高动态性五轴联动加工中心简介

Handtmann A-Punkt Automation公司的模块式结构的龙门式加工中心，可根据应用配置多种高频电主轴、自动更换主轴头系统，高性能的主轴驱动在进给速度很高时，也能保证精确的加工路径。

龙门式加工中心首先是把相互对立的东西结合为一体，如高刚度和高动态性能，由于动态部件的刚性好、质量轻，所以机床的动态性能高、定位准确。高动态性五轴联动加工中心上方的高架桥可以移动，同立式运行的机床以及龙门式运行的机床相比，机床需要的运动质量比较小。由于这种机床有恒定的质量比，在进行加工时，无需考虑工件的尺寸和重量，而且在刚性和动态性上均可实现对驱动装置的优化设计。

虽然三轴或三加二轴铣床目前依然占居着统治地位，但龙门式加工中心的五轴配置方案如今已经成为必不可少的了。由于加工中心所需投资成本高，所以这种机床是可以在多种加工方案中使用的。无论是在对材料加工的切削量大小方面，还是在工件的成套整体加工方面，机床既要能满足能切除大量切屑的粗加工，也必须能够做到对工件进行细致的精加工。

图1 UBZ-NT龙门加工中心用于粗加工和精加工

Handtmann A-Punkt Automation GmbH公司就向自己提出了这样的挑战，将其UBZ-NT龙门加工中心(图1)配备了主轴更换装置(图2)。这样就可以采用具有不同特性曲线的高频电动机主轴，大多是一种粗加工和精加工主轴的组合，用于加工钢、铸造材料、钛、铝、有色金属和塑料，而且可以自动进行更换。接口为HSK 63 A和HSK 100。也可提供采用变速主轴的型号。功率为19～100 kW，转矩达1200Nm。叉头(A轴+120°/-95°，C轴6275°)为刚性设计，装有液压夹紧装置(图3)。

图2 采用主轴更换装置可以自动更换具有不同特性曲线的高频电动机主轴
图3 叉头(A轴+120°/-95°，C轴6275°)为刚性设计，装有液压夹紧装置
图4 加工中心装有两个刀具箱，一个装20把/HSK-63-A，另一个装8把/HSK-100A

机床本身是焊接结构，用聚合物或水基混凝土浇筑。这不仅涉及到侧面支座，而且Y轴梁和Z轴滑板在导轨部位也是在振动下现场浇筑的。这种组合可提供高抗振的优点，同时又具有很高的热稳定性。静态部件内部填充聚合物，使机床有极佳的减振性能。

X方向的驱动由四个相对张紧的伺服电动机承担。X轴上的加速度为3 m/s²，X轴上的工作速度和快进速度为50 m/min，Y轴方向为30 m/min，Z轴方向为15 m/min。包括转动轴在内的所有轴均装有直接测量系统。根据型号的不同，X轴方向上的运行路径分别为5000～50000mm。Y轴方向上的运行路径标准型号为3200mm，Z轴为1200mm。

机床上组件的尺寸比例合适，尤其是滚球主轴和直线导轨，因而使此种机床的用途可以非常广泛，不会遇到机械上的极限，作为附加效益，这对机床的寿命具有积极的影响。导轨的比例对达到的精度具有极为重要的影响。所以，需要注意直线导轨必须保持有足够的距离，UBZ-NT龙门加工中心Y轴上的间距就有1200mm。

由于加工中心采用模块式结构，因而型号可以有很多种类，如有一个桥两个Z轴滑板的，有两个桥和各一个Z轴滑板的，有两个桥各两个Z轴滑板的。刀具箱也可以制成多种多样。比如UBZ-NT-G 500/300 T3加工中心，现有一家刀具和模具制造厂家安装了这种机床，就装有两个刀具箱，其中一个装20个刀具，装有HSK-63-A刀架，另一个装8个刀具，采用的是HSK-100A刀架。主轴箱内有两根主轴：一条主轴的功率为30 kW，转数达24000r/min，主要用于精加工，另一条轴功率为25 kW，转数达9000r/min，主要用于粗加工。机床的控制采用Fidia C20型机床控制装置。

Handtmann A-Punkt Automation公司提供的模块化设计概念可提供不同的模块组合，可以根据用户需求制定各种独特解决方案。

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