五軸龍門架完成所有工作

俄亥俄州代頓市 -通過將緊湊，剛性結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新驅(qū)動相結(jié)合，新型五軸龍門架可提供快速，準(zhǔn)確的數(shù)字化和加工。這個(gè)龐大的系統(tǒng)為汽車制造商，造船商和機(jī)身制造商帶來了前所未有的尺寸和速度組合。龍門架使制造商能夠以高達(dá)每分鐘400英寸的速度對大型零件進(jìn)行數(shù)字化，將設(shè)計(jì)信息提供給CAD / CAM系統(tǒng)，然后在同一位置銑削零件。結(jié)合速度，尺寸和剛性，無需進(jìn)行細(xì)致的手工拋光和零件磨削。在新系統(tǒng)開發(fā)之前，制造商手工拋光大型模具和模具。原因是：他們的加工中心通常缺乏必要的尺寸，速度或靈活性來完成這項(xiàng)工作。

在這個(gè)為期一周的課程中，我們將看到兩個(gè)低成本但功能豐富的電子設(shè)計(jì)自動化(EDA)程序：CircuitStudio和KiCad。

據(jù)報(bào)道，DMT1200系列龍門中心改變了這一切。代頓機(jī)床公司的工程師設(shè)法將看似不相容的尺寸和速度特性結(jié)合起來。盡管工作范圍測量了令人印象深刻的20×11×5英尺，但龍門架以異常高的速度移動。

為了實(shí)現(xiàn)他們的目標(biāo)，他們在龍門的驅(qū)動系統(tǒng)和主軸中采用了創(chuàng)新設(shè)計(jì)。其中一個(gè)關(guān)鍵是采用同步帶技術(shù)的雙小齒輪變速箱。雙齒輪與齒條齒輪系統(tǒng)的齒條端一起工作，沿x軸在兩個(gè)方向上提供機(jī)架的線性運(yùn)動。變速箱小齒輪上的可調(diào)節(jié)預(yù)載荷將“彈簧”或不合規(guī)性帶出系統(tǒng)，使其能夠快速加速而不會失去其位置。

然而，對驅(qū)動器設(shè)計(jì)最關(guān)鍵的是同步帶的使用。通過采用同步帶而不是特殊的傳動裝置，Dayton Machine Tool工程師G. Dan Siler大大減少了系統(tǒng)的慣性。

雙齒輪變速箱，半個(gè)世紀(jì)以來，通常使用特殊的齒輪傳動裝置。但是特殊的傳動裝置增加了電機(jī)區(qū)域周圍的慣性，這通常是龍門式系統(tǒng)慣性的最大貢獻(xiàn)因素。Siler估計(jì)同步帶系統(tǒng)將慣性減少多達(dá)60%。他說，正時(shí)皮帶技術(shù)還將變速箱的成本降低了近4萬美元。

因此，DMT1200龍門架的加速速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他大型系統(tǒng)。雙小齒輪齒輪箱以每分鐘1200英寸的進(jìn)給速度驅(qū)動龍門架，使用交流伺服電機(jī)以50英寸/秒/秒的加速度驅(qū)動龍門架。

雙齒輪變速箱也是滾珠絲杠技術(shù)的可行替代方案。由于長軸X軸行程，Siler擔(dān)心滾珠絲杠會受到“拉伸”的影響，因此會降低精度。使用雙小齒輪變速箱而不是滾珠絲杠解決了這個(gè)問題。“我們需要在大范圍內(nèi)準(zhǔn)確地加速這臺大型機(jī)器，”Siler說。“雙齒輪變速箱非常適合這種應(yīng)用。”變速箱的新專利功能還可以平衡兩個(gè)方向的輸出，

為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器的全方位主題，Siler還設(shè)計(jì)了一個(gè)特殊的主軸。由于兩個(gè)原因，主軸對機(jī)器的性能至關(guān)重要。首先，其緊湊的尺寸增加了剛性，這反過來又可以實(shí)現(xiàn)高速龍門運(yùn)動和加工。其次，其廣泛的性能范圍使用戶無需更換切割頭即可加工各種材料。

Siler走遍世界，尋找一種能夠賦予主軸高速加工能力和足夠傳統(tǒng)加工扭矩的電動機(jī)。最終，他選擇了定制設(shè)計(jì)的交流電機(jī)和矢量驅(qū)動器，產(chǎn)生50馬力，運(yùn)行速度高達(dá)12,000轉(zhuǎn)，在0到5,000轉(zhuǎn)/分鐘時(shí)扭矩達(dá)到95牛頓米。

該組合允許使用主軸來進(jìn)行硬鋼的高速加工。由于機(jī)床客戶通常在硬質(zhì)材料的高速加工過程中以12,000至35,000 rpm的速度操作刀具，因此新主軸可用于這些應(yīng)用。同時(shí)，它在較低速度下的較高扭矩賦予它能夠切割從木材到鋁材的所有東西。

然而，新主軸設(shè)計(jì)的真正關(guān)鍵在于其緊湊性。在他的初步設(shè)計(jì)工作中，Siler得出結(jié)論，長度超過21英寸的主軸缺乏必要的剛性，因此可能會損害機(jī)器的目標(biāo)。“為了剛度，頭部必須盡可能短，”Siler解釋說。不幸的是，沒有主軸制造商可以提供現(xiàn)成的單元，這些單元可以在長度小于30英寸的封裝中提供必要的性能。

結(jié)果，Siler決定設(shè)計(jì)自己的主軸。在此過程中，他將電機(jī)，主軸軸承，機(jī)頭，釋放氣缸和工具夾具裝入21英寸長的包裝中。為此，他開發(fā)了一種特殊的牽引桿。錐形牽引桿使工具夾具的拉入力增加一倍，而不需要更長或更大的彈簧。Siler使用設(shè)計(jì)為1,100磅的彈簧實(shí)現(xiàn)了2,100磅的拉力。在這個(gè)過程中，他從主軸的總長度上切下了大約5英寸。他通過更換釋放缸消除了剩余部分，

憑借其廣泛的性能范圍，較短的主軸使DMT1200能夠執(zhí)行各種加工操作。“我們希望制造一種能夠處理從木材模具到汽車工業(yè)硬化模具的所有主軸，”Siler說。

由于DMT1200的設(shè)計(jì)，大型制造商現(xiàn)在可以大大縮短周期時(shí)間。主軸的廣泛操作特性消除了不斷更換頭部的需要。龍門式橫梁的創(chuàng)新驅(qū)動和輕量化使其能夠以超過大型系統(tǒng)的速度運(yùn)行。并且五軸系統(tǒng)的剛性，速度和靈活性使其能夠以更高的主軸速度運(yùn)行，同時(shí)達(dá)到大型機(jī)器通常無法實(shí)現(xiàn)的功能。Siler說：“大信封方法，