超聲五軸加工中心的回轉軸有兩種方式,一種是工作臺回轉軸。設置在床身上的工作臺可以環(huán)繞X軸回轉,定義為A軸,A軸一般工作范圍+30度至-120度。工作臺的中間還設有一個回轉臺,環(huán)繞Z軸回轉,定義為C軸,C軸都是360度回轉。這樣通過A軸與C軸的組合,固定在工作臺上的工件除了底面之外,其余的五個面都可以由立式主軸進行加工。A軸和C軸最小分度值一般為0.001度,這樣又可以把工件細分成任意角度,加工出傾斜面、傾斜孔等。
A軸和C軸如與XYZ三直線軸實現(xiàn)聯(lián)動,就可加工出復雜的空間曲面,當然這需要數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)以及軟件的支持。這種設置方式的優(yōu)點是主軸的結構比較簡單,主軸剛性非常好,制造成本比較低。但一般工作臺不能設計太大,承重也較小,特別是當A軸回轉大于等于90度時,工件切削時會對工作臺帶來很大的承載力矩。
超聲五軸加工中心的主軸前端是一個回轉頭,能自行環(huán)繞Z軸360度,成為C軸,回轉頭上還帶可環(huán)繞X軸旋轉的A軸,一般可達±90度以上,實現(xiàn)上述同樣的功能。這種設置方式的優(yōu)點是主軸加工非常靈活,工作臺也可以設計的非常大,客機龐大的機身、巨大的發(fā)動機殼都可以在這類加工中心上加工。
超聲五軸加工中心的設計還有一大優(yōu)點:我們在使用球面銑刀加工曲面時,當?shù)毒咧行木€垂直于加工面時,由于球面銑刀的頂點線速度為零,頂點切出的工件表面質量會很差,采用主軸回轉的設計,令主軸相對工件轉過一個角度,使球面銑刀避開頂點切削,保證有一定的線速度,可提高表面加工質量。這種結構非常受模具高精度曲面加工的歡迎,這是工作臺回轉式加工中心難以做到的。為了達到回轉的高精度,回轉軸還配置了圓光柵尺反饋,分度精度都在幾秒以內(nèi),當然這類主軸的回轉結構比較復雜,制造成本也較高。