全球第一台六轴铣床:兹默曼FZ100

        全球首台六轴铣床兹默曼FZ100铣床于2008年法兰克福国际模具展览会Euromold上首次亮相。

        德国兹默曼Zimmermann公司通过巧妙结合FZ100龙门铣床与3轴铣头M3 ABC,成功实现了六轴加工的突破。在传统的两轴叉形铣头中,当A轴处于零点时,C轴会进入无效状态,导致主轴在垂直位置无法摆动,从而产生极点问题。这不仅影响了生产效率,还对加工质量构成威胁。此外,配备传统铣头的机床也无法进行几何精度补偿。

        然而,新型三轴铣头M3 ABC的引入彻底改变了这一局面。其独特的设计使得在加工锥形盒状工件时,如飞机框架组件,能够显著减少加工时间。同时,对于任何其他外型的工件,使用M3 ABC铣头进行联动加工都能大幅提高生产效率。这是因为3轴铣头成功避免了传统AC铣头在A=0°时产生的极点问题,从而实现了最理想的联动加工和极高的加工品质。这一技术同样适用于飞机制造领域,虽然AC轴足以加工框架组件,但引进B轴能显著提升设备的灵活性,避免更换铣头或额外设备的需求。

        新型铣头的卓越性能在现场试切中得到了充分展现。当加工飞机制造领域常见的铝合金框架工件时,如长2.5米、宽1米、厚100mm的工件,其3°到5°侧壁的切削速度显著提升。M3 ABC铣头在盒件拐角处仍能保持恒定进给,而传统的AC铣头在此位置则几乎停滞,从而大大减少了刀具磨损。通过三轴之间的精密协调,M3 ABC实现了轴向摆动的最小化,节省了大量时间,每一轮加工C轴类似芭蕾舞的回转将完全消失。

        为了使六轴加工更为有效,西门子公司为此研发了立体补偿系统VSC,通过对设备整个空间误差进行补偿。通过以下数据可以比较:FZ100在没有进行补偿的情况下立体精度可以达到150μm,而在进行了VCS补偿后则为50μm。“在6.5x3x1.5m这样巨大的工作空间能达到如此的精度,这绝对是一个创举”,Bretschneider博士说道。他预言,VCS补偿系统将来一定能在飞机制造领域得到广泛的应用,大行程的设备肯定会有很强的杠杆作用,这一定会导致旋转方向上的误差呈几何倍数的增加,精度补偿在这方面有绝对重要的意义。

本文引用自[1]德国兹默曼有限公司.全球第一台六轴铣床——兹默星FZ100技术展览交流报告[J].数控机床市场, 2009(9):3.

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