及切削時(shí)可能產(chǎn)生的振動(dòng)是影響模具加工精度的重要因素。
為保證高速電主軸工作的穩(wěn)定性，在主軸上裝有用來(lái)測(cè)量溫度、位移和振動(dòng)的傳感器，以便對(duì)電機(jī)、軸承和主軸的溫升、軸向位移和振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控。由此為V5高速加工中心的數(shù)控系統(tǒng)提供修正數(shù)據(jù)，以修改主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度，對(duì)加工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
當(dāng)主軸產(chǎn)生軸向位移，則可通過(guò)零點(diǎn)修正或軌跡修正來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。
直線電機(jī)
目前，模具加工用的V5高速加工中心或銑床上多數(shù)還是采用伺服電機(jī)和滾珠絲杠來(lái)驅(qū)動(dòng)直線坐標(biāo)軸，但部分加工中心已采用直線電機(jī)，例如德國(guó)Röders公司的RXP500DS/RXP800DS型高速銑床和德吉馬公司的DMC75V linear型V5高速加工中心(其軸加速度達(dá)2g和快速行程速度達(dá)90m/min)。由于這種直線驅(qū)動(dòng)免去了將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)元件，從而可顯著提高軸的動(dòng)態(tài)性能、移動(dòng)速度和加工精度。
采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)床可顯著提高生產(chǎn)率。例如在加工電火花加工用的電極時(shí)，加工時(shí)間要比采用傳統(tǒng)高速銑床減少50%。
直線電機(jī)可以顯著提高高速機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能。由于模具大多數(shù)是三維曲面，刀具在加工曲面時(shí)，刀具軸要不斷進(jìn)行制動(dòng)和加速。只有通過(guò)較高的軸加速度才能在很高的軌跡速度情況下，在較短的軌跡路徑上確保以恒定的每齒進(jìn)給量跟蹤給定的輪廓。
如果曲面輪廓的曲率半徑愈小，進(jìn)給速度愈高，那么要求的軸加速度愈高。因此，機(jī)床的軸加速度在很大程度上影響到模具的加工精度和刀具的耐用度。
轉(zhuǎn)矩電機(jī)
在V5高速加工中心上，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的擺動(dòng)以及叉形主軸頭的擺動(dòng)和回轉(zhuǎn)等運(yùn)動(dòng)，已廣泛采用轉(zhuǎn)矩電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)矩電機(jī)是一種同步電機(jī)，其轉(zhuǎn)子直接固定在所要驅(qū)動(dòng)的部件上，所以沒(méi)有機(jī)械傳動(dòng)元件，它像直線電機(jī)一樣是直接驅(qū)動(dòng)裝置。
轉(zhuǎn)矩電機(jī)所能達(dá)到的角加速度要比傳統(tǒng)的蝸輪蝸桿傳動(dòng)高6倍，在擺動(dòng)叉形主軸頭時(shí)加速度可達(dá)到3g。由于轉(zhuǎn)矩電機(jī)可達(dá)到極高的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)負(fù)載剛性，從而提高了回轉(zhuǎn)軸和擺動(dòng)軸的定位精度和重復(fù)精度。
目前，已有部分廠家的V5高速加工中心，已采用直線電機(jī)和轉(zhuǎn)矩電機(jī)來(lái)分別驅(qū)動(dòng)直線軸(X/Y/Z)和回轉(zhuǎn)擺動(dòng)軸(C和A)。如R歞er的RXP500DS/RXP800DS,德馬吉的DMC75V linear和Edel的CyPort五軸龍門銑床。
應(yīng)該提及的是，直接驅(qū)動(dòng)的直線軸與直接驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)軸相組合，使機(jī)床所有的運(yùn)動(dòng)軸具有較高的動(dòng)態(tài)性能和調(diào)節(jié)特性，從而為高速度、高精度和高表面質(zhì)量加工模具自由曲面提供了最佳條件。
控制系統(tǒng)
CNC控制系統(tǒng)是V5高速加工中心的重要組成部分，它在很大程度上決定著機(jī)床加工的速度、精度和表面質(zhì)量。因此，對(duì)于加工模具自由曲面的高速機(jī)床，數(shù)控系統(tǒng)的性能具有特別重要的意義。
加工高精度自由曲面時(shí)，由微段直線和圓弧構(gòu)成的刀具軌跡造成龐大的零件程序，這些數(shù)據(jù)流需要由機(jī)床控制系統(tǒng)來(lái)儲(chǔ)存和處理，因此，程序段處理時(shí)間的長(zhǎng)短是決定CNC控制系統(tǒng)工作效率的重要指標(biāo)。目前，高檔CNC控制系統(tǒng)的程序段處理時(shí)間一般可達(dá)0.5ms(如海德漢的iTNC530數(shù)控系統(tǒng))，而個(gè)別數(shù)控系統(tǒng)的程序段處理時(shí)間已縮短到0.2～0.4ms。
