Пять осей пятиосевого станка обычно состоят из трех линейных осей и двух вращающихся осей, но их структурные формы сильно различаются. Различные структурные формы могут вызывать некоторые различия в жесткости станка, динамических характеристиках и точности стабильности.

В этой статье в основном анализируются и сравниваются две разные структуры пятиосевых станков: вертикальный шпиндель качающийся и вертикальный шпиндель неподвижный с качающейся рабочей платформой (тип люльки), чтобы пользователи могли полностью понять их структурные формы и, таким образом, облегчить выбор подходящих станков в зависимости от характеристик своей продукции и экономических возможностей.

Тип люльки, тип качания главного вала

1. Сравнение жесткости шпинделя станка
Во время обработки станка с качающейся головкой шпиндель качается, что делает жесткость шпинделя относительно низкой; в то время как для станка с качающейся рабочей платформой, поскольку качается рабочая платформа, это никак не влияет на жесткость шпинделя.
2. Сравнение эффективности обработки станков
Из-за различных точек вращения, когда наконечник инструмента достигает одинакового смещения, шпиндель станка с качающейся головкой должен качаться под большим углом (аналогично принципу рычага), поэтому при обработке одной и той же детали эффективность станка с качающейся головкой ниже.
3. Влияние длины инструмента на точность обработки станка
Ошибка качания = длина качающегося рычага х угол качания. Для станка с качающейся головкой длина инструмента является частью качающегося рычага. То есть, в случае качания головки длина инструмента влияет на длину качающегося рычага и усиливает ошибку. То есть ошибка будет увеличиваться с увеличением длины инструмента. Для станка с качающейся рабочей платформой типа люльки длина инструмента не имеет отношения к длине качающегося рычага.

4. Позиционная ошибка и ошибка формы
Оба типа станков будут генерировать позиционные ошибки во время колебаний. Однако станок с качающейся головкой также будет производить ошибки формы, в то время как станок с качающейся рабочей платформой — нет. В станке с качающейся головкой инструмент вращается, вызывая позиционные ошибки. В то же время направление подачи обрабатываемого отверстия и центр вращения инструмента отклоняются, поэтому, помимо позиционных ошибок, возникают также ошибки формы, приводящие к образованию отверстий клиновидной формы.
В отличие от этого, позиционная ошибка станка с качающейся рабочей платформой вызвана колебанием рабочей платформы. Направление подачи шпинделя и центр вращения инструмента всегда совпадают, поэтому дополнительных ошибок формы не возникает. Это еще одно очевидное преимущество качающейся рабочей платформы типа люльки перед качающейся головкой.

5. Сравнение диапазона размеров пятиосевой обработки

Поскольку шпиндель станка с наклонной головкой качается, диапазон обработки в направлении диаметра заготовки будет уменьшен. То есть, когда шпиндель качается, он будет потреблять ход, в результате чего максимальный диапазон диаметров заготовок, которые могут быть обработаны пятиосевой обработкой, будет меньше, чем при трехосевой обработке. Однако качание рабочей платформы станка с наклонной рабочей платформой не влияет на горизонтальное измерение заготовки. В этом смысле диапазон размеров заготовок, которые могут быть обработаны пятиосевой и трехосевой обработкой, одинаков. Однако максимальный диапазон заготовок, которые могут быть обработаны пятиосевой обработкой, также необходимо учитывать помехи, создаваемые конструкцией станка. Пользователи должны попросить поставщика станка предоставить диаграмму помех пятиосевой обработки для анализа и сравнения. Как правило, для одного и того же хода диапазон пятиосевой обработки станка со структурой качающейся рабочей платформы типа люльки больше, чем у станка с наклонной головкой.

Таким образом, станок с качающейся рабочей платформой типа люльки имеет лучшую жесткость шпинделя и более высокую эффективность обработки; длина инструмента не влияет на точность обработки, и при обработке не будет ошибки формы; для одного и того же хода диапазон пятиосевой обработки станка больше, чем у станка с наклонной головкой.

Жесткость шпинделя станка с наклонной головкой относительно низкая, а эффективность обработки относительно низкая; точность обработки будет уменьшаться с увеличением длины инструмента; при обработке будут возникать ошибки формы; когда шпиндель качается, он будет потреблять ход, что приведет к уменьшению максимального размера заготовки, которую можно обрабатывать.

Кроме того, следует отметить, что станок с наклонной рабочей платформой должен преодолевать собственный вес заготовки. Если заготовка очень тяжелая, к приспособлению предъявляются более высокие требования. Более того, при обработке больших и тяжелых деталей станок не может обеспечить качание рабочей платформы и может использовать только метод наклона головки.