用五轴加工中心进行整体加工的难题的解决

图1 由于主轴的回转运动是围绕铣刀头进行的，因而无

　　需像其他机床那样所需的补偿运动，大大减轻了回转驱动装置的负担

　　要想经济地加工汽轮机和压缩机的叶片，对机床和刀具都提出很高的要求。Starrag-Heckert公司研制的BX 151 Win-Win五轴加工中心，可以满足对精度、表面质量和降低工件成本提出的高要求(图2)。用于整体加工汽轮机和压缩机叶片的五轴加工中心，其机械方案的新颖之处在于主轴向前倾斜。由于回转点位于铣刀头上，因而在回转运动时就不存在与机座碰撞的危险。因此，其他轴在回转时的补偿运动也限制在最小程度。由于需要运动的质量极小，因而可以达到很高的加速值。力的切入点紧贴机架工作面。切削分力总是直接被主轴吸收。高刚度的机床结构具有平衡稳定性，可减轻回转驱动装置的负荷，因而是满足高精度加工的重要前提条件。

图2 由于向前倾斜的主轴的回转点位于铣刀头部位，

　　因而在回转运动时就不存在与机座碰撞的危险装有复合轴承的主轴转速达15000r/min

　　利用这种加工中心，蒸汽轮机和燃气轮机的叶片的铣削工作可以在一次性夹紧后完成全套加工(图3)。对于汽轮机叶片，该加工中心可以用800 mm的中心距加工几乎所有的叶片部位(流动区、叶面、进口唇缘和出口唇缘以及叶脚和叶顶部的过渡区)。叶片端部和叶片根部用标准刀具进行加工。叶片可以直接在加工中心上进行裁切。除了用于加工汽轮机叶片外，该机床还适合于专用的五轴加工，如用于加工铣削量极大的成套旋转部件，单级或多级BLISKS以及结构部件等。

图3 汽轮机加工和压缩机叶片上几乎所有的部位都可以放在同一台加工中心上进行加工

　　HSC电机主轴也是Starrag-Heckert公司自行研制的、主轴上装有复合轴承、其冷却装置以及HSK接口。主轴的异步电机采用矢量控制，功率为27 kW。主轴的最大转数为15000r/min。由于机床的刚性非常高，因而主轴的潜在功率可以全部发挥出来，既可达到很高的切削速度，也可以达到大扭矩和高功率。这对提高利用大直径刀具进行粗加工的经济效益将产生积极的影响。在加工叶片时，高加速度比高速度更重要：0.5g的加速度值对于这种规格的机床来说是非常引人注目的。这样它既适合于初步精加工，也适用于最后的精加工。不会产生振动痕。由于主轴的回转运动是围绕铣刀头进行的，因而也就无需像别的机床那样的补偿运动了。这样就提高了加工精度和切削刚度，并可降低回转驱动装置的负荷。

　　所有机床组件相互配合

　　加工中心装配有控制装置Sinumerik 840 D以及与之相匹配的伺服传动和主传动装置。同机床上所有其他组件一样，伺服传动和控制装置以及直接的球螺纹传动相互间经过精密的配合。

图4 五轴加工中心BX 151 Win-Win的轴线配置

　　十字滑板和机架安装在牢固的机座上，机架是牢固地固定在基础上的(图4)。机座支承着两个十字刀架，而机架则以回转驱动装置的倾斜安装面引导垂直滑板。机床上安装有液压重力平衡装置，负责对所有垂直运动的质量进行补偿。横向滑板的驱动安装在机架上，位于铣刀头的中心位置。4条大规格的直线滑柱导板负责横向滑板无间隙而高精度地滑行，横向滑板则支承着纵向导轨和纵向驱动装置。环形驱动装置密无间隙，尾座则可纵向移动，工件则夹在二者之间。机床采用刚性结构，具有杰出的减振性能，可以进行稳定的切削，过程稳定性高，刀具寿命长。工作间的切屑滑板倾斜安装，可以使切屑以及冷却剂顺畅流动。工件中央站接口符合Starrag-Heckert的托盘系统，与该制造厂家的所有机床全部兼容。刀具架装刀有单独的装刀单元，在加工过程中也可以进行操作。

　　刀具箱可随时装卸

　　环形刀具箱装有换刀器，直接安装在机床底座的机架旁边。刀具箱在加工期间可以随时装卸。装料单元为标准配置。其间的行走时间短，换刀时间短，因而从切削到切削之间的时间短。主操作门上装有安全玻璃，因而操作员在观察或输入过程数据的同时，也可以观察到铣削过程(图5)。

图5 通过安装安全玻璃的机器门可以在观察或输入过程数据的同时观察铣削过程

　　加工中心的铣削结果完全满足客户的愿望。用这种新型五轴加工中心，Starrag-Heckert使加工汽轮机叶片的机床系列臻于完善。这样，现有的SX和HX系列单主轴五轴加工中心也得到了补充。