應(yīng)用于模具高速加工的現(xiàn)代CNC數(shù)控系統(tǒng)，除了具有為確保高速進(jìn)給速度所必要的很短程序處理時(shí)間外，還應(yīng)具有Nurbs和樣條插補(bǔ)功能，并能以納米的分辨率進(jìn)行工作，以便在高速加工的情況下獲得高的加工精度和表面質(zhì)量。
目前，高檔的數(shù)控系統(tǒng)也都能與不同廠家的CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)行連接，數(shù)據(jù)從CAD/CAM系統(tǒng)經(jīng)以太網(wǎng)以很高的速度傳送到控制系統(tǒng)上。CAD/CAM集成到控制系統(tǒng)上，在很大程度上能使模具復(fù)雜輪廓的加工獲得良好的效果，并對(duì)縮短調(diào)整時(shí)間和編程時(shí)間做出十分重要的貢獻(xiàn)。
在上述所引述的五軸高速機(jī)床上，除R歞er公司是采用自己開(kāi)發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)外，其它主要是采用了西門子的840D和海德漢公司的iTNC530數(shù)控系統(tǒng)。
V5高速加工中心技術(shù)參數(shù)：
|
行 程
|
|
X軸
|
550mm
|
|
Y軸
|
400mm
|
|
Z軸
|
500mm
|
|
主軸端面至工作臺(tái)
|
120-620mm
|
|
主軸中心至立柱導(dǎo)軌
|
481mm
|
|
進(jìn) 給
|
|
X軸快速移動(dòng)
|
30m/min
|
|
Y軸快速移動(dòng)
|
30m/min
|
|
Z軸快速移動(dòng)
|
20m/min
|
|
切削進(jìn)給
|
1-10m/min
|
|
選配
|
FANUC 0i Mate-MD
|
三菱M70B
|
|
X軸伺服電機(jī)
|
βiS8/3000（1.2KW 7N.m）
|
HF154（1.5KW 9N.m）
|
|
Y軸伺服電機(jī)
|
βiS8/3000（1.2KW 7N.m）
|
HF154（1.5KW 9N.m）
|
|
Z軸伺服電機(jī)
|
βiS8B/3000（1.2KW 7N.m）
|
HF154B（1.5KW 9N.m）
|
|
工 作 臺(tái)
|
|
工作臺(tái)面積
|
800×400mm
|
|
最大承重
|
350kg
|
|
工作臺(tái)面距地面高度
|
約800mm
|
|
T型槽
|
3×14×125mm
|
|
主 軸
|
|
選配
|
皮帶式
|
直結(jié)式
|
|
轉(zhuǎn)速
|
8000 rpm
|
12000 rpm
|
|
主軸錐孔
|
BT40
|
BT40
|
|
選配
|
FANUC 0i Mate-MD
|
三菱M70B
|
|
主軸電機(jī)
|
βiI6/10000（5.5/7.5KW 26.3N.m）
|
SJ-D5.5/120（3.7/5.5KW 23.5N.m）
|
|
精 度
|
|
定位精度（JIS標(biāo)準(zhǔn)）
|
±0.005/300mm
|
|
重復(fù)定位精度（JIS標(biāo)準(zhǔn)）
|
±0.003mm
|
|
其 它
|
|
光機(jī)重量
|
約2000kg
|
|
光機(jī)外形尺寸
|
約1900×1500×1950mm
|
|
整機(jī)重量
|
約3000kg
|
|
整機(jī)外形尺寸
|
約2100×1700×2300mm
|
|
氣壓
|
≥6.5kg/cm2
|
|
電壓
|
380V/50Hz
|
山東威力重工總結(jié)高速加工中心操作要求：
不斷提高的工作性能是模具制造業(yè)得以高效和高精度加工模具的重要前提。在驅(qū)動(dòng)技術(shù)的推動(dòng)下，涌現(xiàn)出結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、性能優(yōu)良的眾多不同類型的V5高速加工中心。不要在V5高速加工中心周圍放置障礙物，保證工作空間應(yīng)足夠大；不要將水或油濺到地面上’保證工作地面潔凈干燥；不要移動(dòng)或損壞安裝在機(jī)床上的警告標(biāo)牌'保證安全警示標(biāo)志鮮明醒目.
不要用濕手去觸摸開(kāi)關(guān)，否則也會(huì)引起電擊；在按下開(kāi)關(guān)盲前一定要確保其正確，以免接錯(cuò)造成危險(xiǎn)；熟悉急停按鈕的位置，保證在任何需要使用時(shí)'無(wú)須尋找就會(huì)按到它。
未經(jīng)安全操作培訓(xùn)者不能操作高速加工中心，而且一般不允許兩人同時(shí)操作臺(tái)鈺精機(jī)V5高速加工中心口若某項(xiàng)工作需要兩人或多人共同完成時(shí)，在操作的每一個(gè)步驟上都應(yīng)當(dāng)規(guī)定出協(xié)調(diào)的信號(hào)’除非已給出了規(guī)定的信號(hào)，否則就不要進(jìn)行下一步驟的操作。不要改變系統(tǒng)參數(shù)值或其它電氣設(shè)置。高速加工中心若必須更改時(shí)，應(yīng)在改變之前將原始值記錄下來(lái)，以便在必要時(shí)恢復(fù)到原始調(diào)整值上。
