設(shè)置在床身上的工作臺可以環(huán)繞X 軸回轉(zhuǎn)，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(shè)有一個回轉(zhuǎn)臺，在圖示的位置上環(huán)繞 Z 軸回轉(zhuǎn)， 定義為 C 軸，C 軸都是 360 度回轉(zhuǎn)。 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(jìn)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(xì)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(shí)現(xiàn)聯(lián)動，就可加工出復(fù)雜的空間曲面，當(dāng)然這需要高檔的數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)以及軟件的支持。這種設(shè)置方式的優(yōu)點(diǎn)是主軸的結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)太大，承重也較小，特別是當(dāng) A 軸回轉(zhuǎn)大于等于 90 度時(shí)，工件切削時(shí)會對工作臺帶來很大的承載力矩。


主軸前端是一個回轉(zhuǎn)頭，能自行環(huán)繞 Z 軸 360 度，成為 C 軸，回轉(zhuǎn)頭上還帶可環(huán)繞 X 軸旋轉(zhuǎn)的 A 軸，一般可達(dá) ±90 度以上，實(shí)現(xiàn)上述同樣的功能，這種設(shè)置方式的優(yōu)點(diǎn)是主軸加工非常靈活，工作臺也可以設(shè)計(jì)的非常大，客機(jī)龐大的機(jī)身、巨大的發(fā)動機(jī)殼都可以在這類加工中心上加工。


這種設(shè)計(jì)還有一大優(yōu)點(diǎn)：我們在使用球面銑刀加工曲面時(shí)，當(dāng)?shù)毒咧行木€垂直于加工面時(shí)，由于球面銑刀的頂點(diǎn)線速度為零，頂點(diǎn)切出的工件表面質(zhì)量會很差，采用主軸回轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)，令主軸相對工件轉(zhuǎn)過一個角度，使球面銑刀避開頂點(diǎn)切削，保證有一定的線速度，可提高表面加工質(zhì)量。這種結(jié)構(gòu)非常受模具高精度曲面加工的歡迎，這是工作臺回轉(zhuǎn)式加工中心難以做到的。為了達(dá)到回轉(zhuǎn)的高精度，高檔的回轉(zhuǎn)軸還配置了圓光柵尺反饋，分度精度都在幾秒以內(nèi)，當(dāng)然這類主軸的回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造成本也較高。


主軸回轉(zhuǎn)的立式五軸加工中心


立式加工中心的主軸重力向下，軸承高速空運(yùn)轉(zhuǎn)的徑向受力是均等的，回轉(zhuǎn)特性很好，因此可提高轉(zhuǎn)速，一般高速可達(dá) 1,2000r/min 以上，實(shí)用的最高轉(zhuǎn)速已達(dá)到 4,0000 轉(zhuǎn)。主軸系統(tǒng)都配有循環(huán)冷卻裝置，循環(huán)冷卻油帶走高速回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量，通過制冷器降到合適的溫度，再流回主軸系統(tǒng)。


X、Y、Z 三直線軸也可采用直線光柵尺反饋，雙向定位精度在微米級以內(nèi)。由于快速進(jìn)給達(dá)到 40～60m/min 以上， X、 Y、 Z 軸的滾珠絲杠大多采用中心式冷卻，同主軸系統(tǒng)一樣，由經(jīng)過制冷的循環(huán)油流過滾珠絲杠的中心，帶走熱量。